Name: Produkcja matryc mikroelektrod Ti3C2 MXene do rejestracji neuronowej in vivo (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2020-02-12T13:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 58 s
Description: Poznaj metodę produkcji matryc mikroelektrod Ti3C2 MXene do rejestracji neuronowej in vivo. Technika umożliwia precyzyjne mikrostrukturyzowanie filmów MXene przy zachowaniu ich integralności i wysokiej przewodności.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Ta praca była wspierana przez National Institutes of Health (grant nr R21-NS106434), Citizens United for Research in Epilepsy Taking Flight Award, Fundację Rodziny Mirowskich oraz Neila i Barbarę Smit (F.V.); National Science Foundation Graduate Research Fellowship Program (grant nr. DGE-1845298 do N.D. i B.M.); Biuro Badań Wojskowych (umowa o współpracy nr W911NF-18-2-0026 z K.M.); oraz przez U.S. Army w ramach Programu Surface Science Initiative w Edgewood Chemical Biological Center (PE 0601102A Project VR9 do Y.G. i K.M.). Prace te zostały częściowo przeprowadzone w Singh Center for Nanotechnology, które jest wspierane przez National Science Foundation National Nanotechnology Coordinated Infrastructure Program (NNCI-1542153).

Wszystkie procedury in vivo są zgodne z Przewodnikiem National Institutes of Health (NIH) dotyczącym opieki i użytkowania zwierząt laboratoryjnych i zostały zatwierdzone przez Institutional Animal Care and Use Committee (IACUC) Uniwersytetu Pensylwanii.
1. Synteza Ti3C2 MXene
UWAGA: Procedury reakcji opisane w tej sekcji są przeznaczone do stosowania wewnątrz okapu oparów chemicznych. Etapy mycia zawarte w tej procedurze są przeznaczone do stosowania ze zrównoważonymi probówkami wirówkowymi. Wszystkie wytworzone odpady są uważane za odpady niebezpieczne i powinny być odpowiednio wyrzucane zgodnie z wytycznymi Uniwersytetu.
UWAGA: Kwas fluorowodorowy (HF) jest niezwykle niebezpiecznym, wysoce kwasem. Przed użyciem należy zapoznać się z kartami charakterystyki substancji niebezpiecznych (MSDS) dotyczącymi substancji chemicznych używanych do syntezy MXenes oraz wdrożyć i przestrzegać odpowiednich środków bezpieczeństwa. Odpowiednie środki ochrony indywidualnej (ŚOI) do obchodzenia się z HF obejmują fartuch laboratoryjny, fartuch kwasoodporny, buty z zakrytymi palcami, długie spodnie, gogle, pełną osłonę twarzy, rękawice nitrylowe oraz rękawice odporne na HF wykonane z kauczuku butylowego lub kauczuku neoprenowego.
<ol>
	<li>Synteza fazy MAX
	<ol>
		<li>Zsyntetyzuj Ti3AlC2 przez mielenie kulkowe TiC (2 μm), Ti (44 μm) i Al (44 μm) w stosunku molowym (TiC:Ti:Al) 2:1:1 przez 18 godzin przy użyciu kulek cyrkonowych. Umieścić proszki w tyglu z tlenku glinu, podgrzać do temperatury 1,380 °C (szybkość ogrzewania 5 °C) i przechowywać przez 2 godziny w atmosferze argonu. Po schłodzeniu proszków zmiel blok MAX i przesiewaj przez sito o oczkach 200 (wielkość cząstek <74 μm). 
		UWAGA: Wykazano, że prekursor fazy Ti3AlC2 MAX używany do syntezy MXenes ma bezpośredni wpływ na wynikowe właściwości Ti3C2 MXene38. Ti3C2 używany do wytwarzania elektrod neuronowych został selektywnie wytrawiony z MAX przygotowanego zgodnie z poprzednią procedurą26.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Wytrawianie: Usuwanie warstwy Al w Ti3AlC2 w kwaśnym roztworze wytrawiającego (<silna klasa = "xfig" >Rysunek 1A)
	<ol>
		<li>Przygotować roztwór do selektywnego trawienia w plastikowym pojemniku o pojemności 125 ml, dodając najpierw 12 ml wody dejonizowanej (DIH2O), a następnie dodając 24 ml kwasu solnego (HCl). Nosząc wszystkie odpowiednie środki ochrony osobistej do wytrawiania HF, dodaj 4 ml HF do pojemnika na wytrawiacz. Selektywne wytrawianie należy przeprowadzić, powoli dodając 2 g fazy Ti3AlC2 MAX do pojemnika reakcyjnego i mieszając teflonowym prętem magnetycznym przez 24 godziny w temperaturze 35 °C przy 400 obr./min.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Mycie: Doprowadzenie materiału do neutralnego pH.
	<ol>
		<li>Napełnić dwie probówki wirówkowe o pojemności 175 ml 100 ml DIH2O. Podzielić mieszaninę reakcyjną z wytrawiania na probówki wirówkowe o pojemności 175 ml i przemywać materiał przez wielokrotne wirowanie z prędkością 3 500 obr./min (2 550 x g) przez 5 minut. Zdekantować kwaśny supernatant do pojemnika na odpady niebezpieczne z tworzywa sztucznego. Powtarzaj, aż pH osiągnie 6.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Interkalacja: Wstawienie cząsteczek między wielowarstwową cząstką MXene w celu wybudzenia oddziaływań poza płaszczyzną (<silna klasa="xfig">Rysunek 1B)
	<ol>
		<li>Dodać 2 g chlorku litu (LiCl) do 100 ml DIH2Oi mieszać z prędkością 200 obr./min aż do rozpuszczenia. Zmieszać 100 ml LiCl/H2O z osadem Ti3C2/Ti3AlC2 i mieszać reakcję przez 12 godzin w temperaturze 25 °C.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Rozwarstwienie: Złuszczanie z wielowarstwowych cząstek masowych do jedno- lub kilkuwarstwowych Ti3C2 MXene (<silna klasa = "xfig" >Rysunek 1C)
	<ol>
		<li>Przemyć reakcję interkalacji w probówkach wirówkowych o pojemności 175 ml przez odwirowanie przy 2 550 x g przez 5 minut. Zdekantować klarowny supernatant. Powtarzać, aż zostanie znaleziony ciemny supernatant.</li>
		<li>Kontynuować wirowanie przez 1 godzinę przy 2 550 x g. Zdekantować rozcieńczony zielony supernatant.</li>
		<li>Ponownie rozproszyć spęczniony osad za pomocą 150 ml DI H2O. Przenieść supernatant do probówek wirówkowych o pojemności 50 ml i wirować przy 2 550 x g przez 10 minut, aby oddzielić pozostały MAX (osad) od MXene (supernatant). 
		UWAGA: Ponowna dyspersja osadu stanie się trudna i będzie wymagała mieszania lub ręcznego potrząsania.</li>
		<li>Zebrać supernatant jako Ti3C2 MXene. Przeprowadzić dalszy dobór wielkości i optymalizację roztworu w celu wyizolowania płatków jedno- i kilkuwarstwowych, zbierając supernatant po etapie wirowania przy 2 550 x g przez 1 godzinę.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Przechowywanie roztworu: Pakowanie atramentu MXene do długotrwałego przechowywania (<silna klasa="xfig">Rysunek 1D)
	<ol>
		<li>Roztwory należy rozpylać przez 30 minut przed zapakowaniem w szczelnie zamkniętą argonową fiolkę z przestrzenią nad roztworem (przenieść za pomocą strzykawki). Roztwory należy przechowywać w wysokich stężeniach (>5 mg/ml), z dala od światła słonecznego i w niskich temperaturach (≤5 °C), aby zapewnić długowieczność.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
2. Produkcja matryc mikroelektrod Ti3C2 MXene
UWAGA: Procedura opisana w tej sekcji jest przeznaczona do użytku w standardowych pomieszczeniach czystych uniwersytetów, takich jak Centrum Nanotechnologii Singha na Uniwersytecie Pensylwanii. Obiekt ten, jak również podobne obiekty, są dostępne dla użytkowników zewnętrznych w ramach Krajowej Sieci Infrastruktury Nanotechnologicznej (NNIN) wspieranej przez Narodową Fundację Nauki (NSF). W tych obiektach wiele narzędzi, sprzętu i materiałów opisanych w tej sekcji jest dostarczanych wraz z dostępem do pomieszczenia czystego i nie wymaga osobnego zakupu.
UWAGA: Wiele substancji chemicznych używanych do produkcji elektrod MXene jest niebezpiecznych, w tym fotorezysty, wywoływacz RD6, zmywacz PG, roztwór do trawienia aluminium i buforowany wytrawiacz tlenkowy. Przed użyciem należy skonsultować się z MSDS w sprawie tych chemikaliów oraz wdrożyć i przestrzegać odpowiednich środków bezpieczeństwa przez cały czas. Wszystkie chemikalia powinny być przenoszone pod wyciąg.
<ol>
	<li>Umieść dolną warstwę parylenu-C o grubości 4 μm na czystej płytce Si (patrz <silna klasa="xfig">Rysunek 2A).</li>
	<li>Użyj pierwszej fotomaski (mask-1), aby zdefiniować metalowe połączenia urządzeń, a także metalowego pierścienia wokół krawędzi płytki, aby pomóc w późniejszych krokach podnoszenia (<silna klasa="xfig">Rysunek 2B).
	<ol>
		<li>Wirować warstwę NR71-3000p na wafli z prędkością 3 000 obr./min przez 40 s. Miękki wafel piec na gorącej płycie przez 14,5 minuty w temperaturze 95 °C.</li>
		<li>Załaduj wafel i maskę-1 do nakładki do maski. Ustaw płytkę tak, aby pierścień na fotomasce zachodził na wszystkie krawędzie płytki.</li>
		<li>Naświetlić za pomocą i-line (długość fali 365 nm) w dawce 90 mJ/cm2. Piecz wafel na twardo na gorącej płycie przez 1 minutę w temperaturze 115 °C.</li>
		<li>Zanurz wafel w wywoływaczu RD6 na 2 minuty, ciągle mieszając roztwór. Dokładnie spłukać środkiem DIH2Oi wysuszyć suszarką za pomocą pistoletuN2.</li>
		<li>Użyj parownika wiązki elektronów, aby zdeponować 10 nm Ti, a następnie 100 nm Au na płytce. 
		UWAGA: Typowe parametry osadzania to ciśnienie podstawowe 5 x 10-7 Torr i szybkość 2 A/s.</li>
		<li>Zanurz wafel w zmywaczu PG na ~10 minut, aż fotorezyst się rozpuści, a nadmiar metalu całkowicie się uniesie, pozostawiając Ti/Au tylko w pożądanych ścieżkach interkonektorów i pierścieniu wokół krawędzi płytki. Gdy start wydaje się zakończony, należy poddać sonifikacji przez 30 sekund, aby usunąć wszelkie pozostałe ślady niechcianego metalu. Najpierw opłucz wafel w czystym roztworze zmywacza PG, a następnie dokładnie spłucz w DI H2O i osusz wafel pistoletemN2.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Zdeponuj warstwę protektorową parylenu-C (<silna klasa="xfig">Rysunek 2C).
	<ol>
		<li>Wystaw płytkę na działanie plazmyO2 przez 30 s, aby warstwa parylenu-C pod spodem stała się hydrofilowa. Wirować 2% roztwór czyszczący (np. Micro-90) w DI H2O na płytce z prędkością 1 000 obr./min przez 30 s. Pozostaw wafel do wyschnięcia na powietrzu przez co najmniej 5 minut. 
