$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
İntrakortikal Mikroelektrotlar (IME) dış cihazlar ve serebral korteks içinde nöronal popülasyonlar arasında doğrudan bir araya araç sağlayan invaziv elektrotlar vardır1,2. Bu teknoloji, bilim adamlarının nöronal işlevi keşfetme, nörolojik hastalıkların önceden anlaşılması ve potansiyel tedaviler geliştirme yeteneklerini geliştirmek için nöral etki potansiyellerini kaydetmek için paha biçilmez bir araçtır. Beyin Makine Arabirimi (BMI) sistemlerinin bir parçası olarak kullanılan intrakortikal mikroelektrot, fonksiyonel çıkışlar üretmek için kullanılabilecek motor niyetleri tespit etmek için bir bireysel veya küçük nöron gruplarından eylem potansiyellerinin kaydedilmesini sağlar3. Aslında, BMI sistemleri başarıyla protez ve tedavi amaçlı kullanılmıştır, aminotrofik lateral skleroz olan hastalarda bir bilgisayar imleci çalıştırmak için edinilmiş sensorimotor ritim kontrolü gibi (ALS)4 ve omurilik yaralanmaları5 ve kronik tetrapleji muzdarip kişilerde hareketi geri 6 .
Ne yazık ki, IMEs genellikle mekanik, biyolojik ve malzeme faktörleri7,8içeren çeşitli arıza modları nedeniyle zaman içinde tutarlı bir şekilde kaydetmek için başarısız . Elektrot implantasyonu ndan sonra oluşan nöroinflamatuar yanıtın elektrot yetmezliğine katkıda bulunan önemli bir sorun olduğu düşünülmektedir9,10,11,12,13,14. Nöroinflamatuar yanıt kan beyin bariyerini keser, yerel beyin parankim zarar ve glial ve nöronal ağları bozar IME ilk ekleme sırasında başlatılır15,16. Bu akut yanıt glial hücrelerin aktivasyonu ile karakterizedir (mikroglia / makrofajlar ve astrositler), hangi implant site etrafında pro-inflamatuar ve nörotoksik molekülleri serbest17,18,19,20. Glial hücrelerin kronik aktivasyonu sağlıklı beyin dokusundan elektrot izole glial yara oluşumu ile karakterize yabancı bir cisim reaksiyonu ile sonuçlanır7,9,12,13,17,21,22. Sonuçta, elektrot yeteneğini nöronal eylem potansiyelleri kaydetmek için engel, elektrot ve nöronlar ve dejenerasyon ve nöronların ölümü arasındaki fiziksel bariyer nedeniyle23,24,25.
İntrakortikal mikroelektrotların erken başarısızlık biyomimetik stratejiler26,27,28,29,30vurgu ile, yeni nesil elektrotların geliştirilmesinde önemli araştırma hakkında getirdi. Burada açıklanan protokolüözellikle ilgi, IMEs31için biyomimetik yüzey değişiklikleri bir sınıf olarak nano-mimari kullanımıdır. Bu doğal in vivo ortamın mimarisini taklit yüzeyler geliştirilmiş bir biyouyumlu tepki32,33,34,35,36olduğu tespit edilmiştir. Bu nedenle, bu protokolü zorlayan hipotez, beyin dokusunun kaba mimarisi ile intrakortikal mikroelektrotların düzgün mimarisi arasındaki süreksizliğin implante edilmiş IME'lere nöroinflamatuar ve kronik yabancı cisim tepkisine katkıda bulunabileceğidir (tam bir inceleme için Kim ve ark.31'ebakın). Daha önce nano-mimari özelliklerin kullanımı beynin hücre dışı matris mimarisine benzer nano-mimarili substratlar kültürlü hücrelerden astrosit inflamatuar belirteçleri azaltır göstermiştir, nöroinflamasyon hem de in vitro ve ex vivo modellerinde düz kontrol yüzeyleri ile karşılaştırıldığında37,38. Ayrıca, nano-mimarileri doğrudan silikon problara aşındırmak için odaklanmış iyon ışını (FIB) litografisinin uygulanmasını gösterdik ve bu da nano-mimari problarla implante edilen hayvanlardan pro-inflamatuar genlerin düzgün kontrol grubu26'yagöre önemli ölçüde artmış nöronal canlılık ve daha düşük ekspresyona yol açtı. Bu nedenle, burada sunulan protokolün amacı, fib litografisinin üretilen intrakortikal mikroelektrot cihazlarındaki nano-mimarileri aşındırmak için kullanımını tanımlamaktır. Bu protokol, nano mimari boyutlu özellikleri, hem otomatik hem de manuel prosesler kullanılarak intrakortikal mikroelektrot saplarının silikon yüzeylerine dönüştürmek için tasarlanmıştır. Bu yöntemler karmaşık değildir, tekrarlanabilir ve kesinlikle çeşitli cihaz malzemeleri ve istenen özellik boyutları için optimize edilebilir.