Name: Ferramentas para tratamento superficial de microeletroletos intracorticais planar de silício (Vídeo) | JoVE Journal
Uploaded: 2022-06-08T12:50:00.000+00:00
Duration: 6 min 39 s
Description: Aprenda a modificar a superfície de microeletrodos intracorticais de silício usando deposição em fase gasosa e reações em solução aquosa. Este protocolo preserva a integridade dos dispositivos durante tratamentos prolongados.

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Este estudo foi apoiado em parte pelo Merit Review Award IRX002611 (Capadona) e pelo Research Career Scientist Award IK6RX003077 (Capadona) do Departamento de Pesquisa e Desenvolvimento de Assuntos de Veteranos dos Estados Unidos (EUA). Além disso, este trabalho também contou com o apoio, em parte, do Instituto Nacional de Saúde, Instituto Nacional de Distúrbios Neurológicos e AVC R01NS110823 (Capadona/Pancrazio) e do Programa nacional de Bolsas de Pós-Graduação em Pesquisa (Krebs).

Todos os arquivos de codificação para impressão 3D são fornecidos em Arquivos de Codificação Suplementar 1-16. A análise fornecida nos resultados representativos é descrita utilizando matrizes de eletrodos planar de silício funcionais adquiridos comercialmente (ver Tabela de Materiais).
1. Montagem de manuseio para deposição em fase de gás em um desiccador a vácuo
NOTA: O aparelho montado para manusear e segurar dispositivos durante a deposição em fase de gás é mostrado na Figura 3. As etapas 1.1-1.8 descrevem o procedimento necessário para colocar os dispositivos no aparelho para deposição (Figura 4A).
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/63500/63500fig03.jpg"> Figura 3: Montagem de peças impressas em 3D para manuseio de dispositivos funcionais durante a deposição em fase de gás. O conjunto é retratado sem amostras a serem revestidas. Parafusos e porcas de asa são usados para fixar peças 1A e 2B juntas. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/63500/63500fig03large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/63500/63500fig04.jpg"> Figura 4: Imagem de montagem e colocação de amostras a serem revestidas. Este esquema descreve o manuseio de dispositivos funcionais durante a deposição em fase de gás, assegurado dentro de um dessecador de vácuo. (A) Fita de poliimida de duas faces colocada na peça 1A e fita de espuma colocada em dispositivos 1B. (B) fixados na fita. (C) Parafusos e porcas de asa são usados para fixar peças 1B a 1A, e o conjunto é anexado à bandeja de desiccator usando laços de cabo zip (setas vermelhas). (D) amostras quadradas de silício de 1 cm x 1 cm são colocadas em seus respectivos suportes. (E) A folha de alumínio e o medidor de pressão são colocados no desiccador na orientação mostrada. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/63500/63500fig04large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>
<ol><li>Para tratamento superficial, adquira amostras quadradas de 1 cm x 1 cm do material do substrato dos dispositivos.<ol>
<li>Para amostras de silício (selecionadas para este protocolo), corte o wafer de silício em quadrados de 1 cm x 1 cm usando uma máquina de dicing de wafer (ver Tabela de Materiais).</li>
	</ol>
</li>
	<li>Imprimir ou adquirir as peças 1A (Figura 1A, Arquivo de Codificação Suplementar 1, Arquivo de Codificação Suplementar 2) e 1B (Figura 1B, Arquivo de Codificação Suplementar 3, Arquivo de Codificação Suplementar 4).</li>
	<li>Conecte fita de poliimida de duas faces à peça 1A e conecte tira de espuma de 1/8" grossa com adesivo unilateral à peça 1B.</li>
	<li>Adere a embalagem do conector do dispositivo à fita na peça 1A. NOTA: A orientação ideal do conector na fita deixará a haste suspensa sobre a borda, como mostrado na Figura 4B.</li>
	<li>Fixar peça 1A e peça 1B juntas (Figura 4C). Alinhe os orifícios e fixe usando parafusos de aço inoxidável e porcas de asa (ver Tabela de Materiais).</li>
	<li>Usando laços zip, fixe o conjunto à bandeja de dessecador de vácuo usando os orifícios na parte inferior da peça 1A, como mostrado na Figura 4C.</li>
