Inserimento di Flexible Neural Sonde Uso Rinforzi rigida collegata con Biodissolvable adesivo

L'obiettivo generale di questa procedura è quello di impiantare sonde neurali flessibili a film sottile in un tessuto utilizzando un rinforzo temporaneo. Ciò si ottiene progettando e fabbricando prima rinforzi in silicio personalizzati che corrispondano alla sonda e abbiano un canale riempito con glicole polietilenico solubile. Il secondo passaggio consiste nell'utilizzare un bonder flip chip per assemblare l'irrigidimento alla sonda.

Successivamente, il gruppo sonda irrigidito viene inserito nel tessuto bersaglio. Il passaggio finale consiste nel consentire al polietilenglicole di sciogliersi ed estrarre il gambo. In definitiva, il metodo dimostrato può essere utilizzato per impiantare sonde di microelettrodi flessibili nel tessuto neurale per la registrazione e la stimolazione in vivo.

Le implicazioni di questa tecnica si estendono al trattamento clinico dei disturbi neurologici perché gli irrigidimenti rimovibili consentono dispositivi impiantati flessibili che possono ridurre le reazioni avverse dei tessuti. Il vantaggio principale di questa tecnica rispetto ai metodi esistenti, come l'ammorbidimento dei materiali, è che può consentire l'inserimento preciso di sonde arbitrariamente lunghe e sottili. Fabbricare un rinforzo in silicone con un canale di assorbimento da un wafer di silicone su isolante con lo spessore dello strato del dispositivo uguale allo spessore desiderato dell'irrigidimento.

Mordenzare a secco i canali di assorbimento in un incisore al plasma utilizzando il processo standard Bosch. Quindi definire il contorno dell'irrigidimento con un bordo più lungo che si ferma sullo strato di ossido interrato. Ora incidere a umido lo strato di ossido sepolto in acido fluoridrico al 49% per rilasciare gli irrigidimenti.

Quindi immergere i rinforzi di rilascio in acqua deionizzata per 15 minuti. Quindi metti un pellet di polietilenglicole nel serbatoio. Sulla linguetta dell'irrigidimento.

Riscaldare l'irrigidimento a 65 gradi Celsius in modo che il polietilenglicole si sciolga e penetri nel canale per azione capillare. Quindi raffreddare a temperatura ambiente per solidificare. Posizionare l'irrigidimento capovolto sul palco di base del flip chip bonder.

Quindi raccogliere l'irrigidimento con la testa dell'utensile. Quindi, posizionare la sonda capovolta sullo stadio di base utilizzando il flip chip bonder. Allineare l'irrigidimento e la sonda.

Quindi abbassare l'irrigidimento sulla sonda. Riscaldare il gruppo a 65 gradi Celsius per un minuto in modo che il glicole polietilenico si rifondi e tagghi l'irrigidimento alla sonda. Quindi raffreddare per solidificare, capovolgere il gruppo e ispezionare dall'alto riscaldare a 65 gradi Celsius per consentire al polietilenglicole di riempire completamente l'interfaccia tra la sonda e l'irrigidimento.

Con la sonda rivolta verso l'alto, fondere da uno a tre pellet extra di polietilenglicole sulla linguetta per fornire un ulteriore rinforzo in questa regione. Infine, lasciare raffreddare il gruppo in modo che il polietilenglicole si solidifichi e il gruppo sia pronto per l'inserimento chirurgico. In una scatola acrilica, preparare il gel allo 0,6% in soluzione salina tamponata con fosfato o PBS, saturare il gel con PBS e riscaldare a 37 gradi Celsius.

Quindi organizzare la scatola del manipolatore microm del gel agros e del sistema di telecamere microscopiche. Inserire un fiduciale di riferimento in vetro nella confezione di gel. Quindi, utilizzare un plettro dentale per elevare al quadrato le caratteristiche del fiduciale di riferimento al campo visivo del microscopio digitale.

Per montare il gruppo di rinforzo della sonda sul micromanipolatore, far aderire la parte posteriore della linguetta di rinforzo a un dispositivo che può essere fissato al micromanipolatore. Fare attenzione a non toccare la sonda con l'adesivo. Fissare temporaneamente l'estremità del connettore della sonda all'apparecchio con un piccolo pezzo di stucco adesivo in modo che possa essere facilmente rimosso con una forza bassa. Posizionare il gruppo sonda sopra il gel, circa un millimetro dietro il fiduciale di riferimento.

Quindi inserire la sonda nel gel utilizzando la fotocamera per guidarla alla profondità desiderata nel campo visivo. Rimuovere immediatamente l'estremità del connettore della sonda dal micromanipolatore e fissarla su una superficie vicina, ad esempio un secondo braccio del manipolatore. Questo deve essere fatto prima che il polietilenglicole sulla linguetta inizi a dissolversi.

Per evitare di spostare la sonda, scattare un'istantanea della posizione della sonda. Si noti che le caratteristiche fiduciali di riferimento potrebbero essere leggermente sfocate. Applicare soluzione salina vicino alla linguetta per sciogliere il polietilenglicole che si trova sopra il gel aros e, se lo si desidera, avviare l'acquisizione video sulla linguetta.

Ora, inizia l'estrazione dell'irrigidimento applicando uno spostamento di 100 micrometri a una velocità di cinque millimetri al secondo. Quindi completare l'estrazione dell'irrigidimento a una velocità inferiore di circa 0,1 millimetri al secondo. Al termine dell'estrazione, scattare un'istantanea finale della posizione del problema con gli strumenti di elaborazione delle immagini.

Confronta le immagini prima e dopo l'estrazione dell'irrigidimento. Utilizzare le funzioni sul fiducial di riferimento visibili nel campo visivo per sovrapporre accuratamente le immagini. Calibrare la scala dell'immagine in base alle dimensioni delle caratteristiche note sulla sonda.

Ora misura la distanza di spostamento della sonda sull'immagine sovrapposta. Questa tecnica di inserimento è stata utilizzata in combinazione con le sonde in poliammide a film sottile LLNL, che hanno superato gli standard di biocompatibilità ISO 1 0 9 9 3 e sono destinate all'impianto cronico. Il test su gel AROS è stato utilizzato per quantificare lo spostamento medio della sonda per una data combinazione di rinforzo e adesivo della sonda.

Ad esempio, queste istantanee prima e dopo dimostrano uno spostamento della sonda di 29 micrometri. Questi picchi di singoli neuroni sono stati ottenuti da una sonda flessibile di microelettrodi impiantata con un rinforzo rimovibile in una corteccia di ratto. A seguito di questa procedura, siamo stati in grado di impiantare sonde con una varietà di configurazioni, inclusi dispositivi a doppia faccia e sonde con steli multipli Dopo il suo sviluppo.

Questa tecnica ha aperto la strada ai ricercatori nel campo delle neuroscienze per esplorare l'attività neurale estesa nei modelli animali comportanti.