		UWAGA: Rozcieńczony roztwór mydła działa jak środek antyadhezyjny, umożliwiając usunięcie protektorowej warstwy parylenu-C w późniejszym procesie.</li>
		<li>Umieść 3 μm parylenu-C na płytce.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Użyj drugiej maski fotograficznej (mask-2), aby zdefiniować wzory MXene i pierścień wokół krawędzi płytki (Rysunek 2D).
	<ol>
		<li>Powtórz kroki 2.2.1−2.2.4, tym razem używając maski-2 i ostrożnie wyrównując znaczniki wyrównania między płytką a fotomaską przed ekspozycją.</li>
		<li>Użyj plazmowego wytrawiania jonami reaktywnymi plazmowo (RIE) do wytrawienia warstwy protektorowej parylenu-C w obszarach niepokrytych fotorezystem, aby zdefiniować elektrody i ścieżki MXene, które powinny częściowo pokrywać się z interkonektorami Ti / Au, a także pierścieniem wokół krawędzi płytki. Potwierdzić całkowite wytrawienie protektorowej warstwy parylenu-C za pomocą profilometru do pomiaru profilu między odsłoniętymi interkonektorami Ti/Au a dolną warstwą parylenu-C. 
		UWAGA: Po zakończeniu trawienia profil na odsłoniętej powierzchni metalu będzie gładki, podczas gdy dolna warstwa parylenu-C będzie szorstka i częściowo wytrawiona. Ten etap wytrawiania powinien być wykonany w planarnym systemie wytrawiania RIE, a nie w asherze beczkowym, a czasy i parametry wytrawiania będą w dużym stopniu zależne od systemu RIE.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Odwiruj roztwór MXene na płytce (<silna klasa="xfig">Rysunek 2E).
	<ol>
		<li>Odpipetuj roztwór MXene na każdy z pożądanych wzorów MXene, a następnie wiruj wafel z prędkością 1,000 obr./min przez 40 s. Wysusz wafel na płycie grzejnej o temperaturze 120 °C przez 10 minut, aby usunąć resztki wody z folii MXene.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Użyj parownika wiązki elektronów, aby nanieść 50 nm SiO2 na płytkę, aby działała jako warstwa ochronna na wzorcach MXene dla kolejnych etapów przetwarzania. 
	UWAGA: Typowe parametry osadzania to ciśnienie podstawowe 5 x 10-7 Torr i szybkość 2 A/s.</li>
	<li>Usuń warstwę protektorową parylenu-C, aby utworzyć wzór warstw MXene i SiO2 (<silna klasa="xfig">Rysunek 2F).
	<ol>
		<li>Nałóż niewielką kroplę DI H2O na krawędź wafla i za pomocą pęsety oderwij warstwę parylenu-C, zaczynając od miejsca, w którym jej krawędzie są zdefiniowane w pierścieniu wokół zewnętrznej strony płytki. 
		UWAGA: Woda połączy się z pozostałościami mydła pod warstwą protektorową parylenu-C, aby umożliwić to uniesienie.</li>
		<li>Dokładnie opłucz wafel w DIH 2O, aby usunąć wszelkie pozostałości roztworu czyszczącego. Wysuszyć wafel za pomocą pistoletu N2, a następnie umieścić na płycie grzejnej o temperaturze 120 °C na 1 godzinę, aby usunąć resztki wody z wzorzystych folii MXene.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Nałożyć wierzchnią warstwę parylenu C o grubości 4 μm (<klasa silna = "xfig" >Rysunek 2G).</li>
	<li>Użyj trzeciej fotomaski (maska-3), aby zdefiniować kontur urządzenia i otwory nad elektrodami i podkładkami łączącymi Au (VIA) (<silna klasa="xfig">Rysunek 2H).
	<ol>
		<li>Powtórz kroki 2.2.1−2.2.4, tym razem używając maski-3 i ostrożnie wyrównując znaczniki wyrównania między płytką a fotomaską przed ekspozycją.</li>
		<li>Użyj parownika wiązki elektronów, aby osadzić 100 nm Al na płytce. 
		UWAGA: Typowe parametry osadzania to ciśnienie podstawowe 5 x 10-7 Torr i szybkość 2 A/s.</li>
		<li>Zanurz wafel w zmywaczu PG na ~10 minut, aż metal całkowicie się oderwie, pozostawiając Al zakrywający urządzenia otworami na elektrody i podkładki łączące. Po zakończeniu startu należy przeprowadzić sonikację przez 30 sekund, aby usunąć wszelkie pozostałe ślady niechcianego metalu. Najpierw opłucz wafel w czystym roztworze zmywacza PG, a następnie dokładnie spłucz w DI H2O i osusz wafel pistoletemN2.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Wytrawić parylen-C, aby nadać kształt konturowi urządzenia i otworom na elektrodach i podkładkach wiążących Au (VIA) (<silna klasa = "xfig">Rysunek 2I). Użyj plazmy O2 RIE, aby przetrawić warstwy parylenu-C otaczające urządzenia oraz przez górną warstwę parylenu-C pokrywającą zarówno styki elektrody MXene, jak i podkładki wiążące Au. 
	UWAGA: Wytrawianie jest zakończone, gdy na płytce między urządzeniami nie pozostaje żadna pozostałość parylenu-C. Warstwa SiO2 pokrywająca MXene będzie działać jak warstwa zatrzymująca trawienie, zapobiegając wytrawianiu plazmyO2 lub uszkodzeniu styków elektrody MXene.</li>
	<li>Wytrawić warstwę Al pokrywającą urządzenia za pomocą mokrego wytrawiania chemicznego w wytrawiaczu Al typu A w temperaturze 50 °C przez 10 minut lub przez 1 minutę po zniknięciu wszystkich wizualnych śladów Al, w zależności od tego, co nastąpi wcześniej. Wytrawiaj SiO2 pokrywający elektrody MXene za pomocą mokrego chemicznego wytrawiania w buforowanym tlenku 6:1 (BOE) przez 30 sekund (<klasa silna = "xfig">Rysunek 2J). 
	UWAGA: Matryce mikroelektrod MXene są teraz kompletne.</li>
	<li>Uwolnij urządzenia z płytki substratu Si, umieszczając małą kroplę DI H2O na krawędzi urządzenia i delikatnie odrywając urządzenie, gdy woda jest pod nim odprowadzana przez działanie kapilarne (<silna klasa = "xfig">Rysunek 2K i <silna klasa = "xfig" > Rysunek 3).</li>
</ol>
3. Budowa i interfejs adaptera
UWAGA: W tym momencie, cienkowarstwowe układy mikroelektrod muszą być połączone z adapterem, aby połączyć się z systemem rejestracji elektrofizjologii. Zastosowany w tym protokole 128-kanałowy kontroler stymulacji/nagrywania z RHS2000 16-kanałowym stim/record headstage (Table of Materials) wymaga wprowadzenia danych poprzez złącze kompatybilne z 18-pinowym złączem A79039-001. W tej sekcji wykorzystano płytkę drukowaną (PCB, <klasa silna = "xfig" >Rysunek 4A) ze złączem ZIF (Zero-Insertion Force) do połączenia z podkładkami łączącymi Au na matrycy mikroelektrod oraz złączem A79040-001 do połączenia ze stopniem czołowym systemu nagrywającego. W zależności od systemu akwizycji danych, na płytce drukowanej można zastosować różne złącza, aby umożliwić połączenie ze sceną czołową elektrofizjologii.
<ol>
	<li>złącza Omnetics i ZIF do płytki drukowanej, nakładając cienką warstwę pasty lutowniczej na każdą z pól stykowych na płytce drukowanej, umieszczając części w odpowiednich miejscach i podgrzewając na płycie grzejnej, aż lut ponownie spłynie, tworząc połączenia (<silna klasa = "xfig" > Rysunek 4B). 
	UWAGA: rozpływowe można bardzo łatwo wykonać na płycie grzejnej lub w tosterze i nie wymaga użycia kosztownego pieca rozpływowego.</li>
	<li>Nałóż dwie warstwy taśmy poliimidowej (tabela materiałów) na tylną stronę obszaru podkładki łączącej Au układu mikroelektrod MXene, aby nadać urządzeniu wystarczającą grubość, aby można je było zamocować w złączu ZIF. Po nałożeniu taśmy, odetnij nadmiar poza krawędzie urządzenia parylene-C za pomocą żyletki lub precyzyjnych nożyczek (<silna klasa="xfig">Rysunek 4C).</li>
	<li>Albo pod lunetą inspekcyjną, albo używając szkieł powiększających, wyrównaj układ mikroelektrod MXene w złączu ZIF tak, aby podkładki łączące Au zrównały się z pinami wewnątrz złącza ZIF, a następnie zamknij ZIF, aby utworzyć bezpieczne połączenie (<silna klasa = "xfig">Rysunek 4D,E). 
	UWAGA: Zastosowane tutaj złącze ZIF jest złączem 18-kanałowym, podczas gdy zastosowane tutaj urządzenie ma 16 kanałów. Dodatkowe kanały bezkontaktowe można łatwo zidentyfikować jako obwód otwarty za pomocą testów impedancji podczas sesji nagraniowych.</li>
	<li>Przetestuj impedancję elektrochemiczną elektrod MXene za pomocą potencjostatu, aby zapewnić pomyślne wykonanie i połączenie z adapterem PCB. 
	UWAGA: Rozsądne wartości impedancji są podane w sekcji dyskusji, aby pomóc w rozwiązywaniu problemów.</li>
</ol>
4. Ostra implantacja i zapis neuronalny
UWAGA: Operacje na dorosłych samcach szczurów Sprague Dawley są wykonywane przy użyciu sterylnych narzędzi i z zachowaniem zasad aseptyki. Częstość oddechów, odruch powiekowy i odruch szczypania pedału są sprawdzane co 10 minut w celu monitorowania głębokości znieczulenia. Temperatura ciała jest utrzymywana za pomocą poduszki grzewczej.
<ol>
	<li>Podać analgezję zapobiegawczą (podskórne wstrzyknięcie buprenorfiny o przedłużonym uwalnianiu [SR], 1,2 mg/kg).</li>
	<li>Podać znieczulenie (dootrzewnowe wstrzyknięcie mieszaniny 60 mg/kg ketaminy i 0,25 mg/kg deksmedetomidyny).</li>
	<li>Potwierdzaj prawidłowy poziom znieczulenia co 10 minut przez cały czas trwania eksperymentu, sprawdzając, czy nie ma odruchów szczypania powiekowego i pedałowania.</li>
	<li>Zabezpiecz szczura w stereotaktycznej ramce, nałóż lubrykant do oczu na oczy i oczyść ogoloną skórę głowy 10% jodowidonem.</li>
	<li>Odsłoń kalwarię za pomocą pojedynczego nacięcia linii środkowej skóry głowy i rozwarstwienia tkanki znajdującej się pod spodem.</li>
	<li>Umieść 00-90 w czaszce, aby służyła jako podstawa do nagrań.</li>
	<li>Za pomocą wiertła dentystycznego z małym zadziorem wykonaj kraniotomię w pożądanym miejscu zapisu kory mózgowej.</li>
	<li>Przymocuj złącze matrycy do manipulatora stereotaktycznego i umieść urządzenie nad kraniotomią. Delikatnie obniż, aż cała matryca zetknie się z odsłoniętą korą.</li>
	<li>Owiń przewód uziemiający wokół czaszki.</li>
	<li>Podłącz scenę czołową systemu nagrywającego do macierzy i rozpocznij nagrywanie spontanicznej aktywności.</li>
</ol>