	<li>Se for o caso, coloque amostras de material quadrado nas fendas na parte inferior do quadro (Figura 4D). Aqui, amostras de wafer de silício de 1 cm x 1 cm quadrados são usadas como exemplo. NOTA: O material exato precisará corresponder ao substrato do dispositivo tratado, que variará dependendo do dispositivo.</li>
	<li>Complete a deposição em fase de gás colocando a solução em um recipiente apropriado dentro do desiccador de vácuo oposto e em linha com o conjunto protegido. NOTA: Os pratos de alumínio foram utilizados como recipientes para a deposição (3-Aminopropil)triethoxysilane (APTES), como exemplo aqui.<ol>
<li>Coloque um medidor de vácuo (ver Tabela de Materiais) dentro do dessecador para registrar a pressão exata. Posicione a porta da tampa do desiccator perto do conjunto protegido e em linha com a solução (Figura 4E). NOTA: Mais detalhes sobre este método de deposição em fase de gás estão descritos em uma referência49 publicada anteriormente.</li>
	</ol>
</li>
</ol>2. Montagem de manuseio para reação superficial através de solução aquosa
NOTA: Os componentes e aparelhos montados para manuseio e retenção de dispositivos durante a deposição de fase aquosa e tratamento de superfície são ilustrados nas Figuras 5-7. As etapas a seguir detalharão o procedimento necessário para colocar os dispositivos no aparelho para deposição e tratamento.
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/63500/63500fig05.jpg"> Figura 5: Montagem de peças impressas em 3D para manuseio de dispositivos funcionais para a reação superficial que ocorre em solução aquosa. (A) Peça guia a ser colada à tampa da placa de cultura. (B) A peça de bancada foi usada para estabilizar peças (C) e (D) durante a montagem. (C) e (D) juntos fixam a suspensão dos dispositivos para colocação na placa do poço. (E) segura ainda mais as peças (C) e (D) na tampa da placa do poço. A fita poliimida de dois lados foi colocada na porção inferior de (C), e a fita de espuma foi colocada na porção inferior de (D) (ambas encaixotadas em vermelho). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/63500/63500fig05large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/63500/63500fig06.jpg"> Figura 6: Tampa da placa de cultura celular construída com 6 guias (peça 2A). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/63500/63500fig06large.jpg" target="_blank">Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>
<img alt="Figure 7" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/63500/63500fig07.jpg"> Figura 7: Sequência para proteger e carregar sondas para reação da solução. A cor das peças foi alterada nesta figura para clareza dentro da imagem. Estas são as mesmas partes da Figura 5 e Figura 6. (A) A peça 2C é colocada na peça 2B, e o dispositivo é fixado na porção colada de 2C. (B) A peça 2D se encaixa na peça 2C para criar um conjunto que suspenda a haste do dispositivo. (C) O conjunto de 2C, 2D e o dispositivo é cuidadosamente posicionado sobre a tampa da placa do poço usando o guia. (D) A peça 2E cabe em cima do conjunto para fixar ainda mais a tampa. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/63500/63500fig07large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>
<ol><li>Construa uma tampa para a placa do poço para suspender a matriz de eletrodos do dispositivo na solução (Figura 6). Este protocolo descreve o uso de uma placa de 24 poços.<ol>
<li>Corte os orifícios retangulares de 19 mm x 10,5 mm na tampa da placa do poço usando um cortador a laser ou manualmente com um cortador de caixa. Combine o número de furos com o número de dispositivos desejados para o tratamento. NOTA: Para facilitar a montagem, recomenda-se tratar seis dispositivos por placa de poço, ou, no mínimo, colocar furos sobre poços não adjacentes (Figura 6).</li>
		<li>Imprima ou adquira o número adequado de guias (peça 2A (Figura 2A), Arquivo de Codificação Suplementar 5, Arquivo de Codificação Suplementar 6).</li>
