오픈 소스 툴킷: 신경 기록을 위한 벤치탑 탄소 섬유 마이크로전디 어레이

탄소 섬유 전극은 뉴런보다 작으며 손상을 최소화합니다. 또한 벤치 상단에 최소한의 특수 장비로 제조 할 수 있습니다. 이 기술의 가장 큰 장점은 단순성에 있습니다.

이를 통해 사용자는 클린 룸 경험없이 신경망 배열을 구축하고 사용자 정의 할 수 있습니다. 탄소 섬유를 조작하고 은색 에폭시를 배치하는 것은 까다롭고 중요합니다. 이 두 부분은 많은 연습과 미세한 모터 제어가 필요합니다.

첫날은 항상 최악이지만, 연습을 통해 약 일주일 후에 기능적 신경 배열을 만들 수 있습니다. 시작하려면 납땜 인두를 섭씨 315도까지 설정하십시오. 모든 납땜 패드에 플럭스를 적용합니다.

플렉스 어레이의 후면 패드에 작은 납땜 마운드를 형성한 다음 커넥터의 양쪽에 있는 핀을 납땜합니다. 고정되면 앞 핀 사이의 납땜 인두 팁을 부드럽게 밀어 뒤쪽의 나머지 연결을 납땜합니다. 납땜에 시간이 오래 걸리는 경우 추가 플럭스 레이어를 적용한 다음 핀의 앞줄을 보드에 납땜하십시오.

100 % 이소프로필 알코올과 짧은 강모 브러시로 과도한 플럭스를 닦아냅니다. 다음으로, 놓인 세트 에폭시를 주사기로 천천히 밀고, 베벨면을 핀에 내려 놓고 납땜 된 연결을 캡슐화하십시오. 보드의 뒷면에 에폭시의 작은 선을 놓고 커넥터의 가장자리에 당겨 고정시킵니다.

유리 풀러와 필라멘트로 모세 혈관을 만드십시오. 당겨진 유리 모세관을 잘라서 끝이 배열의 흔적 사이에 맞도록하십시오. 그런 다음 은색 에폭시의 약 일대일 비율을 플라스틱 접시에 넣고 두 개의 면화 팁 어플리케이터의 나무 끝으로 섞어서 섞으십시오.

혼합 후 어플리케이터를 버리십시오. 탄소 섬유 다발의 끝에서 면도날이 있는 프린터 용지에 두 밀리미터에서 네 밀리미터까지 자릅니다. 적층 된 종이를 번들 상단 위로 부드럽게 당겨 섬유와 번들을 분리하십시오.

다음으로, 당겨진 모세관의 끝에 약간의 에폭시를 가져 가라. 그리고 보드의 끝에있는 다른 모든 흔적 사이에 부드럽게 적용하여 틈새를 채 웁니다. 테프론 코팅 핀셋을 사용하여 각 에폭시 트레이스에 하나의 탄소 섬유를 놓습니다.

그런 다음 탄소 섬유를 깨끗하게 당겨 놓은 모세관으로 조정하여 플렉스 어레이 보드의 끝에 수직으로 만들고 에폭시 아래에 묻습니다. 배열을 나무 블록 위에 놓고 섬유로 된 끝이 블록 가장자리에 돌출되어 있습니다. 나무 블록과 배열을 섭씨 140도에서 20 분 동안 구워서 은색 에폭시를 경화시키고 섬유를 제자리에 고정시킵니다.

은 에폭시가 두 개 이상의 섬유를 함께 단락 시키면 깨끗한 유리 모세관을 사용하여 제거하고 보드에서 부드럽게 긁어 낼 수 있습니다. 완성 된 보드를 제기 된 플랫폼이있는 상자에 보관하여 보드의 섬유 끝을 일시 중단하여 섬유 파손을 방지하십시오. 깨끗한 모세관으로 노출 된 흔적에 UV 에폭시의 작은 물방울을 바르고 흔적이 완전히 덮일 때까지 물방울을 계속 첨가하십시오.

