Articolo metodologico
Il presente protocollo descrive gli strumenti per la manipolazione di microelettrodi intracorticali planari al silicio durante i trattamenti per la modifica della superficie tramite deposizione di gas e reazioni acquose della soluzione. L'assemblaggio dei componenti utilizzati per gestire i dispositivi durante la procedura è spiegato in dettaglio.
I microelettrodi intracorticali hanno un grande potenziale terapeutico. Ma sono sfidati con una significativa riduzione delle prestazioni dopo periodi di impianto modesti. Un contributo sostanziale al declino osservato è il danno al tessuto neurale prossimale all'impianto e la successiva risposta neuroinfiammatoria. Gli sforzi per migliorare la longevità del dispositivo includono modifiche chimiche o applicazioni di rivestimento sulla superficie del dispositivo per migliorare la risposta del tessuto. Lo sviluppo di tali trattamenti superficiali è tipicamente completato utilizzando sonde "fittizie" non funzionali che mancano dei componenti elettrici necessari per l'applicazione prevista. La traduzione in dispositivi funzionali richiede un'ulteriore considerazione data la fragilità degli array di microelettrodi intracorticali. Gli strumenti di movimentazione facilitano notevolmente i trattamenti superficiali dei dispositivi assemblati, in particolare per le modifiche che richiedono lunghi tempi procedurali. Gli strumenti di manipolazione qui descritti sono utilizzati per i trattamenti superficiali applicati tramite deposizione in fase gassosa ed esposizione alla soluzione acquosa. La caratterizzazione del rivestimento viene eseguita utilizzando l'ellissometria e la spettroscopia fotoelettronica a raggi X. Un confronto delle registrazioni della spettroscopia di impedenza elettrica prima e dopo la procedura di rivestimento sui dispositivi funzionali ha confermato l'integrità del dispositivo dopo la modifica. Gli strumenti descritti possono essere facilmente adattati per dispositivi elettrodi alternativi e metodi di trattamento che mantengono la compatibilità chimica.
I dispositivi neuroprotesici mirano a ripristinare le capacità sensoriali e motorie compromesse o assenti in una vasta gamma di popolazioni di pazienti, comprese quelle con lesioni del midollo spinale, sclerosi laterale amiotrofica (SLA), paralisi cerebrale e amputazioni 1,2,3. I microelettrodi intracorticali (IME) possono stabilire un percorso di comunicazione tra i neuroni corticali e i dispositivi utilizzati per controllare le neuroprotesi. Un netto vantaggio dei microelettrodi intracorticali è la loro capacità di registrare segnali neurali ad alta risoluzione spaziale e t....
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Tutti i file di codifica per la stampa 3D sono forniti in File di codifica supplementari 1-16. L'analisi fornita nei risultati rappresentativi è descritta utilizzando array di elettrodi planari funzionali in silicio acquisiti commercialmente (vedere Tabella dei materiali).
1. Assemblaggio di movimentazione per la deposizione in fase gassosa in un essiccatore sottovuoto
NOTA: L'apparecchio assemblato per la manipolazione e la tenuta dei dispositivi durante la deposizione in fase gassosa è mostrato nella Figura 3. I passaggi 1.1-1.8 desc....
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Per dimostrare l'uso dei componenti di manipolazione, è stata implementata la metodologia descritta per adattare l'immobilizzazione di un mediatore ossidante al silicio attivato. L'applicazione di questa chimica agli IME per ridurre lo stress ossidativo è stata ideata da Potter-Baker et al. e dimostrata su sonde fittizie al silicio non funzionali40. Questo trattamento superficiale immobilizza l'antiossidante, MnTBAP, sulla superficie di silicio attivato UV / ozono tramite funzionalizzazio.......
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Il protocollo descritto è stato progettato per il trattamento superficiale di array di microelettrodi planari al silicio. Gli strumenti stampati in 3D sono personalizzati per array di microelettrodi in stile Michigan con connettori a basso profilo50. Le sonde non funzionali sono state assemblate aderendo una sonda di silicio a schede stampate in 3D utilizzando un adesivo biocompatibile. Le schede stampate in 3D sono state progettate con dimensioni simili ai connettori incorporati nei dispositivi d.......
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I contenuti non rappresentano le opinioni del Dipartimento degli Affari dei Veterani degli Stati Uniti, del National Institutes of Health o del Governo degli Stati Uniti.
Questo studio è stato supportato in parte dal Merit Review Award IRX002611 (Capadona) e dal Research Career Scientist Award IK6RX003077 (Capadona) del Dipartimento degli Affari dei Veterani degli Stati Uniti (USA) Rehabilitation Research and Development Service. Inoltre, questo lavoro è stato supportato in parte anche dal National Institute of Health, dal National Institute of Neurological Disorders and Stroke R01NS110823 (Capadona / Pancrazio) e dal National Science Foundation Graduate Research Fellowship Program (Krebs).