		<li>Use adesivo de cianoacrilato para fixar guias na tampa. Alinhe os orifícios retangulares nas guias e tampas enquanto colagem para garantir que o orifício retangular do guia seja desobstruído, como mostrado na Figura 6.</li>
	</ol></li>
	<li>Encha a placa do poço com a solução desejada nos locais onde o tratamento ocorrerá. Para efeitos de exemplo, a solução é composta por EDC e Sulfo-NHS (ver Tabela de Materiais) no buffer MES. NOTA: O volume da solução dependerá das dimensões do dispositivo eletrodo. Para as matrizes de microeletrodes estilo Michigan (ver Tabela de Materiais) com conectores de baixo perfil de 8,6 mm e comprimento da haste de 3 mm, há ~9 mm de folga50. O uso de 2 mL de solução permitirá que a haste do dispositivo fique totalmente submersa, mantendo o restante do dispositivo fora da solução de reação.<ol>
<li>Se amostras de substrato estiverem sendo usadas para confirmar o tratamento superficial, coloque amostras de material quadrado em um poço da placa e submerse-as na solução de reação.</li>
	</ol></li>
	<li>Suspenda com segurança os dispositivos (ver Tabela de Materiais) em uma placa de poço. A sequência é mostrada na Figura 7.<ol>
<li>Peça de fita 2B (Figura 2B, Arquivo de Codificação Suplementar 7, Arquivo de Codificação Suplementar 8) para um bancada (Figura 7A).</li>
		<li>Coloque fita de poliímida de dupla face para cobrir a base da peça 2C (Figura 2C, Arquivo de Codificação Suplementar 9, Arquivo de Codificação Suplementar 10).</li>
		<li>Coloque fita de espuma de 1/8" com adesivo de lado único para cobrir a base da peça 2D (Figura 2D, Arquivo de Codificação Suplementar 11, Arquivo de Codificação Suplementar 12).</li>
		<li>Ajuste a peça 2C no sulco da peça 2B (Figura 7A).</li>
		<li>Adere à embalagem do conector do dispositivo na fita, orientada, para que o comprimento da haste do dispositivo seja suspenso (Figura 7B).</li>
		<li>Fixar o dispositivo deslizando peça 2D (mostrada em laranja na Figura 7) na peça 2C. Este conjunto segura efetivamente o dispositivo entre as peças da ferramenta (Figura 7B).</li>
		<li>Segurando as bordas do conjunto, levante cuidadosamente para remover da peça 2A.</li>
		<li>Coloque o conjunto na tampa alinhando os semicírculos voltados para fora nas peças 2C e 2D com as guias correspondentes na peça 2A (mostrada em verde na Figura 7C).</li>
		<li>Colocação de montagem segura por peça de encaixe de prensa 2E (Figura 2E) sobre os guias (mostrado em verde na Figura 7D, Arquivo de Codificação Suplementar 13, Arquivo de Codificação Suplementar 14).</li>
		<li>Para reações que se beneficiam da mistura contínua da solução, agitar a placa do poço. Transfira a placa de poço montada para uma mesa de agitação e corra a velocidades abaixo de 100 rpm.</li>
	</ol></li>
	<li>Se forem desejadas múltiplas reações baseadas em soluções ou passos de lavagem, transfira cuidadosamente a tampa para uma nova placa de poço com soluções desejadas distribuídas para os poços apropriados. NOTA: O passo 2.4 é opcional.</li>
	<li>Remova os dispositivos da placa do poço.<ol>
<li>Fita 2B para um banco.</li>
		<li>Retire a peça 2E da tampa.</li>
		<li>Remova cuidadosamente o conjunto que segura o dispositivo da placa do poço.</li>
		<li>Oriente a montagem, de modo que a peça 2C fique de frente para o banco e peça 2D virada para cima. A haste do dispositivo precisa ser paralela à bancada. Ajuste a peça 2C da montagem na peça 2B como foi concluída anteriormente (etapa 2.3.4) ao encaixar a montagem.</li>
		<li>Separe a peça 2D da peça 2C, separando-as cuidadosamente. Aplique uma leve pressão nas guias da peça 2C no banco para fornecer estabilidade para esta tarefa. NOTA: As guias de 2C são mais longas que as de 2D para facilitar esse manuseio.</li>
		<li>Use fórceps para segurar a embalagem do conector do dispositivo para remover da fita e transferir o dispositivo para o recipiente de armazenamento desejado.</li>
	</ol></li>
</ol>

