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

Elektrody z włókna węglowego są mniejsze niż neurony i wyrządzają minimalne szkody. Ponadto mogą być produkowane przy użyciu minimalnego specjalistycznego sprzętu na blacie stołu. Główną zaletą tej techniki jest jej prostota.

Pozwala użytkownikom budować i dostosowywać macierze neuronowe bez konieczności korzystania z pomieszczeń czystych. Manipulowanie włóknami węglowymi i umieszczanie srebrnej żywicy epoksydowej jest trudne i krytyczne. Te dwie części wymagają dużo praktyki i kontroli motorycznej.

Pierwszy dzień jest zawsze najgorszy, ale z praktyką, po około tygodniu, zbudujesz funkcjonalną macierz neuronową. Na początek ustaw lutownicę na 315 stopni Celsjusza. Nałóż topnik na wszystkie pola lutownicze.

Uformuj małe kopce lutowia na tylnych padach elastycznej matrycy, a następnie piny po obu stronach złącza. Po zamocowaniu delikatnie wepchnij końcówkę lutownicy między przednie piny, aby pozostałe połączenia z tyłu. Nałóż dodatkową warstwę topnika, jeśli zajmuje dużo czasu, przedni rząd pinów do płytki.

Usuń nadmiar topnika za pomocą 100% alkoholu izopropylowego i szczotki z krótkim włosiem. Następnie powoli popchnij ułożony zestaw żywicy epoksydowej za pomocą strzykawki, umieszczonej ukośnie w dół na kołkach, aby zamknąć lutowane połączenie. Połóż małą linię żywicy epoksydowej na tylnej stronie płyty i pociągnij ją za krawędzie złącza, aby ją zabezpieczyć.

Wykonaj kapilary za pomocą ściągacza do szkła i filamentu. Wytnij wyciągniętą szklaną kapilarę, tak aby jej końcówka zmieściła się między ścieżkami matrycy. Następnie nabierz około jeden do jednego srebrnej żywicy epoksydowej do plastikowego naczynia drewnianymi końcami dwóch aplikatorów z bawełnianą końcówką i wymieszaj.

Po wymieszaniu wyrzuć aplikatory. Wytnij od dwóch do czterech milimetrów od końca wiązki z włókna węglowego na papier do drukarki za pomocą żyletki. Delikatnie przeciągnij laminowany papier przez górną część wiązki, aby oddzielić włókna i wiązkę.

Następnie nałóż trochę żywicy epoksydowej na wyciągnięty koniec kapilary. I delikatnie nałóż go między co drugi ślad, na końcu deski, wypełniając lukę. Umieść jedno włókno węglowe w każdej ścieżce epoksydowej za pomocą pęsety pokrytej teflonem.

Następnie wyreguluj włókna węglowe za pomocą czystej, ciągniętej kapilary, aby były prostopadłe do końca płyty elastycznej i zakop je pod żywicą epoksydową. Umieść tablice na drewnianym klocku, z włóknami wystającymi poza krawędź bloku. Piecz drewniany klocek i tablice w temperaturze 140 stopni Celsjusza przez 20 minut, aby utwardzić srebrną żywicę epoksydową i zablokować włókna na miejscu.

Jeśli srebrna żywica epoksydowa zwiera ze sobą dwa lub więcej włókien, można ją usunąć za pomocą czystej szklanej kapilary i delikatnie zeskrobać ją z płyty. Przechowuj gotowe deski w pudełku z podniesioną platformą, aby zawiesić włókniste końce deski, aby zapobiec pękaniu włókien. Nałóż niewielką kroplę żywicy epoksydowej UV na odsłonięte ślady za pomocą czystej kapilary i kontynuuj dodawanie kropel, aż ślady zostaną całkowicie pokryte.

Utwardź żywicę epoksydową UV pod pisakiem UV przez dwie minuty i powtórz to dla drugiej strony deski. Przytnij włókna do jednego milimetra za pomocą siatki stereoskopowej i nożyczek chirurgicznych. Aby sprawdzić połączenia elektryczne, ustaw potencjostat na zero woltów na pięć sekund i ustabilizuj nagrany sygnał.

Uruchom skanowanie impedancji jednego kiloherca dla każdego włókna za pomocą potencjostatu. Rejestruj pomiary za pomocą oprogramowania powiązanego z potencjostatem. Następnie zanurz włókna w dejonizowanej wodzie w zlewce trzy razy, aby je wypłukać.

Delikatnie zeskrob Parylene C z ziemi i odnieś przewody na płytce za pomocą pęsety. Następnie wytnij dwa pięciocentymetrowe odcinki izolowanego srebrnego drutu za pomocą żyletki. Odizoluj od dwóch do trzech milimetrów drutu, z jednego końca i około 10 milimetrów z drugiego końca.

Następnie podgrzej lutownicę do 315 stopni Celsjusza i nałóż niewielki topnik na druty. Włóż od dwóch do trzech milimetrów jednego drutu do każdego przewodu elektrofizjologicznego na płytce i nałóż lut na górną część przewodów. Po pozostawieniu sondy do ostygnięcia, odwróć ją, aby nałożyć trochę lutu na tylną część drutu.

Odetnij odsłonięty drut wystający z tylnego kopca lutowniczego. Umieść tablice w pudełku do przechowywania, zginając przewody do tyłu, z dala od światłowodu i zabezpiecz przewody na taśmie klejącej, aby zapobiec potencjalnym interakcjom przewodów światłowodowych. Obrazy SEM końcówek wykorzystano do określenia odsłoniętej długości włókna węglowego i geometrii końcówki.

Włókna cięte nożycowo mają niespójną geometrię końcówki, z Parylene C składającym się na końcu. Włókna wycinane laserowo NDYAG pozostają spójne, w obszarze miejsca nagrywania, kształtu i impedancji. Włókna palnikowane z rozdmuchiwaniem prowadzą do największego rozmiaru i zmienności kształtu elektrody oraz zaostrzonej końcówki.

Średnio 140 mikrometrów węgla zostało ponownie wystawionych na działanie promieni słonecznych. Włókna cięte laserowo UV były podobne do włókien wypalanych przez rozdmuchiwanie, pokazując 120 mikrometrów węgla, odsłoniętego od końcówki. Uzyskane impedancje mieściły się w zakresie umożliwiającym rejestrację elektrofizjologiczną.

Włókna cięte laserowo NDYAG miały najmniejszą powierzchnię, ale najwyższe impedancje. Następnie palnik rozdmuchowy i włókna cięte laserowo UV. Jednak we wszystkich przypadkach włókna powlekane PEDOT:pTS spadły poniżej progu 110 kiloomów.

Ostre nagrania z czterech włókien laserowych UV o długości dwóch milimetrów, jednocześnie wszczepionych do kory ruchowej szczura, wykazały trzy jednostki na wszystkich włóknach, co sugeruje, że obróbka włókien za pomocą niedrogiego lasera UV jest podobna do innych metod cięcia. Wypróbowując ten protokół, zapewnij sobie dużą, czystą przestrzeń podczas wypełniania włókien węglowych. Łatwo jest przypadkowo zmieść wszystkie włókna ze stołu, ponieważ nie ma wystarczająco dużo miejsca do manewrowania.

Matryce te są teraz odpowiednie do nagrań jednostek sygnałowych z mózgu. Te techniki konstrukcyjne pozwoliły grupie dr Barnesa z Uniwersytetu Michigan na złożenie raportu oraz grupie dr Chiela z Case Western Reserve University na złożenie raportu na temat badań wewnątrzkomórkowych