הקמה ויישום של מערכי מיקרו-ectrode סיבי פחמן להקלטות כרוניות וחריפות ב-Vivo

הבנייה העליונה של הספסל המתוארת כאן היא אחת מטכנולוגיות האלקטרודה הבודדות הקיימות כיום המאפשרות הקלטות מאשכולות צפופים של נוירונים ולעקוב אחר רבים מאותם נוירונים לאורך זמן. מערכי מיקרו-ectrode סיבי פחמן הם זולים לבנות. הם קטנים, תואמים ביולוגית, וזזים עם המוח, מה שמאפשר הקלטות בריאות ויציבות.

סיבי פחמן הם דקים מאוד ובהתחלה, הם מאוד קשה לראות. עם זאת, לאחר כמה ימים של עבודה איתם, הם הופכים קלים יותר לתמרן. ראשית, הנח חתיכת סרט דו-צדדי על שני צדדים ארוכים של הקלטת, תוך יישור קצה הקלטת עם הקצה הפנימי של הקלטת.

כדי להכין כלי מניפולציה סיבי פחמן, לעטוף חתיכה קטנה של סרט דבק סביב מחט 30 מד כדי ליצור נקודה חדה אך גמישה עם הסרט. לאחר מכן, להפריד סיבים בודדים מן החבילה אפויה ולהניח אותם במקביל לצד הקצר של הקלטת שמירה על מרחק של שניים עד שלושה מילימטר. לאחר הבטחת התאמת 20 עד 30 סיבים על כל קלטת, לאטום את הסיבים במקום על ידי הנחת סרט ברור על קלטת מקל כפול, ומניחים את הקלטות מלאות במחזיק הקלטה.

כדי להרכיב את מערך המיקרו-ectrode של סיבי הפחמן, התחל להאכיל כל חוט הארקה דרך הערוץ המתאים בקצה המחבר של הג'יג והמשיך עד ששני קצוות שווים באורך. ואז לסובב אותם יחד כדי לאבטח אותם על ג'יג. החל מלט שיניים UV נרפא כדי לאבטח את החוט תוך הקפדה לא לקבל כל מלט שיניים בתוך הערוץ הפתוח שממנו החוט מוזן דרך.

השתמש בשרביט ריפוי UV כדי לרפא את המלט הדנטלי במשך 20 שניות וליישר את הג'יג והסגן כך שקצה המחבר, האגן וקצה המשפך נראים לעין. לאחר מכן, כוון את הג'יג כך שהמשפך יצביע הרחק מהמשתמש והמחבר יעמוד מול המשתמש. לאחר מכן החליקו את קצה המחט של 25 מד כנגד הקלטת באתר להסרת הסיבים הפוטנציאלי וחתכו סיבי פחמן בודדים מהקלטת.

החזק את הקצה החופשי החתוך הטרי של הסיבים באמצעות כלי סיבי פחמן ושימוש במחט, לחתוך את הקצה השני של הסיבים מן הקלטת. ואז שוב להשתמש בכלי סיבי פחמן כדי להרים את סיבי הפחמן כך קצה אחד הוא על סנטימטר אחד אורך מהכלי. השתמש בכלי סיבי הפחמן המחובר לסיבים כדי להאכיל את הקצה הקצר יותר של הסיבים דרך חתיכת המשפך מהאגן האמצעי של הג'יג.

המשך להאכיל את הסיבים דרך משפך ג'יג עד שרוב אורך הסיבים הוא דרך. להאכיל את החלק האחורי של הסיב דרך ערוץ זמין באמצעות כלי סיבי פחמן. ממשיכים להאכיל דרך הגב עד כחמישה מילימטרים של סיבים בולטים או לחתוך לגודל במידת הצורך.

כדי להסיר את הבידוד בקצה המחבר, השתמש במצית גלגל ניצוץ סטנדרטי כדי להעביר את הלהבה מעל הסיבים החשופים, ולאחר מכן להאכיל את הסיבים הלהבים דרך הג'יג כך שחלק הסיבים הלהבים נמצא כעת בתוך הערוץ תוך הבטחה כי אין סיבים בולטים מתוך החלק האחורי של הג'יג. החל מלט דנטלי UV נרפא על סיבי האגן של הג'יג כדי למלא את כל האגן, המכסה את הפתחים של שני הערוצים משפך. לאחר הסרת הג'יג מן סגן וכיוון את הג'יג כך המשפך מצביע למטה, לאבטח את הג'יג עם המחבר בסופו של דבר מצביע למעלה.