O conteúdo não representa as opiniões do Departamento de Assuntos dos Veteranos dos EUA, dos Institutos Nacionais de Saúde ou do Governo dos Estados Unidos.

O protocolo descrito foi projetado para o tratamento superficial de matrizes de microeletrodos planar de silício. As ferramentas impressas em 3D são personalizadas para matrizes de microeletrodos estilo Michigan com conectores de baixo perfil50. As sondas não funcionais foram montadas aderindo uma sonda de silício a guias impressas em 3D usando um adesivo biocompatível. As guias impressas em 3D foram projetadas com dimensões semelhantes aos conectores incorporados nos dispositivos disponíveis come...

Os dispositivos neuroprostéticos visam restaurar as habilidades sensoriais e motoras prejudicadas ou ausentes em uma ampla gama de populações de pacientes, incluindo aqueles com lesão medular, Esclerose Lateral Amiotrófica (ELA), paralisia cerebral e amputações 1,2,3. Microeletrodes intracorticais (IMEs) podem estabelecer uma via de comunicação entre neurônios corticais e os dispositivos usados para controlar a neuroprótese. Uma vantagem distinta dos microeletrodos intracorticais é sua capacidade de registrar sinais neurais na alta resolução espacial e temporal, que é preferida para processamento e controle subsequente de sinais de interfaces cérebro-computador 4,5. Infelizmente, o desempenho das microeletragens intracorticais reduz drasticamente em meses para um ano após a implantação 2,6,7,8. A perda de qualidade e estabilidade do sinal afeta negativamente a aplicação da tecnologia.
Um contribuinte significativo para o declínio de desempenho observado é a resposta biótica aos danos teciduais associados à implantação e à neuroinflamação crônica 9,10,11. A implantação de IMEs inflige danos no tecido cerebral, resultando na liberação de moléculas de sinalização que iniciam cascatas de processos reacionários de defesa celular. O interligamento crônico exacerba a resposta do corpo estranho, levando à neuroinflamação sustentada que danifica o tecido proximal ao dispositivo; muitas vezes reconhecidos como sintomas de neuroinflamação, cicatrizes e neurodegeneração local contribuindo para o declínio do registro da qualidade do sinal 12,13,14,15. Compreendendo um denso conglomerado de astrócitos com microglia ativada e macrófagos, a cicatriz que encapsula o eletrodo cria um ambiente local desfavorável com redução do transporte material e acúmulo local de fatores inflamatórios 16,15,16,17,18.
Muitos estudos descreveram a resposta do cérebro a microeletrodos intracorticais ou abordagens para mitigar a resposta7. A pesquisa e o desenvolvimento para melhorar a resposta tecidual envolveram uma série de estratégias, incluindo modificações na estrutura geral, topologia superficial, materiais e aplicação de revestimentos. Esses esforços visam minimizar os danos sofridos a partir do evento de implantação, introduzir uma interface mais favorável entre o dispositivo e as células proximais, ou reduzir a tensão tecidual após o implantedos dispositivos 7. Métodos especificamente voltados para a resposta biológica crônica levaram a vários revestimentos bioativos que visam estabilizar o local de implantação e promover quimicamente a saúde celular. Exemplos incluem polímeros condutores como poli (etileno dioxythiophene) (PEDOT)19,20, nanotubosde carbono 21, hidrogéis22 e a adição de moléculas bioativas e drogas para atingir processos celulares específicos 23,24,25. Nosso grupo de pesquisa, em particular, explorou muitos mecanismos para promover a redução da resposta inflamatória aos microeletrodos implantados, incluindo, mas não se limitando a, minimizar o trauma associado à implantação do dispositivo26, minimizando a incompatibilidade de dispositivo/rigidez tecidual 27,28,29,30,31,32, otimizando a esterilização procedimentos34,35, reduzindo o estresse/dano oxidativo 28,36,37,38,39,40,41,42, explorando materiais eletrodos alternativos43, e imitando a nanoarestares da matriz extracelular natural 44,45,46 . Interesse recente é o desenvolvimento de revestimentos biomiméticos de superfície para mitigar a resposta neuroinflamatória na interface tecidual microeletrodes diretamente39.