<ol><li>Ludwig, K. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Poly%283%2C4-ethylenedioxythiophene%29+%28PEDOT%29+polymer+coatings+facilitate+smaller+neural+recording+electrodes%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neural+Engineering%22%5BJournal%5D)">Poly(3,4-ethylenedioxythiophene) (PEDOT) polymer coatings facilitate smaller neural recording electrodes.</a> Journal of Neural Engineering. 8 (1), 014001(2011).</li>
<li>Polikov, V. S., Tresco, P. A., Reichert, W. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Response+of+brain+tissue+to+chronically+implanted+neural+electrodes%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neuroscience+Methods%22%5BJournal%5D)">Response of brain tissue to chronically implanted neural electrodes.</a> Journal of Neuroscience Methods. 148 (1), 1-18 (2005).</li>
<li>Lecomte, A., Descamps, E., Bergaud, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+review+on+mechanical+considerations+for+chronically-implanted+neural+probes%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neural+Engineering%22%5BJournal%5D)">A review on mechanical considerations for chronically-implanted neural probes.</a> Journal of Neural Engineering. 15 (3), 031001(2017).</li>
<li>Castagnola, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Smaller%2C+softer%2C+lower-impedance+electrodes+for+human+neuroprosthesis%3A+a+pragmatic+approach%5BTitle%5D)+AND+%22Frontiers+in+Neuroengineering%22%5BJournal%5D)">Smaller, softer, lower-impedance electrodes for human neuroprosthesis: a pragmatic approach.</a> Frontiers in Neuroengineering. 7, 8(2014).</li>
<li>Nguyen, J. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mechanically-compliant+intracortical+implants+reduce+the+neuroinflammatory+response%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neural+Engineering%22%5BJournal%5D)">Mechanically-compliant intracortical implants reduce the neuroinflammatory response.</a> Journal of Neural Engineering. 11 (5), 056014(2014).</li>
<li>Boehler, C., Stieglitz, T., Asplund, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nanostructured+platinum+grass+enables+superior+impedance+reduction+for+neural+microelectrodes%5BTitle%5D)+AND+%22Biomaterials%22%5BJournal%5D)">Nanostructured platinum grass enables superior impedance reduction for neural microelectrodes.</a> Biomaterials. 67, 346-353 (2015).</li>
<li>Petrossians, A., Whalen, J. J., Weiland, J. D., Mansfeld, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Surface+modification+of+neural+stimulating%2Frecording+electrodes+with+high+surface+area+platinum-iridium+alloy+coatings%5BTitle%5D)+AND+%222011+Annual+International+Conference+of+the+IEEE+Engineering+in+Medicine+and+Biology+Society%22%5BJournal%5D)">Surface modification of neural stimulating/recording electrodes with high surface area platinum-iridium alloy coatings.</a> 2011 Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society. , 3001-3004 (2011).</li>
<li>Meyer, R. D., Cogan, S. F., Nguyen, T. H., Rauh, R. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electrodeposited+iridium+oxide+for+neural+stimulation+and+recording+electrodes%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Transactions+on+Neural+Systems+and+Rehabilitation+Engineering%22%5BJournal%5D)">Electrodeposited iridium oxide for neural stimulation and recording electrodes.</a> IEEE Transactions on Neural Systems and Rehabilitation Engineering. 9 (1), 2-11 (2001).</li>
<li>Ferguson, J. E., Boldt, C., Redish, A. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Creating+low-impedance+tetrodes+by+electroplating+with+additives%5BTitle%5D)+AND+%22Sensors+and+Actuators+A%3A+Physical%22%5BJournal%5D)">Creating low-impedance tetrodes by electroplating with additives.</a> Sensors and Actuators A: Physical. 156 (2), 388-393 (2009).</li>
<li>Kotov, N. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nanomaterials+for+Neural+Interfaces%5BTitle%5D)+AND+%22Advanced+Materials%22%5BJournal%5D)">Nanomaterials for Neural Interfaces.</a> Advanced Materials. 21 (40), 3970-4004 (2009).</li>
<li>Keefer, E. W., Botterman, B. R., Romero, M. I., Rossi, A. F., Gross, G. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Carbon+nanotube+coating+improves+neuronal+recordings%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Nanotechnology%22%5BJournal%5D)">Carbon nanotube coating improves neuronal recordings.</a> Nature Nanotechnology. 3 (7), 434-439 (2008).</li>
<li>Lu, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electrodeposited+polypyrrole%2Fcarbon+nanotubes+composite+films+electrodes+for+neural+interfaces%5BTitle%5D)+AND+%22Biomaterials%22%5BJournal%5D)">Electrodeposited polypyrrole/carbon nanotubes composite films electrodes for neural interfaces.</a> Biomaterials. 31 (19), 5169-5181 (2010).</li>
<li>Green, R. A., Williams, C. M., Lovell, N. H., Poole-Warren, L. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Novel+neural+interface+for+implant+electrodes%3A+improving+electroactivity+of+polypyrrole+through+MWNT+incorporation%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Materials+Science%3A+Materials+in+Medicine%22%5BJournal%5D)">Novel neural interface for implant electrodes: improving electroactivity of polypyrrole through MWNT incorporation.</a> Journal of Materials Science: Materials in Medicine. 19 (4), 1625-1629 (2008).</li>
<li>Apollo, N. V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Flexible+Freestanding+Neural+Stimulation+and+Recording+Electrodes+Fabricated+from+Reduced+Graphene+Oxide%5BTitle%5D)+AND+%22Advanced+Functional+Materials%22%5BJournal%5D)">Flexible Freestanding Neural Stimulation and Recording Electrodes Fabricated from Reduced Graphene Oxide.</a> Advanced Functional Materials. 25 (23), 3551-3559 (2015).</li>
<li>Lu, Y., Lyu, H., Richardson, A. G., Lucas, T. H., Kuzum, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Flexible+Neural+Electrode+Array+Based-on+Porous+Graphene+for+Cortical+Microstimulation+and+Sensing%5BTitle%5D)+AND+%22Scientific+Reports%22%5BJournal%5D)">Flexible Neural Electrode Array Based-on Porous Graphene for Cortical Microstimulation and Sensing.</a> Scientific Reports. 6 (1), 33526(2016).</li>
<li>Matarredona, O., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dispersion+of+Single-Walled+Carbon+Nanotubes+in+Aqueous+Solutions+of+the+Anionic+Surfactant+NaDDBS%5BTitle%5D)+AND+%22The+Journal+of+Physical+Chemistry+B%22%5BJournal%5D)">Dispersion of Single-Walled Carbon Nanotubes in Aqueous Solutions of the Anionic Surfactant NaDDBS.</a> The Journal of Physical Chemistry B. 107 (48), 13357-13367 (2003).</li>
<li>Ramesh, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dissolution+of+Pristine+Single+Walled+Carbon+Nanotubes+in+Superacids+by+Direct+Protonation%5BTitle%5D)+AND+%22The+Journal+of+Physical+Chemistry+B%22%5BJournal%5D)">Dissolution of Pristine Single Walled Carbon Nanotubes in Superacids by Direct Protonation.</a> The Journal of Physical Chemistry B. 108 (26), 8794-8798 (2004).</li>
<li>Kim, S. W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Surface+modifications+for+the+effective+dispersion+of+carbon+nanotubes+in+solvents+and+polymers%5BTitle%5D)+AND+%22Carbon%22%5BJournal%5D)">Surface modifications for the effective dispersion of carbon nanotubes in solvents and polymers.</a> Carbon. 50 (1), 3-33 (2012).</li>
<li>Wang, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nanotechnology+and+Nanomaterials+for+Improving+Neural+Interfaces%5BTitle%5D)+AND+%22Advanced+Functional+Materials%22%5BJournal%5D)">Nanotechnology and Nanomaterials for Improving Neural Interfaces.</a> Advanced Functional Materials. 28 (12), 1700905(2017).</li>
<li>Wang, K., Fishman, H. A., Dai, H., Harris, J. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Neural+Stimulation+with+a+Carbon+Nanotube+Microelectrode+Array%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Letters%22%5BJournal%5D)">Neural Stimulation with a Carbon Nanotube Microelectrode Array.</a> Nano Letters. 6 (9), 2043-2048 (2006).</li>
<li>Ansaldo, A., Castagnola, E., Maggiolini, E., Fadiga, L., Ricci, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Superior+Electrochemical+Performance+of+Carbon+Nanotubes+Directly+Grown+on+Sharp+Microelectrodes%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Nano%22%5BJournal%5D)">Superior Electrochemical Performance of Carbon Nanotubes Directly Grown on Sharp Microelectrodes.</a> ACS Nano. 5 (3), 2206-2214 (2011).</li>
