Inserção de Flexible Neural Sondas Usando Reforços rígidos anexados com Biodissolvable Adhesive

O objetivo geral deste procedimento é implantar sondas neurais de filme fino flexível em um tecido usando um reforço temporário. Isso é feito primeiro projetando e fabricando reforços de silício personalizados que correspondem à sonda e têm um canal preenchido com polietilenoglicol solúvel. O segundo passo é usar um adesivo flip chip para montar o reforço na sonda.

Em seguida, o conjunto da sonda reforçada é inserido no tecido alvo. A etapa final é permitir que o polietilenoglicol se dissolva e extraia a haste. Em última análise, o método demonstrado pode ser usado para implantar sondas de microeletrodos flexíveis no tecido neural para gravação e estimulação in vivo.

A implicação dessa técnica se estende ao tratamento clínico de distúrbios neurológicos, pois os reforços removíveis permitem dispositivos implantados flexíveis que podem reduzir as reações adversas dos tecidos. A principal vantagem dessa técnica sobre os métodos existentes, como materiais de amaciamento, é que ela pode permitir a inserção precisa de sondas arbitrariamente longas e finas. Fabrique um reforço de silício com um canal de absorção de um wafer de silício no isolador com a espessura da camada do dispositivo igual à espessura desejada do reforço.

Grave a seco os canais de absorção em um gravador de plasma usando o processo padrão da Bosch. Em seguida, defina o contorno do reforço por uma aresta mais longa que pára na camada de óxido enterrada. Agora coloque a camada de óxido enterrada em ácido fluorídrico a 49% para liberar os reforços.

Em seguida, mergulhe os reforços de liberação em água deionizada por 15 minutos. Em seguida, coloque um pellet de polietilenoglicol no reservatório. Na guia do reforço.

Aqueça o reforço a 65 graus Celsius para que o polietilenoglicol derreta e absorva o canal por ação capilar. Em seguida, resfrie à temperatura ambiente para solidificar. Coloque o reforço de cabeça para baixo no estágio de base do adesivo flip chip.

Em seguida, pegue o reforço com a cabeça da ferramenta. Em seguida, coloque a sonda de cabeça para baixo no estágio base usando o adesivo flip chip. Alinhe o reforço e a sonda.

Em seguida, baixe o reforço na sonda. Aqueça o conjunto a 65 graus Celsius por um minuto para que o polietilenoglicol derreta novamente e marque o reforço na sonda. Em seguida, esfrie para solidificar, vire o conjunto e inspecione de cima para reaquecer a 65 graus Celsius para permitir que o polietilenoglicol preencha completamente a interface entre a sonda e o reforço.

Com o lado da sonda para cima, derreta de um a três grânulos extras de polietilenoglicol na aba para fornecer reforço adicional nesta região. Por fim, deixe o conjunto esfriar para que o polietilenoglicol solidifique e o conjunto esteja pronto para a inserção cirúrgica. Em uma caixa de acrílico, prepare o gel de 0,6% aros em solução salina tamponada com fosfato ou PBS, sature o gel com PBS e aqueça a 37 graus Celsius.

Em seguida, organize a caixa manipuladora microm do gel agros e o sistema de câmera microscópica. Insira um fiducial de referência de vidro na caixa de gel. Em seguida, use um palito dental para enquadrar os recursos no fiducial de referência para o campo de visão do microscópio digital.

Para montar o conjunto do reforço da sonda no micromanipulador, cole a parte de trás da aba do reforço a um acessório que possa ser clamped ao micromanipulador. Tomando cuidado para não entrar em contato com a sonda com adesivo. Prenda temporariamente a extremidade do conector da sonda ao acessório com um pequeno pedaço de massa adesiva de forma que possa ser facilmente removida com baixa força posicione o conjunto da sonda sobre o gel, cerca de um milímetro atrás do fiducial de referência.

Em seguida, insira a sonda no gel usando a câmera para guiá-la até a profundidade desejada no campo de visão. Remova imediatamente a extremidade do conector da sonda do micromanipulador e prenda-a em uma superfície próxima, como um segundo braço manipulador. Isso deve ser feito antes que o polietilenoglicol na aba comece a se dissolver.

Para evitar o deslocamento da sonda, tire um instantâneo do local da sonda. Observe que os recursos fiduciais de referência podem estar ligeiramente fora de foco. Aplique solução salina perto da aba para dissolver o polietilenoglicol que está acima do gel aros e, na aba, inicie a captura de vídeo, se desejar.

Agora, comece a extração do reforço aplicando um deslocamento de 100 micrômetros a uma velocidade de cinco milímetros por segundo. Em seguida, conclua esta extração do reforço a uma velocidade mais lenta de aproximadamente 0,1 milímetro por segundo. Quando a extração estiver concluída, tire um instantâneo final do local do problema com ferramentas de processamento de imagem.

Compare as imagens antes e depois da extração do reforço. Use os recursos no fiducial de referência que são visíveis no campo de visão para sobrepor as imagens com precisão. Calibre a escala da imagem com base no tamanho dos recursos conhecidos na sonda.

Agora meça a distância de deslocamento da sonda na imagem de sobreposição. Esta técnica de inserção foi usada em conjunto com as sondas de poliamida de filme fino LLNL, que passaram pelos padrões de biocompatibilidade ISO 1 0 9 9 3 e são destinadas à implantação crônica. O teste de gel AROS foi usado para quantificar o deslocamento médio da sonda para uma determinada combinação de reforço da sonda e adesivo.

Por exemplo, esses instantâneos antes e depois demonstram o deslocamento da sonda de 29 micrômetros. Esses picos de neurônio único foram obtidos de uma sonda de microeletrodo flexível implantada com um reforço removível em um córtex de rato. Após este procedimento, conseguimos implantar sondas com uma variedade de configurações, incluindo dispositivos de dupla face e sondas com múltiplas hastes Após seu desenvolvimento.

Essa técnica abriu caminho para pesquisadores no campo da neurociência explorarem a atividade neural estendida em modelos animais comportados.