A modificação da interface oferece o benefício único de direcionar diretamente a ferida e o tecido proximal necessário para a gravação do sinal. Um tratamento superficial que promova a cura sem exacerbar a resposta imune pode beneficiar a vida útil do registro de qualidade e remover limitações na realização do potencial terapêutico e de pesquisa de microeletros intracorticais. O trabalho apresentado detalha métodos para a aplicação de tratamentos superficiais em matrizes de microeletrodos que requerem tempos de reação prolongados, acomodando a fragilidade dos dispositivos. A técnica apresentada destina-se a compartilhar métodos de modificação de superfície em dispositivos funcionais onde o dispositivo não pode ser manuseado durante toda a aplicação do tratamento. As ferramentas são apresentadas para o manuseio de sondas manequim não funcionais e matrizes de microeletrodos planar de silício funcionais.
A abordagem apresentada para modificar a superfície do eletrodo permite a suspensão segura de sondas manequim não funcionais ou conjuntos funcionais de eletrodos planar de silício para deposição em fase de gás e reação com soluções aquosas. Várias peças impressas em 3D são usadas para lidar com esses dispositivos frágeis (Figura 1 e Figura 2). Um exemplo é fornecido de um procedimento que utiliza etapas de fase de gás e solução para a modificação da superfície com um revestimento antioxidativo envolvendo a imobilização da porfirina Mn(III)tetrakis (ácido 4-benzoico) (MnTBAP). MnTBAP é uma metalloporfirina sintética que possui propriedades antioxidantes com mediação demonstrada de inflamação47,48. O exemplo fornecido em matrizes funcionais de eletrodos planar de silício valida uma atualização para um protocolo previamente relatado para dispositivos não funcionais40. A adaptação de uma técnica de deposição de fase de gás da Munief et al. suporta a compatibilidade do protocolo com eletrodos funcionais49. A deposição da fase gasosa é utilizada para amina funcionalizar a superfície em preparação para a reação aquosa envolvendo a química do crosslinker carbodiimide para imobilizar o MnTBAP ativo. A metodologia de manuseio desenvolvida aqui é fornecida como uma plataforma que pode ser modificada para acomodar outros revestimentos e dispositivos similares.
O protocolo ilustra a abordagem usando sondas manequim não funcionais que compreendem uma haste de silício e uma guia impressa em 3D com dimensões semelhantes às matrizes funcionais de eletrodos planar de silício. A embalagem do conector do dispositivo é considerada análoga à guia impressa 3D da sonda manequim não funcional na instrução fornecida.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/63500/63500fig01.jpg"> Figura 1: Peças impressas em 3D para manuseio de dispositivos funcionais durante a deposição em fase de gás em um desiccator a vácuo. (A) A base da estrutura inclui suportes para quadrados de silício de amostra de 1 cm x 1 cm (seta superior) e orifícios para fixação na placa desiccator (seta inferior). (B) A placa é usada para fixar a suspensão dos dispositivos. Daqui em diante, cada peça desta figura será referida como peça 1A ou 1B. Barra de escala = 1 cm. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/63500/63500fig01large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/63500/63500fig02.jpg"> Figura 2: Peças impressas em 3D para manuseio de dispositivos funcionais para a reação superficial que ocorre na solução aquosa. (A) Peça guia a ser colada à tampa da placa de cultura. (B) Peças benchtop usadas para estabilizar peças (C) e (D) durante a montagem. (C) e (D) juntos fixam a suspensão dos dispositivos para colocação na placa do poço, e (E) segura ainda mais as peças (C) e (D) na tampa da placa do poço. A partir de agora, as peças individuais em cada painel desta figura serão referidas como números de peça correspondentes ao número do painel desta figura. Barra de escala = 1 cm. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/63500/63500fig02large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>