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| Nome | Azienda | Numero di catalogo | Commenti |
|---|---|---|---|
| 1-[3-(Dimetilammino)propil]-3-etilcarbodiimmide metiduro (EDC) | Sigma-Aldrich | 165344-1G | Solido, conservato essiccato a -20 ° C |
| 15 mL Provette da centrifuga coniche | Fisher Scientific | 14-959-70C | |
| 18 libbre Nylon solido Cavo/fascette | Cole-Parmer | EW-06830-66 | Lunghezza 4 pollici |
| 2-(N-Morpholino)acido etansolfonico (MES) | Sigma-Aldrich | 4432-31-9 | Solido |
| 3-amminopropiltrietossisilano (APTES) | Sigma-Aldrich | 440140-100ML | Liquido, contenitore con Sure/ Guarnizione |
| Provette da centrifuga coniche da 50 ml | Fisher Scientific | 14-959-49A | |
| Foglio di alluminio | Fisher Scientific | 01-213-103 | |
| Piatti di pesatura in alluminio | Fisher Scientific | 08-732-102 | Diametro 66 mm |
| Essiccatore sottovuoto Bel-Art | Fisher Scientific | 08-594-15B | |
| Corning Costar Piastre a pozzetti multipli trattate con TC | Millipore Sigma | CLS3527-100EA | Piastra a 24 pozzetti, polistirene |
| Cianoacrilato Adesivo | LocTite | N/A Microscopio | |
| digitale | Keyence | VHX-S750E | |
| Disco DAD3350 Sega a cubetti | Disco | DAD3350 | Utilizzato per tagliare il wafer di silicone in campioni di 1 cm x 1 cm |
| Nastro biadesivo in poliimmide | Nastro Kapton | PPTDE-1/4 | ¼ ” x 36 iarde. |
| EP21LVMed - composto epossidico bicomponente a bassa viscosità | Masterbond | EP21LVMed | Soddisfa la certificazione USP Classe VI, supera la norma ISO 10993-5 per la citotossicità |
| Epilog Fusion Pro 48 Macchina laser | Epilog | N/A | CO2 Nastro |
| in schiuma | XFasten | N/A | 1/8" Interfaccia |
| Gamry spessa 1010E Potenziostato | Gamry 992-00129 | ||
| Pinzette/pinze a punta molto fine affusolate ad alta precisione a 45 gradi | Fisher Scientific | 12-000-131 | |
| Nastro da laboratorio | Fisher Scientific | 15-901-10L | |
| Mn(III)tetrakis (acido 4-benzoico) porfirina (MnTBAP) | EMD Millipore | 475870-25MG | Solido, conservato a -20 ° C |
| N-idrossisulfosuccinimide sale sodico, ≥ 98% (HPLC) | Sigma-Aldrich | 56485-250MG | Solido, conservato essiccato a 4 gradi; C |
| Anodo a maglia di niobio rivestito in platino | Technic | N/A | rivestito con 125μ ” di platino su un lato, incorniciato in titanio con (1) 1" x 6 pollici cinturino in titanio centrato su uno da 6" array |
| di microelettrodi planari in silicio, 16 canali | NeuroNexus | A1x16-3mm-100-177-CM16LP | Il materiale del sito dell'elettrodo è iridio, lo spessore del gambo è 15 μ m |
| Wafer di silicio | University Wafer | 1575 | Diametro 100 mm, tipo p, drogato con boro, orientato 100, resistività 0,01-0,02 Ohm-cm, spessore 525 um, lucidato su un lato, |
| di prima qualità Elettrodo di riferimento in argento/cloruro d'argento | Gamry Instruments | 930-00015 | |
| Solidworks | N/A | ||
| Viti a testa piatta Phillips in acciaio inossidabile | McMaster Carr | 96877A629 | #8-32, 1 1/2", completamente filettato |
| Tipo I acqua deionizzata | ChemWorld | CW-DI1-20 | |
| Stampante 3D Ultimaker 3 | Ultimaker | N/A | |
| Ultimaker Cura | Ultimaker N | /A Software | di stampa 3D |
| Ultimaker NFC ABS Filament | Dynamism, Inc. | 1621 | 2,85 mm |
| Ultimaker NFC PLA Filamento | Dinamismo, Inc. | 1609 | da 2,85 mm |
| Vacuometro | Measureman Direct | N/A | Riempito di glicerina, 2-1/2" Dimensioni quadrante, ¼ ” NPT, -30" Hg/-100kpa-0 |
| Dadi ad alette | Everbilt | 934917 | #8-32, zincato |
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