<li>Nimbalkar, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ultra-Capacitive+Carbon+Neural+Probe+Allows+Simultaneous+Long-Term+Electrical+Stimulations+and+High-Resolution+Neurotransmitter+Detection%5BTitle%5D)+AND+%22Scientific+Reports%22%5BJournal%5D)">Ultra-Capacitive Carbon Neural Probe Allows Simultaneous Long-Term Electrical Stimulations and High-Resolution Neurotransmitter Detection.</a> Scientific Reports. 8, 6958(2018).</li>
<li>Anasori, B., Lukatskaya, M., Gogotsi, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((2D+metal+carbides+and+nitrides+%28MXenes%29+for+energy+storage%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Reviews+Materials%22%5BJournal%5D)">2D metal carbides and nitrides (MXenes) for energy storage.</a> Nature Reviews Materials. 2, 16098(2017).</li>
<li>Anasori, B., Gogotsi, Y. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aAnasori%2C+B+%222D+Metal+Carbides+and+Nitrides+%28MXenes%29%3A+Structure%2C+Properties+and+Applications%22">2D Metal Carbides and Nitrides (MXenes): Structure, Properties and Applications</a>. , Springer Nature. Switzerland. (2019).</li>
<li>Naguib, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Two-Dimensional+Nanocrystals+Produced+by+Exfoliation+of+Ti3AlC2%5BTitle%5D)+AND+%22Advanced+Materials%22%5BJournal%5D)">Two-Dimensional Nanocrystals Produced by Exfoliation of Ti3AlC2.</a> Advanced Materials. 23 (37), 4248-4253 (2011).</li>
<li>Alhabeb, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Guidelines+for+Synthesis+and+Processing+of+Two-Dimensional+Titanium+Carbide+%28Ti3C2Tx+MXene%29%5BTitle%5D)+AND+%22Chemistry+of+Materials%22%5BJournal%5D)">Guidelines for Synthesis and Processing of Two-Dimensional Titanium Carbide (Ti3C2Tx MXene).</a> Chemistry of Materials. 29 (18), 7633-7644 (2017).</li>
<li>Ghidiu, M., Lukatskaya, M. R., Zhao, M. Q., Gogotsi, Y., Barsoum, M. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Conductive+two-dimensional+titanium+carbide+%E2%80%98clay%E2%80%99+with+high+volumetric+capacitance%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Conductive two-dimensional titanium carbide ‘clay’ with high volumetric capacitance.</a> Nature. 516 (7529), 78-81 (2014).</li>
<li>Lukatskaya, M. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ultra-high-rate+pseudocapacitive+energy+storage+in+two-dimensional+transition+metal+carbides%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Energy%22%5BJournal%5D)">Ultra-high-rate pseudocapacitive energy storage in two-dimensional transition metal carbides.</a> Nature Energy. 2, 17105(2017).</li>
<li>Zhu, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Carbon-Based+Supercapacitors+Produced+by+Activation+of+Graphene%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Carbon-Based Supercapacitors Produced by Activation of Graphene.</a> Science. 332 (6037), 1537-1541 (2011).</li>
<li>Heon, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Continuous+carbide-derived+carbon+films+with+high+volumetric+capacitance%5BTitle%5D)+AND+%22Energy+%26+Environmental+Science%22%5BJournal%5D)">Continuous carbide-derived carbon films with high volumetric capacitance.</a> Energy & Environmental Science. 4 (1), 135-138 (2011).</li>
<li>Yang, X., Cheng, C., Wang, Y., Qiu, L., Li, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Liquid-mediated+dense+integration+of+graphene+materials+for+compact+capacitive+energy+storage%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Liquid-mediated dense integration of graphene materials for compact capacitive energy storage.</a> Science. 341 (6145), 534-537 (2013).</li>
<li>Zhang, C. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Transparent%2C+Flexible%2C+and+Conductive+2D+Titanium+Carbide+%28MXene%29+Films+with+High+Volumetric+Capacitance%5BTitle%5D)+AND+%22Advanced+Materials%22%5BJournal%5D)">Transparent, Flexible, and Conductive 2D Titanium Carbide (MXene) Films with High Volumetric Capacitance.</a> Advanced Materials. 29 (36), 1702678(2017).</li>
<li>Han, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((2D+Ultrathin+MXene-Based+Drug-Delivery+Nanoplatform+for+Synergistic+Photothermal+Ablation+and+Chemotherapy+of+Cancer%5BTitle%5D)+AND+%22Advanced+Healthcare+Materials%22%5BJournal%5D)">2D Ultrathin MXene-Based Drug-Delivery Nanoplatform for Synergistic Photothermal Ablation and Chemotherapy of Cancer.</a> Advanced Healthcare Materials. 7 (9), 1701394(2018).</li>
<li>Dai, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Biocompatible+2D+Titanium+Carbide+%28MXenes%29+Composite+Nanosheets+for+pH-Responsive+MRI-Guided+Tumor+Hyperthermia%5BTitle%5D)+AND+%22Chemistry+of+Materials%22%5BJournal%5D)">Biocompatible 2D Titanium Carbide (MXenes) Composite Nanosheets for pH-Responsive MRI-Guided Tumor Hyperthermia.</a> Chemistry of Materials. 29 (20), 8637-8652 (2017).</li>
<li>Xu, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ultrathin+MXene-Micropattern-Based+Field-Effect+Transistor+for+Probing+Neural+Activity%5BTitle%5D)+AND+%22Advanced+Materials%22%5BJournal%5D)">Ultrathin MXene-Micropattern-Based Field-Effect Transistor for Probing Neural Activity.</a> Advanced Materials. 28 (17), 3333-3339 (2016).</li>
<li>Driscoll, N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Two-Dimensional+Ti3C2+MXene+for+High-Resolution+Neural+Interfaces%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Nano%22%5BJournal%5D)">Two-Dimensional Ti3C2 MXene for High-Resolution Neural Interfaces.</a> ACS Nano. 12 (10), 10419-10429 (2018).</li>
<li>Sessolo, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Easy-to-Fabricate+Conducting+Polymer+Microelectrode+Arrays%5BTitle%5D)+AND+%22Advanced+Materials%22%5BJournal%5D)">Easy-to-Fabricate Conducting Polymer Microelectrode Arrays.</a> Advanced Materials. 25 (15), 2135-2139 (2013).</li>
<li>Shuck, C. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effect+of+Ti3AlC2+MAX+Phase+on+Structure+and+Properties+of+Resultant+Ti3C2Tx+MXene%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Applied+Nano+Materials%22%5BJournal%5D)">Effect of Ti3AlC2 MAX Phase on Structure and Properties of Resultant Ti3C2Tx MXene.</a> ACS Applied Nano Materials. 2 (6), 3368-3376 (2019).</li>
<li>Hantanasirisakul, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fabrication+of+Ti3C2Tx+MXene+Transparent+Thin+Films+with+Tunable+Optoelectronic+Properties%5BTitle%5D)+AND+%22Advanced+Electronic+Materials%22%5BJournal%5D)">Fabrication of Ti3C2Tx MXene Transparent Thin Films with Tunable Optoelectronic Properties.</a> Advanced Electronic Materials. 2 (6), 1600050(2016).</li>
<li>Xu, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ultrathin+MXene-Micropattern-Based+Field-Effect+Transistor+for+Probing+Neural+Activity%5BTitle%5D)+AND+%22Advanced+Materials%22%5BJournal%5D)">Ultrathin MXene-Micropattern-Based Field-Effect Transistor for Probing Neural Activity.</a> Advanced Materials. 28 (17), 3333-3339 (2016).</li>
<li>Zhang, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Additive-free+MXene+inks+and+direct+printing+of+micro-supercapacitors%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Communications%22%5BJournal%5D)">Additive-free MXene inks and direct printing of micro-supercapacitors.</a> Nature Communications. 10 (1), 1795(2019).</li>
<li>Quain, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Direct+Writing+of+Additive-Free+MXene-in-Water+Ink+for+Electronics+and+Energy+Storage%5BTitle%5D)+AND+%22Advanced+Materials+Technologies%22%5BJournal%5D)">Direct Writing of Additive-Free MXene-in-Water Ink for Electronics and Energy Storage.</a> Advanced Materials Technologies. 4 (1), 1800256(2019).</li>
<li>Salles, P., Quain, E., Kurra, N., Sarycheva, A., Gogotsi, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Automated+Scalpel+Patterning+of+Solution+Processed+Thin+Films+for+Fabrication+of+Transparent+MXene+Microsupercapacitors%5BTitle%5D)+AND+%22Small%22%5BJournal%5D)">Automated Scalpel Patterning of Solution Processed Thin Films for Fabrication of Transparent MXene Microsupercapacitors.</a> Small. 14 (44), 1802864(2018).</li>
</ol>