<table><tbody><tr><td>1-[3-(Dimetilamino)propil]-3-etilcarbodiimida metiodeto (EDC)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>165344-1G</td><td>Sólido, armazenado desidratado a -20 &graus; C</td></tr><tr><td>15 mL Tubos de Centrífuga Cônicos</td><td>Fisher Scientific</td><td>14-959-70C</td><td></td></tr><tr><td>18 Libras de Cabo/Zip Ties de Nylon Sólido</td><td>Cole-Parmer</td><td>EW-06830-66</td><td>Comprimento 4 polegadas</td></tr><tr><td>2-(N-Morpholino)ácido etanossulfônico (MES)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>4432-31-9</td><td>Sólido</td></tr><tr><td>3-aminopropiltrietoxissilano (APTES)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>440140-100ML</td><td>Líquido, recipiente com Sure/ Vedação</td></tr><tr><td>de tubos de centrífuga cônicos de 50 mL Fisher</td><td>Scientific</td><td>14-959-49A</td><td></td></tr><tr><td>Folha de alumínio</td><td>Fisher Scientific</td><td>01-213-103</td><td></td></tr><tr><td>Pratos de pesagem de alumínio</td><td>Fisher Scientific</td><td>08-732-102</td><td>Diâmetro 66 mm</td></tr><tr><td>Dessecador a vácuo Bel-Art</td><td>Fisher Scientific</td><td>08-594-15B</td><td></td></tr><tr><td>Placas de poços múltiplos tratadas com Corning Costar TC</td><td>Millipore Sigma</td><td>CLS3527-100EA</td><td>Placa de 24 poços, adesivo de cianoacrilato de poliestireno</td></tr><tr><td></td><td>LocTite</td><td>N/A</td><td></td></tr><tr><td>Microscópio Digital</td><td>Keyence</td><td>VHX-S750E</td><td></td></tr><tr><td>Disco DAD3350 Dicing</td><td>Saw Disco</td><td>DAD3350</td><td>Usado para cortar wafer de silício em amostras de 1 cm x 1 cm</td></tr><tr><td>Fita de Poliimida Dupla Face</td><td>Fita Kapton</td><td>PPTDE-1/4</td><td>&frac14; &rdquo; x 36 jardas.</td></tr><tr><td>EP21LVMed - composto epóxi de dois componentes de baixa viscosidade</td><td>Masterbond</td><td>EP21LVMed</td><td>Atende à certificação USP Classe VI, passa na ISO 10993-5 para citotoxicidade</td></tr><tr><td>Epilog Fusion Pro 48 Laser Machine</td><td>Epilog</td><td>N/A</td><td>CO2 laser</td></tr><tr><td>Fita de espuma</td><td>XFasten</td><td>N/A</td><td>1/8" de espessura</td></tr><tr><td>Gamry Interface 1010E Potenciostato</td><td>Gamry</td><td>992-00129</td><td></td></tr><tr><td>Pinça/fórceps de ponta muito fina cônica curva de alta precisão 45&deg</td><td>Fisher Scientific</td><td>12-000-131</td><td></td></tr><tr><td>Fita de laboratório</td><td>Fisher Scientific</td><td>15-901-10L</td><td></td></tr><tr><td>Mn(III)tetrakis (ácido 4-benzoico) porfirina (MnTBAP)</td><td>EMD Millipore</td><td>475870-25MG</td><td>Sólido, armazenado a -20 &deg; C</td></tr><tr><td>N-Hidroxisulfosuccinimida sal de sódio, &ge; 98% (HPLC)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>56485-250MG</td><td>Sólido, armazenado desidratado a 4&deg; C</td></tr><tr><td>Ânodo de malha de nióbio revestido de platina</td><td>Technic</td><td>N/A</td><td>Revestido com 125&mu; &rdquo; de platina de um lado, emoldurado em titânio com (1) 1 " x 6" pulseira de titânio centrada em uma pulseira de 6" </td></tr><tr><td>Matriz planar do microelétrodo do silicone da dimensão, 16 canais</td><td>NeuroNexus</td><td>A1x16-3mm-100-177-CM16LP</td><td>O material do local do elétrodo é irídio, espessura da pata é 15 &mu; m</td></tr><tr><td>Silicon</td><td>Wafer University Wafer</td><td>1575</td><td>Diâmetro 100 mm, tipo p, dopado com boro, 100 orientado, resistividade 0,01-0,02 Ohm-cm, espessura 525 um, polido de um lado, grau nobre</td></tr><tr><td>Eletrodo de referência de cloreto de prata/prata</td><td>Gamry Instruments</td><td>930-00015</td><td></td></tr><tr><td>Solidworks</td><td></td><td>N/A</td><td></td></tr><tr><td>Parafusos de cabeça chata Phillips de aço inoxidável</td><td>McMaster Carr</td><td>96877A629</td><td>#8-32, 1 1/2",</td></tr><tr><td>água deionizada Tipo I</td> totalmente rosqueada <td>ChemWorld</td><td>CW-DI1-20</td><td></td></tr><tr><td>Ultimaker 3 impressora 3D</td><td>Ultimaker</td><td>&nbsp; N/A</td><td></td></tr><tr><td>Ultimaker Cura</td><td>Ultimaker N</td><td>/A</td><td>Software de impressão 3D</td></tr><tr><td>Ultimaker NFC ABS Filament</td><td>Dynamism, Inc.</td><td>1621</td><td>2,85 mm</td></tr><tr><td>Ultimaker NFC PLA Filamento</td><td>Dynamism, Inc.</td><td>1609</td><td>2.85 mm</td></tr><tr><td>Medidor</td> de vácuo <td>Medidor de vácuo Medidor direto</td><td>N/A</td><td>Preenchido com glicerina, 2-1/2" Tamanho do Mostrador, &frac14; &rdquo; NPT, -30" Hg/-100kpa-0</td></tr><tr><td>Porcas borboleta</td><td>Everbilt</td><td>934917</td><td>#8-32, zincadas</td></tr></tbody></table>