מלא את המחט בהדפס כסף והכניס בזהירות את המחט לערוץ אחד עד שנעצר על ידי הבטון הדנטלי. כדי למלא את הערוץ בצבע, לאט לדכא את המזרק תוך הסרת המחט מן הערוץ, ולאחר מכן לטבול אפליקטור קצה כותנה מדלל צבע ולנקות את הבסיס של משטח ג'יג של כל צבע. כעת הכנס את מחבר שלב הראש בכיוון הנכון על-ידי יישור הפינים לערוצים.

ברגע מחבר שלב הראש יושב ישר, זקוף, והוא סמוק כמו ג'יג ככל האפשר, לאבטח את מחבר שלב הראש ל ג'יג על ידי החלת מלט שיניים לאורך הקצה שבו מחבר שלב הראש פוגש את הג'יג, ואז תרופה UV במשך 20 שניות. על מנת לחתוך את קצה האלקטרודה לאורך הרצוי, להוריד את האלקטרודה לתוך של מים deionized או מזוקק עד קצה המשפך הוא שקוע לחלוטין מוחזק נורמלי על פני השטח. עכשיו להביא את סיבי הפחמן בודדים יחד על ידי הסרת האלקטרודה מהמים.

הנח את האלקטרודה כך שהסיבים ישכבו סומק על משטח המדריך וחתכו את הסיבים לאורך הרצוי עם אזמל בתנועה מתגלגלת, ואז חברו את האלקטרודה לבוחן העכבה הרב-תכרוד באמצעות המתאם המתאים ובדקו את העכבה. עכשיו להוריד את קצה האלקטרודה כשני מילימטרים לתוך צינור microcentrifuge של 0.1 טוחנת PBS, ולהכניס חוט הארקת לתוך צינור microcentrifuge. כדי להפחית את העכבה של קצה האלקטרודה, להזריק זרם חיובי עם משרעת ומשך שנבחר, ולאחר מכן לשטוף את הסיבים במים deionized או מזוקק לנקות.

לאחר מכן, כדי לבצע electroplating בתמיסת ציפוי זהב, להוריד את קצה חבילת אלקטרודה כשני מילימטרים לתוך צינור microcentrifuge בתערובת ציפוי ולהכניס את חוט הארקה לתוך צינור microcentrifuge. לאחר מכן להגדיר פרמטרים מתאימים עבור electroplating. יש לשטוף את הסיבים ביסודיות במים מסולסלים או מזוקקים לאחר אלקטרופלציה.

תמונת ה- SEM הייצוגית של סיבי פחמן מוכנים הראתה תמיסה של ציפוי זהב המרוכז בקצה. אלקטרופלינט הסיבים בזהב הביא לירידה בעקיפות המתאימות להקלטה. ערכי עקיפה מ-300 ערוצים לאחר חיתוך ראשוני, הזרקה זרם חיובית ו electroplating הראו ערכי עכום מופחתים לאחר כל שלב עיבוד.

משכי זמן מתונים של אלקטרופלינט זהב יצרו את המרבצים הקטנים והמעוגלים על קצות חבילת סיבי הפחמן. בנוסף, פעילות אלקטרופיזיולוגית יציבה בת 64 ערוצים בקליפת המוח הרטרספלנית של עכבר זכר בוגר שמתנהג בחופשיות נותחה. התוצאות הדגימו את העקביות של איכות ההקלטה, זיהוי יחידה יחידה חזקה, עקביות לאורך זמן כפי שמוצג על ידי צורות גל ספייק לא מנורמלות, ורצפת רעש יציבה.

כמו כן, מתח גולמי נעוץ 11 חודשים לאחר ההשתלה הראה פוטנציאל שדה מקומי חזק. דוגמה מייצגת של מערך מיקרואלקטרויד סיבי פחמן חריף בן 16 ערוצים המתעד את ההקלטה שנרכשה מקליפת המוח החזותית העיקרית של חמוס נקבה בוגרת מוצגת גם כאן. מערכי מיקרו-ectrode סיבי פחמן מאפשרים הקלטה קצרת טווח או כרונית של נוירונים סמוכים במוח לאורך פרקי זמן ארוכים, החיוניים להבנת מעגלים עצביים.