Autorzy nie mają nic do ujawnienia.

Procedura syntezy i delaminacji MXene opisana w tym protokole (HF/HCl/LiCl) została zbudowana z podejścia do trawienia MILD, w którym zastosowano podłoże do wytrawiania LiF/HCl (in situ HF)26. Podejście MILD pozwala na spontaniczne rozwarstwienie dużych płatków Ti3C2 (kilka μm w rozmiarze bocznym) podczas prania po osiągnięciu pH ~5−6. W porównaniu z wytrawianiem samym HF daje to materiał o wyższej jakości i ulepszonych właściwościach materiału, takich jak przewodność elektro...

Zrozumienie podstawowych mechanizmów leżących u podstaw obwodów nerwowych oraz tego, jak ich dynamika jest zmieniana w chorobie lub urazie, jest kluczowym celem dla opracowania skutecznych terapii dla szerokiego zakresu zaburzeń neurologicznych i nerwowo-mięśniowych. Technologie mikroelektrod są szeroko stosowane do wyjaśniania dynamiki neuronalnej w precyzyjnych skalach przestrzennych i czasowych. Jednak uzyskanie stabilnych nagrań o wysokim stosunku sygnału do szumu (SNR) z elektrod w mikroskali okazało się szczególnie trudne. Ponieważ wymiary elektrod są zmniejszane do skali komórkowej, odpowiedni wzrost impedancji elektrody pogarsza jakość sygnału1. Ponadto liczne badania wykazały, że sztywne elektrody wykonane z konwencjonalnych materiałów elektronicznych z krzemu i metalu powodują znaczne uszkodzenia i stany zapalne w tkance nerwowej, co ogranicza ich przydatność do długotrwałego nagrywania2,3,4,5. Biorąc pod uwagę te fakty, istnieje duże zainteresowanie opracowaniem mikroelektrod z nowymi materiałami, które mogą zmniejszyć impedancję granicy faz elektroda-tkanka i mogą być włączone do miękkich i elastycznych kształtów.
Jedną z powszechnie stosowanych metod zmniejszania impedancji między elektrodą a tkanką jest zwiększanie obszaru, na którym formy jonowe w płynie pozakomórkowym mogą oddziaływać z elektrodą, czyli "efektywnej powierzchni" elektrody. Można to osiągnąć poprzez nanopatterning6, chropowatość powierzchni7, lub galwanizację z porowatymi dodatkami8,9. Nanomateriały zyskały znaczną uwagę w tej dziedzinie, ponieważ oferują z natury wysoką powierzchnię właściwą i unikalne kombinacje korzystnych właściwości elektrycznych i mechanicznych10. Na przykład nanorurki węglowe zostały użyte jako powłoka w celu znacznego zmniejszenia impedancji elektrody11,12,13, tlenek grafenu został przetworzony na miękkie, elastyczne, wolnostojące elektrody sondowe14, a porowaty grafen pirolizowany laserowo został wykorzystany do elastycznych elektrod mikroelektrokortykograficznych o niskiej impedancji (mikro-ECoG)15. Pomimo obiecujących rozwiązań, brak skalowalnych metod montażu ograniczył powszechne zastosowanie nanomateriałów do elektrod do połączeń neuronowych. W szczególności nanomateriały na bazie węgla są zazwyczaj hydrofobowe, a zatem wymagają użycia środków powierzchniowo czynnych16, superacids17, lub funkcjonalizacji powierzchni18 w celu utworzenia wodnych dyspersji dla metod wytwarzania w roztworze, podczas gdy alternatywne metody wytwarzania, takie jak chemiczne osadzanie z fazy gazowej (CVD), zazwyczaj wymagają wysokich temperatur, które są niekompatybilne z wieloma podłożami polimerowymi19,20,21,22.
Ostatnio opisano klasę dwuwymiarowych (2D) nanomateriałów, znanych jako MXenes, które oferują wyjątkowe połączenie wysokiej przewodności, elastyczności, objętościowej pojemności i naturalnej hydrofilowości, co czyni je obiecującą klasą nanomateriałów dla elektrod do łączenia neuronów23. MXenes to rodzina węglików i azotków metali przejściowych 2D, które są najczęściej wytwarzane przez selektywne wytrawianie pierwiastka A z warstwowych prekursorów. Są to zazwyczaj fazy MAX o ogólnym wzorze Mn + 1AXn, gdzie M jest wczesnym metalem przejściowym, A jest pierwiastkiem grupy 12−16 układu okresowego pierwiastków, X to węgiel i/lub azot, a n = 1, 2 lub 324. Dwuwymiarowe płatki MXene mają powierzchniowo zakończone grupy funkcyjne, które mogą obejmować hydroksyl (−OH), tlen (−O) lub fluor (−F). Te grupy funkcyjne sprawiają, że MXenes są z natury hydrofilowe i umożliwiają elastyczną modyfikację lub funkcjonalizację powierzchni. Spośród dużej klasy MXenes, Ti3C2 został najszerzej zbadany i scharakteryzowany25,26,27. Ti3C2 wykazuje znacznie wyższą pojemność objętościową (1,500 F/cm3)28 niż grafen aktywowany (~60−100 F/cm3)29, węgle pochodzące z węglików (180 F/cm3)30 i folie żelowe grafenu (~260 F/cm3)31. Ponadto Ti3C2 wykazuje wyjątkowo wysoką przewodność elektronową (~10 000 S/cm)32, a jego biokompatybilność została wykazana w kilku badaniach33,34,35,36. Wysoka pojemność objętościowa folii Ti3C2 jest korzystna w zastosowaniach związanych z wykrywaniem biologicznym i stymulacją, ponieważ elektrody, które wykazują pojemnościowy transfer ładunku, mogą uniknąć potencjalnie szkodliwych reakcji hydrolizy.
Nasza grupa niedawno zademonstrowała elastyczne, cienkowarstwowe układy mikroelektrod Ti3C2, przygotowane przy użyciu metod przetwarzania roztworów, które są w stanie rejestrować zarówno mikro-elektrokortykografię (mikro-ECoG), jak i wewnątrzkorową aktywność neuronalną in vivo z wysokim SNR36. Te elektrody MXene wykazały znacznie zmniejszoną impedancję w porównaniu z elektrodami złotymi (Au) o dopasowanym rozmiarze, co można przypisać wysokiej przewodności MXene i dużej powierzchni elektrod. W tym protokole opisujemy kluczowe etapy wytwarzania płaskich układów mikroelektrod Ti3C2 MXene na elastycznych podłożach parylenu-C i wykorzystania ich in vivo do śródoperacyjnej rejestracji mikro-ECoG. Metoda ta wykorzystuje hydrofilowy charakter MXene, co umożliwia zastosowanie metod przetwarzania roztworu, które są proste i skalowalne, a jednocześnie nie wymagają użycia środków powierzchniowo czynnych ani superkwasów w celu uzyskania stabilnych zawiesin wodnych. Ta łatwość przetwarzania może umożliwić opłacalną produkcję biosensorów MXene na skalę przemysłową, co było głównym ograniczeniem dla powszechnego stosowania urządzeń opartych na innych nanomateriałach węglowych. Kluczowa innowacja w produkcji elektrod polega na zastosowaniu protektorowej warstwy polimerowej do mikromodelowania MXene po powlekaniu spinowym, metody zaadaptowanej z literatury na temat mikroelektrod poli(3,4-etylenodioksytiofen):p oly(sulfonian styrenu) (PEDOT:PSS)37, ale która nie została wcześniej opisana do modelowania MXene. Wyjątkowe właściwości elektryczne Ti3C2 w połączeniu z jego przetwarzalnością i morfologią 2D sprawiają, że jest to bardzo obiecujący materiał dla interfejsów neuronowych. W szczególności Ti3C2 oferuje drogę do przezwyciężenia fundamentalnego kompromisu między powierzchnią geometryczną elektrody a impedancją interfejsu elektrochemicznego, która jest głównym czynnikiem ograniczającym wydajność elektrod w skali mikro. Dodatkowo, procedura produkcyjna opisana w tym protokole może być dostosowana do produkcji matryc elektrod MXene o różnych rozmiarach i geometriach dla różnych paradygmatów zapisu, a także może być łatwo dostosowana do włączenia innych przewodzących atramentów oprócz MXene.