ferramentas para tratamento superficial de microeletroletos intracorticais planar de silício

Tools for Surface Treatment of Silicon Planar Intracortical Microelectrodes

Microeletrões intracorticais possuem grande potencial terapêutico. Mas eles são desafiados com redução significativa de desempenho após modestas durações de implantação. Um contribuinte substancial para o declínio observado é o dano ao tecido neural proximal ao implante e resposta neuroinflamatória subsequente. Os esforços para melhorar a longevidade do dispositivo incluem modificações químicas ou aplicações de revestimento na superfície do dispositivo para melhorar a resposta do tecido. O desenvolvimento desses tratamentos superficiais é tipicamente concluído usando sondas "manequim" não funcionais que não possuem os componentes elétricos necessários para a aplicação pretendida. A tradução para dispositivos funcionais requer consideração adicional dada a fragilidade dos arrays de microeletrodos intracorticais. Ferramentas de manuseio facilitam muito os tratamentos superficiais para dispositivos montados, particularmente para modificações que requerem longos tempos processuais. As ferramentas de manuseio descritas aqui são utilizadas para tratamentos superficiais aplicados via deposição em fase de gás e exposição aquosa de soluções. A caracterização do revestimento é realizada utilizando elipsometry e espectroscopia de fotoeletrões de raios-X. Uma comparação das gravações de espectroscopia de impedância elétrica antes e depois do procedimento de revestimento em dispositivos funcionais confirmou a integridade do dispositivo após a modificação. As ferramentas descritas podem ser prontamente adaptadas para dispositivos eletrodos alternativos e métodos de tratamento que mantenham a compatibilidade química.

Para demonstrar o uso dos componentes de manuseio, foi implementada a metodologia descrita para adaptar a imobilização de um mediador oxidante ao silício ativado. A aplicação desta química aos IMEs para reduzir o estresse oxidativo foi concebida por Potter-Baker et al. e demonstrada em sondas manequim de silício não funcionais40. Este tratamento superficial imobiliza o antioxidante, MnTBAP, para a superfície de silício ativada UV/ozônio através da funcionalidade de amina seguida de carbod...

O presente protocolo descreve ferramentas para o manuseio de microeletroletos intracorticais planar de silício durante os tratamentos para modificação superficial via deposição de gás e reações de soluções aquosas. A montagem dos componentes utilizados para manusear os dispositivos durante todo o procedimento é explicada detalhadamente.

Ferramentas para tratamento superficial de microeletroletos intracorticais planar de silício

Intracortical microelectrodes hold great therapeutic potential. But they are challenged with significant performance reduction after modest implantation ...

Este protocolo fornece ferramentas de manuseio para a modificação superficial de dispositivos microeletroditos intracorticais por deposição em fase de gás e reação aquosa de solução. Esses métodos de manuseio mantêm a integridade do dispositivo durante tempos de reação prolongados. Os métodos de manuseio de dispositivos microeletrodos intracorticais muitas vezes não são divulgados.Essa técnica pode beneficiar os esforços de pesquisa para melhorar o desempenho desses dispositivos, desenvolvendo tratamentos e revestimentos superficiais. Para começar, adquira dispositivos microeletrográficos intracorticais ou sondas não funcionais para tratamento de superfície. Para facilitar o teste de material, adquira amostras quadradas de um centímetro do material do substrato para tratamento ao lado dos dispositivos.Imprimir 3D ou adquirir peças 1A e 1B. Conecte uma fita de poliimida de dois lados à peça 1A. Além disso, conecte uma tira de espuma de 3,17 milímetros de espessura com adesivo unilateral à peça 1B.Em seguida, adere a embalagem do conector do dispositivo à fita na peça 1A. Junte as peças 1A e 1B alinhando os orifícios e protegendo usando parafusos de aço inoxidável e porcas de asa. Fi

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Research

JoVE Journal

Bioengineering

Bioengenharia

Nós apresentamos um procedimento para a formação de um poli (etileno glicol) monocamada auto-montados (PEG-SAM) em um substrato de silício com microeletrodos de ouro. O PEG-SAM é formada em uma única etapa e impede a incrustação em superfícies de silício e ouro. Eletroforese é então utilizado para padronização biomoléculas até a nanoescala.

