Введение гибкого Neural зондов с помощью жестких ребер жесткости с приложением Biodissolvable клей

Общая цель этой процедуры заключается в имплантации гибких тонкопленочных нейронных зондов в ткань с помощью временного ребра жесткости. Это достигается путем проектирования и изготовления специальных силиконовых ребер жесткости, которые подходят к зонду и имеют канал, заполненный растворимым полиэтиленгликолем. Второй шаг заключается в использовании связующего устройства с флип-чипом для сборки ребра жесткости к щупу.

Далее в ткань мишени вводится усиленный узел зонда. Последний шаг заключается в том, чтобы позволить полиэтиленгликолю раствориться и извлечь руль. В конечном счете, продемонстрированный метод может быть использован для имплантации гибких микроэлектродных зондов в нервную ткань для регистрации и стимуляции in vivo.

Применение этого метода распространяется на клиническое лечение неврологических расстройств, поскольку съемные ребра жесткости позволяют использовать гибкие имплантируемые устройства, которые могут уменьшить побочные реакции тканей. Основное преимущество этого метода по сравнению с существующими методами, такими как размягчение материалов, заключается в том, что он может обеспечить точное введение произвольно длинных и тонких датчиков. Изготовьте силиконовое ребро жесткости с отводящим каналом из кремния на пластине изолятора с толщиной слоя устройства, равной желаемой толщине ребра жесткости.

Сухие влагоотводящие каналы в плазменном травлении с использованием стандартного процесса Bosch. Затем определите контур ребра жесткости более длинным краем, который заканчивается на скрытом оксидном слое. Теперь влажно протравите заглубленный оксидный слой в 49% фтористоводородной кислоте, чтобы освободить ребра жесткости.

Затем замочите разделительные ребра жесткости в деионизированной воде на 15 минут. Далее поместите в резервуар гранулу полиэтиленгликоля. На язычке ребра жесткости.

Нагрейте ребро жесткости до 65 градусов Цельсия, чтобы полиэтиленгликоль расплавился и впитался в канал за счет капиллярного действия. Затем остудить до комнатной температуры до застывания. Поместите ребро жесткости вверх дном на базовую ступень склеивателя флип-стружки.

Затем подхватите ребро жесткости с помощью инструментальной головки. Затем поместите щуп вверх дном на базовый столик с помощью связующего устройства для перекидной стружки. Совместите ребра жесткости и щуп.

Затем опустите ребро жесткости на щуп. Нагрейте сборку до 65 градусов Цельсия в течение одной минуты, чтобы полиэтиленгликоль переплавился и прикрепил ребро к щупу. Затем охладите до застывания, переверните сборку и осмотрите сверху, разогрейте до 65 градусов Цельсия, чтобы полиэтиленгликоль полностью заполнил границу раздела между щупом и ребром жесткости.

Зондом вверх расплавьте от одной до трех дополнительных гранул полиэтиленгликоля на язычок, чтобы обеспечить дополнительное армирование в этой области. Наконец, дайте сборке остыть, чтобы полиэтиленгликоль затвердел и сборка была готова к хирургическому введению. В акриловой коробке приготовьте 0,6%арос гель в фосфатно-солевом буфере или PBS пропитайте гель PBS и нагрейте до 37 градусов Цельсия.

Затем расположите микром манипулятор коробкой из агроса геля и микроскопической камерой системы. Вставьте стеклянный реперный знак в коробку с гелем. Затем с помощью зубного кирки выровняйте объекты на опорном реперном знаке по отношению к полю зрения цифрового микроскопа.

Чтобы установить узел ребра жесткости щупа на микроманипулятор, приклейте заднюю часть язычка ребра жесткости к приспособлению, которое можно прижать к микроманипулятору. Будьте осторожны, чтобы зонд не соприкасался с клеем. Временно закрепите соединительный конец щупа на приспособлении с помощью небольшого кусочка клеевой замазки таким образом, чтобы его можно было легко снять с малым усилием, расположив узел щупа над гелем, примерно на один миллиметр позади опорного рычага.

Затем введите зонд в гель с помощью камеры, чтобы направить его на нужную глубину в поле зрения. Немедленно снимите конец разъема зонда с микроманипулятора и закрепите его на ближайшей поверхности, например, на втором манипуляторе. Сделать это нужно до того, как полиэтиленгликоль на вкладке начнет растворяться.

Чтобы избежать смещения щупа, сделайте снимок местоположения щупа. Обратите внимание, что опорные реперные знаки могут быть немного не в фокусе. Нанесите физиологический раствор рядом с вкладкой, чтобы растворить полиэтиленгликоль, который находится над гелем aros, и по желанию запустите видеосъемку.

Теперь начните извлечение ребра жесткости с помощью смещения в 100 микрометров со скоростью пять миллиметров в секунду. Затем завершите извлечение ребра жесткости с более низкой скоростью, примерно 0,1 миллиметра в секунду. Когда извлечение будет завершено, сделайте окончательный снимок местоположения проб с помощью инструментов обработки изображений.

Сравните изображения до и после извлечения ребра жесткости. Используйте элементы опорного рычага, видимые в поле зрения, для точного наложения изображений. Откалибруйте масштаб изображения в зависимости от размера известных особенностей на пробнике.

Теперь измерьте расстояние смещения датчика на наложенном изображении. Данная методика введения была использована в сочетании с тонкопленочными полиамидными зондами LLNL, которые прошли стандарты биосовместимости ISO 1 0 9 9 3 и предназначены для хронической имплантации. Испытание гелем AROS было использовано для количественной оценки среднего смещения преобразователя для данной комбинации ребра жесткости и клея.

Например, эти снимки до и после показывают смещение зонда на 29 микрометров. Эти одиночные нейронные шипы были получены с помощью гибкого микроэлектродного зонда, имплантированного со съемным ребром жесткости в кору головного мозга крысы. После этой процедуры мы смогли имплантировать датчики с различными конфигурациями, включая двусторонние устройства и датчики с несколькими хвостовиками после их разработки.

Этот метод проложил путь исследователям в области нейробиологии к изучению расширенной нейронной активности в ведущих себя животных моделях.