<table><tbody><tr><td>Śruba 00-90</td><td>McMaster-Carr</td><td>90910A630</td><td>Śruba czaszkowa, wokół której owinięty jest przewód uziemiający</td></tr><tr><td>128-kanałowy kontroler stymulacji/nagrywania</td><td>Intan Technologies</td><td></td><td>Element systemu rejestracji neuronowej.</td></tr><tr><td>Stożkowe probówki wirówkowe z polipropylenu (PP) o pojemności 175 ml</td><td>Falcon</td><td>REF: 352076</td><td>Służy do mycia</td></tr><tr><td>18-pozycyjnego złącza ZIF o rastrze 0,5 mm</td><td>Molex</td><td>505110-1892</td><td>Służy do łączenia elastycznego układu mikroelektrod Parylene z płytką adaptera PCB.</td></tr><tr><td>18-pozycyjne dwurzędowe męskie nano-miniaturowe złącze (.025"/.64mm)</td><td>Omnetics Connector Corporation</td><td>A79008-001</td><td>Służy do łączenia płytki adaptera PCB z głowicą nagrywającą.</td></tr><tr><td>3ML Jednorazowy plastikowy zestaw Pipety z podziałką</td><td>Rienar</td><td>Rienar-3ML-20PCS</td><td>Służy do przenoszenia wytrawiacza lub roztworów MXene</td></tr><tr><td>50 ml polipropylenu (PP) probówka wirówkowa</td><td>Falcon</td><td>REF: 352070</td><td>Służy do prania i wyboru rozmiaru</td></tr><tr><td>Al wytrawiacz Typ A</td><td>Transene</td><td>060-0026000-QT</td><td>Do usuwania warstwy maski Al etch po końcowym wytrawieniu Parylene-C.</td></tr><tr><td>Proszek aluminiowy, -325 Mesh, 99,5% (na bazie metali), wielkość cząstek < 44 &micro; m</td><td>Alfa Aesar</td><td>CAS: 7429-90-5</td><td>Używany do syntezy MAX</td></tr><tr><td>Oprogramowanie AutoCAD</td><td>Autodesk Inc.</td><td></td><td>Oprogramowanie do projektowania do rysowania fotomasek. Darmowe alternatywy obejmują DraftSight i LayoutEditor.</td></tr><tr><td>Buforowany wytrawiacz tlenkowy 6:1</td><td>JT Baker</td><td>1178-03</td><td>Do usuwania warstwy SiO2 w celu odsłonięcia styków elektrody MXene pod koniec procedury wytwarzania.</td></tr><tr><td>Buprenorfina SR</td><td>Wildlife Pharmaceuticals</td><td></td><td>Analgezja do chirurgii szczurów</td></tr><tr><td>Wirówka</td><td>Hermle</td><td>Benchmark Z 446</td><td>Służy do mycia i wyboru rozmiaru</td></tr><tr><td>Dexdomitor</td><td>Midwest Veterinary Supply</td><td>193.13250.3</td><td>Znieczulenie do chirurgii szczurów</td></tr><tr><td>Frez wiertarski</td><td>Fine Science Tools</td><td>19007-07</td><td>Zadziory do wiertarki</td></tr><tr><td>Wiertarka elektryczna</td><td>Foredom</td><td>K.1070</td><td>Wiertarka mikrosilnikowa do kraniotomii</td></tr><tr><td>Parownik wiązki elektronów</td><td>Kurt J. Lesker Company</td><td></td><td>Służy do odparowywania Ti, Au i SiO2 podczas produkcji. Większość uniwersyteckich czystych pomieszczeń ma to lub podobne narzędzie.</td></tr><tr><td>Przewód uziemiający</td><td>A-M Systems</td><td>781500</td><td>Goły srebrny drut</td></tr><tr><td>Fiolka z przestrzenią nad głową, szklana</td><td>Supelco</td><td>REF: 27298</td><td>Służy do przechowywania roztworów MXene</td></tr><tr><td>Kwas solny (12.1N)</td><td>Fisher Scientific</td><td>CAS: 7647-01-0</td><td>; materiał wytrawiający</td></tr><tr><td>Kwas fluorowodorowy, (48-51% roztwór w H2O)</td><td>Acros</td><td>CAS: 7664-39-3</td><td>Materiał wytrawiający</td></tr><tr><td>Jupiter II System RIE</td>, <td>March, Plasma Systems, Inc.</td><td></td><td>Planarny system trawienia RIE używany do wytrawiania Parylene-C za pomocą plazmy O2. Większość uniwersyteckich pomieszczeń czystych ma porównywalny planarny system trawienia RIE.</td></tr><tr><td>Standardowa taśma poliimidowa kaptonowa, 1/4</td>" <td>DuPont</td><td></td><td>Służy do dodawania grubości do obszaru podkładki wiążącej Au elastycznego układu mikroelektrod Parylene w celu wprowadzenia do złącza ZIF.</td></tr><tr><td>Szpital Ketaminowy</td><td>Uniwersytetu Pensylwanii.</td><td></td><td>Znieczulenie do chirurgii szczurów</td></tr><tr><td>KLA P-7 Stylus Profilometer</td><td>KLA Corporation</td><td></td><td>Użyto profili 2D pomiaru, aby potwierdzić całkowite wytrawienie przez protektorową warstwę parylenu-C w kroku 2.4.2. Większość uniwersyteckich pomieszczeń czystych jest wyposażona w ten lub porównywalny profilometr rysika.</td></tr><tr><td>Chlorek litu, 99% do analizy, bezwodny</td><td>Acros CAS</td><td>: 7447-41-8</td><td>Higroskopijny; materiał do delaminacji</td></tr><tr><td>MA6 wyrównywacz maski</td><td>Karl Suss Microtec AG</td><td></td><td>Służy do wyrównania każdej fotomaski do wzoru na płytce i wystawienia płytki na działanie światła UV. Większość uniwersyteckich czystych pomieszczeń ma to lub podobne narzędzie.</td></tr><tr><td>Roztwór czyszczący Micro-90</td><td>International Products Corporation</td><td>M-9050-12</td><td>Stosowany jako warstwa antyadhezyjna, aby umożliwić usunięcie protektorowej warstwy parylenu-C w celu wymodelowania</td></tr><tr><td>fotorezystu MXene NR71-3000p</td><td>Futurrex Inc.</td><td>NR71-3000p</td><td>Fotorezystor ujemny służy do definiowania ścieżek Ti/Au i wzorców MXene w urządzeniach.</td></tr><tr><td>Maść okulistyczna</td><td>Midwest Veterinary Supply</td><td>193.63200.3</td><td>Aby zapobiec wysuszeniu rogówki podczas operacji</td></tr><tr><td>System osadzania parylenu</td><td>Specjalistyczne systemy</td><td></td> powlekania <td>Służy do odparowywania cienkich warstw konforemnych Parylene-C</td></tr><tr><td>Dimer Parylene-C</td><td>Specjalistyczne systemy powlekania</td><td>980130-c-01lbe</td><td>Elastyczny polimer stosowany jako dolna i górna warstwa pasywacyjna dla elastycznych urządzeń</td></tr> <tr><td>MXeneFotomaski (chrom na szkle sodowo-wapniowym)</td><td>Uniwersytet Pensylwanii</td><td></td><td>Nasze fotomaski zostały wyprodukowane w czystym pomieszczeniu Uniwersytetu przy użyciu systemu nagrywarki laserowej Heidelberg DWL66+, jednak kilku dostawców produkuje fotomaski z dostarczonych plików projektowych.</td></tr><tr><td>Roztwór powidonu i jodu</td><td>Medline</td><td>MDS093901</td><td>Aby zapobiec infekcji wokół nacięcia skóry głowy</td></tr><tr><td>Płytka drukowana (PCB)</td><td>Zaawansowane obwody</td><td></td><td>Służy do interfejsu między matrycą elektrod MXene a elektroniką pomiarową, taką jak potencjostat i system zapisu Intan. Advanced Circuits i inni dostawcy produkują i montują płytki PCB na podstawie dostarczonych plików projektowych.</td></tr><tr><td>Deweloper RD6</td><td>Futurrex Inc.</td><td>Deweloper RD6</td><td>Używany do opracowania ujemnego fotorezystu NR71-3000p po ekspozycji na promieniowanie UV</td></tr><tr><td>Odniesienie 600 potencjostat</td><td>Gamry Instruments</td><td></td><td>Służy do pomiaru impedancji elektrod w celu oceny jakości urządzeń</td></tr><tr><td>Remover PG</td><td>MicroChem Corp.</td><td>G050200</td><td>Służy do usuwania NR71-3000p po osadzaniu metalu w celu wykonania wzoru lift-off</td></tr><tr><td>RHS2000 interfejsu Stim SPI</td><td>Intan Technologies</td><td></td><td>Komponent neuronowego systemu rejestracji.</td></tr><tr><td>RHS2116 płytka wzmacniacza</td><td>Intan Technologies</td><td></td><td>Element neuronowego systemu zapisu.</td></tr><tr><td>Wafle Si</td><td>Wafer World</td><td>2885</td><td>Podłoże do produkcji</td></tr><tr><td>Spin Coater</td><td>Opłacalny sprzęt</td><td></td><td>Do powlekania wafli rezystansami i nakładania warstw Micro-90 i MXene. Większość uniwersyteckich pomieszczeń czystych jest wyposażona w powlekarki wirowe.</td></tr><tr><td>Rama stereotaktyczna</td><td>Kopf Instruments</td><td>Model 902</td><td>Do pozycjonowania szczura do neurochirurgii</td></tr><tr><td>Mieszadło magnetyczne pokryte teflonem</td><td>Corning</td><td>REF: 1233W95</td><td>Służy do mieszania podczas trawienia i interkalacji</td></tr><tr><td>Węglik tytanu, 99,5% (na bazie metali), wielkość cząstek ~ 2 i mikro; m</td><td>Alfa Aesar</td><td>CAS: 12070-08-5</td><td>Używany do syntezy MAX</td></tr><tr><td>Proszek tytanowy, -325 mesh, 99% (na bazie metali), wielkość cząstek < 44 i mikro; m</td><td>Alfa Aesar</td><td>CAS: 7440-32-6</td><td>Używany do syntezy MAX</td></tr><tr><td>Ultradźwiękowy sonograf kąpielowy</td><td>Reynolds Tech</td><td></td><td>Do usuwania cząstek metalu i fotorezystu podczas procesów podnoszenia w celu modelowania metali.</td></tr><tr><td>Spektrofotometr UV vis</td><td>ThermoScientific</td><td>Evolution 201</td><td>Służy do oznaczania stężenia i obserwacji piku absorpcji</td></tr><tr><td>Zetasizer, analiza wielkości cząstek</td><td>Malvern Panalytical</td><td>Nano ZS</td><td>Służy do określania bocznej dydybucji wielkości cząstek</td></tr></tbody></table>