Antifouling monocamadas auto-organizadas em Microeletrodos de Biomoléculas Patterning

Nós fornecemos informações úteis para os cirurgiões que estão aprendendo o processo de implantação de eletrodos de registro crônicas neurais. Técnicas para sistemas de eléctrodos de ambos penetrantes e de superfície são descritos em um modelo animal de roedores.

Implante cirúrgico de crônicas Eletrodos Neurais para registrar a atividade única Unidade e Sinais eletrocorticográfica

Aqui apresentamos um método histológico para captura, rotulagem, opticamente limpar e imagem da interface tecido intacto cérebro em torno de microdispositivos cronicamente implantados no tecido cerebral dos roedores. Os resultados das técnicas que compõem este método são úteis para a compreensão do impacto dos vários penetrantes cérebro-implantes em seu tecido circundante.

Caracterização histológica intacta de Microdevices Brain-implantados e tecido circundante

Este protocolo descreve o uso de braços de suporte de silicone em micro-como as superfícies de cultura maleáveis ​​para a medição da contractilidade de células do músculo in vitro. Contração celular provoca flexão cantilever, que pode ser medido, registrado, e convertido em leituras de força, proporcionando um sistema não invasivo e escalável para medir a função contrátil in vitro.

Utilização de microscópicos de silício Cantilevers para avaliar a função celular contrátil In Vitro

Este manuscrito descreve um protocolo para crescer em redes modulares vitro que consistem em espacialmente confinados, circuitos neuronais funcionalmente inter-relacionados. Uma máscara polimérico é utilizado para uma camada de padrão de proteína para promover a adesão celular sobre o substrato de cultura. Neurônios Banhado crescer em áreas revestidas estabelecendo conexões espontâneas e exibem atividade eletrofisiológica.

Desenho, Tratamento de Superfícies, Cellular Galvanização e Cultura de modulares Neuronal de redes formadas por Circuitos Funcionalmente Inter-conectados

Nós projetamos um procedimento em que um cadáver humano formaldeído-fixo é usado para ajudar os neurocirurgiões em treinamento para a implantação de matrizes de microeletrodos no córtex do cérebro humano.

Treinamento cirúrgico para implantação de microeletrodos Neocortical matrizes usando um modelo de cadáver humano formaldeído-fixo

Íons de potássio contribuem para o descanso potencial de membrana das células e a concentração extracelular de K+ é um regulador crucial da excitabilidade celular. Descrevemos como fazer, calibrar e usar monopolar K+-seletivos microeletrodos. Usar tais eletrodos permite a medição da dinâmica de concentração de K+ eletricamente evocada em fatias hippocampal adultas.

Fazendo, testando e usando potássio íon seletivo microeletrodos em fatias de tecido do cérebro de um adulto

Mostramos que a gravura da nanoarquitetura em dispositivos de microeletrodo intracortical pode reduzir a resposta inflamatória e tem o potencial de melhorar as gravações eletrofisiológicas. Os métodos descritos aqui descrevem uma abordagem para gravar nano-arquiteturas na superfície de microeletrodos intracortical de silício de haste única não funcionais e funcionais.

Litografia de feixe de íons focada para etch nano-arquiteturas em microeletrodos

Descrevemos aqui um método para fabricar matrizes de microeletrodos Ti3C2 MXene e utilizá-las para gravação neural in vivo.

Fabricação de Matrizes de microeletrodo Ti3C2 MXene para gravação neural in vivo

Um protocolo para impressão química assistida por metais de recursos de microescala 3D com precisão de forma abaixo de 20 nm em wafers de silício sólidos e porosos é apresentado.

Nanoimimpressão eletroquímica assistida por metais de wafers de silício poroso e sólido

Este protocolo descreve a fabricação avançada de materiais e métodos ex vivo de coração de rato para biointerface bidirecional óptica e elétrica, permitindo estimulação cardíaca precisa, gravação e modelagem de infarto para pesquisa em bioeletrônica.

Interfaces elétricas e optoeletrônicas bidirecionais em corações de ratos ex vivo saudáveis e isquêmicos

Aprenda a modificar a superfície de microeletrodos intracorticais de silício usando deposição em fase gasosa e reações em solução aquosa. Este protocolo preserva a integridade dos dispositivos durante tratamentos prolongados.

Ferramentas para tratamento superficial de microeletroletos intracorticais planar de silício

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