UV 펜 아래에서 UV 에폭시를 두 분 동안 경화시키고 보드의 다른면에 대해 반복하십시오. 스테레오스코프 레티클과 수술용 가위로 섬유를 한 밀리미터로 자릅니다. 전기 연결을 확인하려면 포텐셔티스탯을 다섯 초 동안 0V로 설정하고 기록된 신호를 안정화합니다.

포텐시오스탯을 사용하여 각 섬유에 대해 하나의 킬로헤르츠 임피던스 스캔을 실행합니다. 포텐시오스타트 관련 소프트웨어를 통해 측정값을 기록합니다. 그런 다음 섬유를 비이커에 탈이온수에 세 번 담그고 헹구십시오.

Parylene C를 지면에서 부드럽게 긁어 내고 핀셋으로 보드의 참조 와이어를 긁어냅니다. 다음으로, 면도날로 절연 된 은선의 두 다섯 센티미터 길이를 자릅니다. 한쪽 끝에서 두 ~ 세 밀리미터의 와이어를 분리하고 반대쪽 끝에서 약 10mm를 분리합니다.

다음으로, 납땜 인두를 섭씨 315도까지 가열하고 와이어에 작은 플럭스를 적용하십시오. 보드의 각 전기 생리학 와이어에 두 ~ 세 밀리미터의 와이어를 삽입하고 와이어 상단에 솔더를 바릅니다. 프로브를 식힌 후 뒤집어서 와이어의 뒷면에 약간의 납땜을 적용합니다.

뒤쪽 납땜 마운드에서 튀어 나온 노출 된 와이어를 잘라냅니다. 어레이를 저장 상자에 놓고 전선을 다시 구부리고 광섬유에서 멀리 떨어진 다음 접착 테이프에 전선을 고정하여 잠재적 인 광섬유 와이어 상호 작용을 방지하십시오. 팁의 SEM 이미지는 노출된 탄소 길이 및 팁 기하학적 형상을 결정하는데 사용되었다.

가위 절단 섬유는 끝 부분이 일치하지 않으며 Parylene C가 끝 부분에 접혀 있습니다. NDYAG 레이저 절단 섬유는 기록 부위 영역, 모양 및 임피던스에서 일관되게 유지됩니다. 블로우 토치 섬유는 가장 큰 전극 크기와 모양 가변성 및 날카로운 팁으로 이어집니다.

평균적으로 140 마이크로미터의 탄소가 다시 노출되었습니다. UV 레이저 절단 섬유는 팁에서 노출 된 120 마이크로 미터의 탄소를 보여주는 블로우 토치 섬유와 유사했습니다. 생성된 임피던스는 전기생리학적 기록을 위한 범위 내에 있었다.

NDYAG 레이저 절단 섬유는 표면적이 가장 작지만 임피던스가 가장 높았습니다. 이어서 블로우 토치 및 UV 레이저 컷 섬유가 이어집니다. 그러나, 모든 경우에, PEDOT:pTS 코팅 섬유는 110킬로옴 임계값 아래로 떨어졌다.

쥐 운동 피질에 동시에 이식 된 두 밀리미터 길이의 네 개의 UV 레이저 치료 섬유의 급성 기록은 모든 섬유에 걸쳐 세 개의 단위를 보여 주었고, 이는 저렴한 UV 레이저로 섬유를 치료하는 것이 다른 절단 방법과 유사하다는 것을 암시합니다. 이 프로토콜을 시도 할 때 탄소 섬유를 채울 때 크고 깨끗한 공간을 확보하십시오. 기동 공간이 충분하지 않기 때문에 실수로 모든 섬유를 테이블에서 쓸어 버리기 쉽습니다.

이 배열은 이제 뇌의 신호 단위 기록에 적합합니다. 이러한 건축 기술을 통해 미시간 대학의 반스 그룹 (Dr.Barnes'group)은 Case Western Reserve University의 Chiel 박사와 Dr.Chiel의 그룹이보고하고 세포 내에보고 할 수있었습니다.