produkcja matryc mikroelektrod ti3c2 mxene do rejestracji neuronowej in vivo

Fabrication of Ti3C2 MXene Microelectrode Arrays for In Vivo Neural Recording

Technologie wszczepialnych mikroelektrod są szeroko stosowane do wyjaśnienia dynamiki neuronalnej w mikroskali, aby uzyskać głębsze zrozumienie neuronalnych podstaw chorób i urazów mózgu. Ponieważ elektrody są miniaturyzowane do skali pojedynczych ogniw, odpowiedni wzrost impedancji interfejsu ogranicza jakość rejestrowanych sygnałów. Ponadto konwencjonalne materiały elektrod są sztywne, co powoduje znaczne mechaniczne niedopasowanie między elektrodą a otaczającą tkanką mózgową, co wywołuje reakcję zapalną, która ostatecznie prowadzi do pogorszenia wydajności urządzenia. Aby sprostać tym wyzwaniom, opracowaliśmy proces wytwarzania elastycznych mikroelektrod na bazie Ti3C2 MXene, niedawno odkrytego nanomateriału, który charakteryzuje się wyjątkowo wysoką pojemnością objętościową, przewodnością elektryczną, funkcjonalnością powierzchni i przetwarzalnością w dyspersjach wodnych. Elastyczne układy mikroelektrod Ti3C2 MXene mają wyjątkowo niską impedancję ze względu na wysoką przewodność i dużą powierzchnię właściwą folii Ti3C2 MXene i okazały się wyjątkowo czułe na rejestrację aktywności neuronalnej. W tym protokole opisujemy nowatorską metodę mikromodelowania Ti3C2 MXene w układach mikroelektrod na elastycznych podłożach polimerowych i przedstawiamy ich zastosowanie do rejestracji mikroelektrokortykografii in vivo. Metodę tę można łatwo rozszerzyć w celu stworzenia układów elektrod MXene o dowolnym rozmiarze lub geometrii do szeregu innych zastosowań w bioelektronice, a także można ją dostosować do stosowania z innymi atramentami przewodzącymi oprócz Ti3C2 MXene. Protokół ten umożliwia proste i skalowalne wytwarzanie mikroelektrod z atramentów przewodzących na bazie roztworu, a w szczególności pozwala na wykorzystanie unikalnych właściwości hydrofilowego Ti3C2 MXene w celu pokonania wielu barier, które od dawna utrudniały powszechne przyjęcie nanomateriałów na bazie węgla w celu uzyskania wysokiej wierności mikroelektrod neuronowych.

Przykładowe dane micro-ECoG zarejestrowane za pomocą macierzy mikroelektrod MXene przedstawiono na Rysunku 5. Po aplikacji macierzy elektrod na korę mózgową na elektrodach rejestrujących natychmiast pojawiły się wyraźne sygnały fizjologiczne, przy czym na wszystkich elektrodach MXene odnotowano sygnały ECoG o amplitudzie około 1 mV. Widma mocy tych sygnałów potwierdziły obecność dwóch rytmów mózgowych powszechnie obserwowanych u szczurów w znieczuleniu ketaminą i deksmedetomidyną: wolnych os...

Opisujemy tutaj metodę wytwarzania matryc mikroelektrod Ti3C2 MXene i wykorzystywania ich do rejestracji neuronowej in vivo.

Produkcja matryc mikroelektrod Ti3C2 MXene do rejestracji neuronowej in vivo

Implantable microelectrode technologies have been widely used to elucidate neural dynamics at the microscale to gain a deeper understanding of the neural ...

Ten protokół syntezy wytwarza wysokiej jakości atrament MXene o przewodności metalicznej sięgającej ponad 10 000 Siemens na centymetr. Główną zaletą tej techniki jest to, że umożliwia ona precyzyjne mikromodelowanie folii MXene bez uszkadzania folii lub pozostawiania szkodliwych pozostałości na elektrodach. Aby przygotować atrament z węglika tytanu, powoli dodaj dwa gramy prekursora węglika tytanu i glinu do 125-mililitrowego pojemnika reakcyjnego zawierającego selektywny roztwór do trawienia i mieszaj roztwór za pomocą teflonowego pręta magnetycznego przez 24 godziny w temperaturze 35 stopni Celsjusza przy 400 obrotach na minutę.Pod koniec inkubacji dodaj 50 mililitrów wody dejonizowanej do dwóch 175-mililitrowych probówek wirówek, podziel mieszaninę reakcji trawienia równo między probówki i napełnij do znaku 150 mililitrów. Przepłukać materiał przez wielokrotne wirowanie, dekantację kwaśnego supernatantu do pojemnika na odpady niebezpieczne z tworzywa sztucznego i dodawanie świeżej wody do probówek między etapami wirowania, aż pH roztworu supernatantu osiągnie pH powyżej sześciu. W celu interkalacji cząsteczek między wielowarstwowymi cząstkami MXene w celu osłabienia oddziaływań poza płaszczyzną, dodaj dwa gramy chlorku litu do 100 mililitrów wody dejonizowanej i mieszaj roztwór z prędkością 200 obrotów na minutę.Gdy chlorek litu się rozpuści, wymieszaj 100 mililitrów roztworu chlorku litu z osadem węglika tytanu i węglika glinu. Przenieś roztwór z powrotem do 125-mililitrowego plastikowego pojemnika i mieszaj reakcję przez 12 godzin w temperaturze 25 stopni Celsjusza i 200 obrotów na minutę. W celu rozwarstwienia z wielowarstwowej cząstki masowej na jedno- lub kilkuwarstwowy węglik tytanu MXene, należy przemyć roztwór interkalacyjny wieloma wirówkami, dekantując klarowny supernatant do momentu zaobserwowania ciemnego supernatantu.Następnie odwirować ciemny supernatant przez godzinę przed dekantacją rozcieńczonego zielonego supernatantu. Ponownie rozproszyć spęczniały osad za pomocą 150 mililitrów dejonizowanej wody i równomiernie rozbić roztwór na trzy 50-mililitrowe probówki wirówkowe. Odwirować próbki, aby oddzielić pozostały osad MXene od supernatantu MXene i połączyć supernatanty w jednym pojemniku.Następnie odwiruj roztwór przez dodatkową godzinę w celu dalszego doboru wielkości i optymalizacji roztworu w celu wyizolowania pojedynczych lub kilkuwarstwowych płatków. W przypadku wytwarzania matrycy mikroelektrod z węglika tytanu należy nałożyć dolną warstwę parylenu-C o grubości czterech mikrometrów na czystą płytkę krzemową. Aby użyć fotolitografii do zdefiniowania metalowych wzorów na płytce, należy obrócić fotorezyst na płytce z prędkością 3 000 obrotów na minutę przez 40 sekund, a następnie delikatnie wypiekać wafel na gorącej płycie przez 14,5 minuty w temperaturze 95 stopni Celsjusza.Następnie załaduj wafel i zamaskuj go do wyrównywacza maski z płytką umieszczoną tak, aby pierścień na masce fotograficznej zachodził na wszystkie krawędzie płytki. Wystaw wafel z 365 nanometrowymi długościami fal linii oczu w dawce 90 milidżuli na centymetr kwadratowy i piecz wafel na twardo na gorącej płycie przez minutę w temperaturze 115 stopni Celsjusza. Pod koniec pieczenia na twardo zanurz wafel w wywoływaczu RD6 na dwie minuty z ciągłym mieszaniem, a następnie dokładnie spłucz wodą dejonizowaną i wysusz pistoletem do azotu.Użyj parownika wiązki elektronów, aby umieścić 10 nanometrów tytanu, a następnie 100 nanometrów złota na płytce. Następnie zanurz wafel w rozpuszczalniku do usuwania rozpuszczalnika na około 10 minut, aż fotorezystor się rozpuści, a nadmiar metalu całkowicie się uniesie. Gdy start wydaje się zakończony, poddaj wafel sonikacji przez 30 sekund, aby usunąć wszelkie pozostałe ślady niechcianego metalu i przepłucz wafel świeżym rozpuszczalnikiem i wodą dejonizowaną przed wysuszeniem pistoletem do azotu.Pod koniec procesu startu złoto będzie widoczne w pożądanych ścieżkach interkonektorów oraz w pierścieniu wokół krawędzi płytki. W celu osadzenia protektorowej warstwy parylenu-C, najpierw wystawij płytkę na działanie plazmy tlenowej przez 30 sekund, aby warstwa parylenu-C stała się hydrofilowa, a następnie odwiruj rozcieńczony roztwór czyszczący na płytce z prędkością 1 000 obrotów na minutę przez 30 sekund. Pozostawić wafel do wyschnięcia na powietrzu przez co najmniej pięć minut przed nałożeniem trzech mikrometrów Parylene-C na wafel, jak pokazano.Po drugiej rundzie fotolitografii przy użyciu maski drugiej, użyj wytrawiania jonami reagującymi plazmą tlenową, aby wytrawić warstwę protektorową parylenu-C w obszarach niepokrytych fotorezystem, aby zdefiniować elektrody i ślady MXene. Wytrawianie powinno częściowo zachodzić na interkonekty tytanowo-złote, a także pierścień wokół krawędzi płytki. Następnie użyj profilometru, aby zmierzyć profil między odsłoniętymi interkonektami tytanowymi i złotymi a dolną warstwą Parylenu-C, aby potwierdzić całkowite wytrawienie protektorowej warstwy Parylenu-C.Aby obrócić roztwór MXene na płytce, najpierw dozuj roztwór na każdy z pożądanych wzorów MXene, a następnie wiruj wafel z prędkością 1 000 obrotów na minutę przez 40 sekund. Wysuszyć wafel na płycie grzejnej o temperaturze 120 stopni Celsjusza przez 10 minut, aby usunąć resztki wody z folii MXene, a następnie użyj parownika wiązki elektronów, aby nałożyć na płytkę chronioną warstwę dwutlenku krzemu o grubości 50 nanometrów. Aby usunąć protektorową warstwę parylenu-C, umieść małą kroplę dejonizowanej wody na krawędzi płytki i użyj pęsety, aby oderwać protektorową warstwę parylenu-C, zaczynając od miejsca, w którym krawędzie warstwy są zdefiniowane w pierścieniu wokół zewnętrznej strony płytki.Następnie dokładnie spłucz wafel świeżą wodą dejonizowaną, aby usunąć wszelkie pozostałości roztworu czyszczącego i wysusz wafel pistoletem do azotu. Umieść wysuszoną wafel na płycie grzejnej o temperaturze 120 stopni Celsjusza na jedną godzinę, aby usunąć resztki wody z wzorzystych folii MXene przed nałożeniem warstwy Parylene-C o grubości czterech mikrometrów na wafel, jak pokazano. Po wykonaniu kolejnej rundy fotolitografii z maską trzecią, użyj parownika wiązki elektronów, aby nałożyć 100 nanometrowe aluminium na płytkę i zanurz płytkę w środku do usuwania rozpuszczalnika na 10 minut, aż metal całkowicie oderwie się od płytki.Po sonikacji, płukaniu i suszeniu, jak pokazano, można zaobserwować pokrycie urządzeń aluminium otworami na elektrody i podkładki łączące. Użyj wytrawiania jonów reagujących plazmą tlenową, aby przetrawić warstwy Parylene-C otaczające urządzenia oraz przez górną warstwę Parylene-C pokrywającą zarówno styki elektrody MXene, jak i złote podkładki łączące. Gdy na płytce między urządzeniami nie pozostaną żadne pozostałości Parylene-C, użyj mokrego wytrawiania chemicznego w wytrawiaczu aluminiowym typu A w temperaturze 50 stopni Celsjusza przez 10 minut lub do momentu, gdy minie minuta, kiedy wszystkie wizualne ślady aluminium znikną.Aby wytrawić tlenek krzemu pokrywający elektrody MXene, użyj mokrego chemicznego wytrawiania w buforowanym wytrawiaczu tlenkowym sześć do jednego przez 30 sekund. Następnie umieść małą kroplę wody dejonizowanej na końcu urządzenia. Delikatnie oderwij urządzenie, ponieważ woda jest odprowadzana pod urządzeniem przez działanie kapilarne, aby uwolnić urządzenie z płytki z podłożem krzemowym.W tym miejscu przedstawiono przykładowe dane mikroelektrokortykografii zarejestrowane na matrycy mikroelektrod MXene. Przypuszczalne korowe stany DOWN są oparte na dolinie powolnej oscylacji od jednego do dwóch herców. Po nałożeniu układu elektrod na korę mózgową, na elektrodach rejestrujących natychmiast pojawiły się wyraźne sygnały fizjologiczne, a sygnały elektrokortykografii o amplitudzie około jednego miliwolta pojawiły się na wszystkich elektrodach MXene.Widma mocy tych sygnałów potwierdziły obecność dwóch rytmów mózgowych powszechnie obserwowanych u szczurów w znieczuleniu ketaminą deksmedetomidyną, powolnych oscylacji od jednego do dwóch herców i oscylacji gamma przy 40 do 70 hercach. Dodatkowo zaobserwowano charakterystyczne tłumienie mocy szerokopasmowej w stanie DOWN powolnej oscylacji oraz selektywne wzmocnienie mocy w paśmie beta od 15 do 30 Hz i w paśmie gamma od 40 do 120 Hz w stanie UP powolnej oscylacji. Optymalizacja metody syntezy pozwoliła na rozszerzenie zastosowania MXenes na inne zastosowania, takie jak urządzenia optoelektroniczne, inteligentne tekstylia i inne.Procedura ta polega na użyciu niebezpiecznych chemikaliów, w tym kwasu fluorowodorowego, wytrawiacza glinu i wywoływacza fotorezystu. Pamiętaj, aby zawsze używać odpowiednich środków ochrony osobistej podczas obchodzenia się z tymi chemikaliami.

fabrication-ti3c2-mxene-microelectrode-arrays-for-vivo-neural

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Bioinżynieria

W niniejszym protokole demonstrujemy sposób wykonania i kondycjonowania tetrod do zastosowania w macierzy mikro-napędów, która została zaprojektowana do chronicznych rejestracji elektrofizjologicznych u szczurów. Dodatkowo przedstawiamy końcowe etapy konstrukcji macierzy mikro-napędów, obejmujące instalację przewodów uziemiających oraz stożka ochronnego.

Macierz mikronapędów do chronicznych pomiarów in vivo: montaż tetrod

Opisano projektowanie i montaż mikronapędów do elektrofizjologicznych zapisów in vivo sygnałów mózgowych od myszy. Dzięki przymocowaniu wiązek mikroelektrod do wytrzymałych nośników napędzanych, techniki te pozwalają na długotrwałe i stabilne zapisy neuronowe. Lekka konstrukcja pozwala na nieograniczoną wydajność behawioralną zwierzęcia po wszczepieniu napędu.

Budowa macierzy mikronapędów do przewlekłych nagrań neuronowych u myszy zachowujących się w stanie czuwania

Zaprojektowaliśmy procedurę, w której utrwalone formaldehydem ludzkie zwłoki są używane do pomocy neurochirurgom w szkoleniu do wszczepiania układów mikroelektrod do kory nowej ludzkiego mózgu.

Szkolenie chirurgiczne w zakresie implantacji układów mikroelektrod kory nowej przy użyciu modelu zwłok ludzkich utrwalonych formaldehydem

Opisana poniżej jest metoda implantacji wielu układów elektrod polimerowych w anatomicznie odległych obszarach mózgu w celu przewlekłego zapisu elektrofizjologicznego u swobodnie poruszających się szczurów. Przygotowanie i implantacja chirurgiczna są szczegółowo opisane, z naciskiem na zasady projektowania, które mają pomóc w adaptacji tych metod do stosowania u innych gatunków.

Przewlekła implantacja wielu elastycznych matryc elektrod polimerowych

Wykazaliśmy, że wytrawianie nano-architektury w wewnątrzkorowych urządzeniach mikroelektrodowych może zmniejszyć reakcję zapalną i ma potencjał do poprawy zapisów elektrofizjologicznych. Opisane w niniejszym dokumencie metody nakreślają podejście do wytrawiania nanoarchitektur na powierzchni niefunkcjonalnych i funkcjonalnych mikroelektrod krzemowych z pojedynczym trzpieniem wewnątrzkorowym.

Litografia z użyciem skupionej wiązki jonów do wytrawiania nanoarchitektur w mikroelektrodach

Ten protokół opisuje procedurę konstruowania układów mikroelektrod z włókna węglowego do przewlekłych i ostrych zapisów elektrofizjologicznych in vivo u myszy (Mus musculus) i fretki (Mustela putorius furo) z wielu obszarów mózgu. Każdy krok, po zakupie surowych włókien węglowych do implantacji matrycy mikroelektrodowej, jest szczegółowo opisany, z naciskiem na budowę matrycy mikroelektrodowej.

Budowa i implementacja układów mikroelektrod z włókna węglowego do przewlekłych i ostrych nagrań in vivo

Tutaj opisujemy metodologię produkcji konfigurowalnych układów elektrod z włókna węglowego do nagrywania in vivo w nerwach i mózgu.

Zestaw narzędzi typu open source: laboratoryjny zestaw mikroelektrod z włókna węglowego do nagrywania nerwów

Obecny protokół opisuje konstrukcję specjalnie wykonanych układów mikroelektrod do rejestrowania lokalnych potencjałów pola in vivo z wielu struktur mózgu jednocześnie.

Budowa mikroelektrod potencjału lokalnego pola do nagrań in vivo z wielu struktur mózgu jednocześnie

Tutaj prezentujemy metodę długoterminowej oceny wydajności i bezpieczeństwa miękkich matryc elektrod podtwardówkowych w modelu minipig, opisując metodę i narzędzia chirurgiczne, pooperacyjny rezonans magnetyczny, elektrofizjologię kory słuchowej, właściwości elektrochemiczne implantu oraz immunochemię pośmiertną.

Implantacja matrycy podtwardówkowej miękkiej elektrokortykografii (ECoG) i długotrwała rejestracja kory mózgowej u świnek miniaturowych

Proponuje się tani system zapisu elektroencefalograficznego w połączeniu z cewką o rozmiarach milimetrowych do napędzania przezczaszkowej stymulacji magnetycznej mózgu myszy in vivo. Korzystając z konwencjonalnych elektrod śrubowych z niestandardowym, elastycznym podłożem z matrycą wieloelektrodową, można przeprowadzić zapis w wielu miejscach z mózgu myszy w odpowiedzi na przezczaszkową stymulację magnetyczną.

Niedrogi elektroencefalograficzny system zapisu w połączeniu z cewką o rozmiarach milimetrowych do przezczaszkowej stymulacji mózgu myszy in vivo

Naszym celem było dostarczenie zaktualizowanego, łatwego do zrozumienia przewodnika na temat produkcji i testowania elektrod do elektromiografii epimysalnej. W tym celu udostępniamy instrukcje dotyczące pozyskiwania materiałów oraz szczegółowy przewodnik po procesie produkcji i testowania.

Opracowanie taniej elektrody do elektromiografii epimysjalnej: uproszczony przepływ pracy przy produkcji i testowaniu

Poznaj metodę produkcji matryc mikroelektrod Ti3C2 MXene do rejestracji neuronowej in vivo. Technika umożliwia precyzyjne mikrostrukturyzowanie filmów MXene przy zachowaniu ich integralności i wysokiej przewodności.

Produkcja matryc mikroelektrod Ti₃C₂ MXene do rejestracji neuronowej in vivo

Przeglądaj więcej filmów