Micro-sürücü Kronik Array In vivo Kayıt: Sürücü Fabrikasyon

Bu video, 21 adet bağımsız olarak ayarlanabilen vida mekanizmalı mikro sürücüden oluşan hafif bir mikro sürücü dizisinin montajını kapsayacaktır. Her bir mikro sürücü, tek bir elektrodun kayıt konumunu kontrol eder. Mikro sürücüler, hareket eden hayvanın kafatasına göre onları stabilize eden ve elektrotları, beyne doğru küçük bir kraniyotomi üzerinden geçebilecek şekilde yoğun bir düzende toplayan, bilgisayar ortamında tasarlanmış plastik bir tabana monte edilmiştir.

Taban ayrıca, kayıt cihazlarına bağlantı sağlayan bir elektrot arayüz kartını da destekler; bu sayede hayvan, deneyin başlangıcında ve sonunda kolayca bağlanıp çıkarılabilir. Tabana takılı plastik bir koni, mikro sürücüleri ve elektrotları sıçan kafesindeki dış etkenlerden korur. Merhaba, ben Massachusetts Institute of Technology'deki PIKA Öğrenme ve Bellek Enstitüsü'nde, Matt Wilson'ın laboratuvarından Faia Postman.

Bugün size mikro dalış dizilerinden birinin nasıl üretileceğine dair bir protokol göstereceğiz. Laboratuvarımızda, bu mikro dalış dizilerini sıçan beynindeki, örneğin korteks veya hipokampustaki geniş nöron popülasyonlarından kayıt yapmak için kullanıyoruz. İlk olarak, mikro dalış dizimizi nasıl tasarladığımızı göstereceğiz.

Ardından, Steve ve Stewart'ın ham maddelerin nasıl işleneceğini ve bunların tam fonksiyonel bir cihaz haline nasıl getirileceğini göstereceği atölyeye geçeceğiz. Haydi başlayalım. Plastik taban, bilgisayar destekli tasarım yazılımı kullanılarak tasarlanmış ve düşük maliyetli bir 3D yazdırma işlemiyle üretilmiştir.

Ayrıca mikro sürücü dizisinin diğer tüm bileşenlerini de modelliyoruz. Bu, tamamlanmış sürücünün boyutunu ve ağırlığını dikkatle kontrol etmemize olanak tanır. Plastik tabanın üst kısmında, bireysel mikro sürücülerin yerleştirileceği iki sıra delik bulunmaktadır.

3D model, stereolitografi kullanarak lazerle kürlenebilir bir reçineden tasarımı oluşturan bir servis bürosuna gönderilir. Bu işlem yalnızca birkaç gün sürer ve ortaya çıkan parça hafif ve yeniden kullanılabilirdir. Parça servis bürosundan geldiğinde, onu kullanıma hazırlamamız gerekir.

Şimdi atölyeye geçelim. 3D baskı işlemi küçük delikleri güvenilir bir şekilde basamadığından, modellerimizde daha küçük çaplı delikler belirtiyoruz. Ardından atölyede bu delikleri matkapla delip gerekli boyutta kılavuzla diş açıyoruz.

Plastik tabanı hazırlamak için üç farklı boyutta matkap ucu kullanılır: 61 numara uç, 65 numara uç ve tabanın dış halkasında kullanılan 1,55 milimetre uç. Mikro sürücü vidalarının daha sonra yerleştirileceği kılavuz delikleri hazırlamak için 61 numara uçlu bir el matkabını çok düşük hızlarda kullanın. Ardından, tabandaki giriş noktalarında bulunan mikro sürücü destek tüpleri için olan delikleri, bu delikleri 65 numara uçla delerek hazırlayın.

Daha geniş olan 1,55 milimetrelik matkap ucuyla, tabanı elektrot arayüz kartına ve koruyucu koniye sabitleyecek delikleri açın. Mikro sürüş mekanizmasında sorunsuz hareket sağlamak için, iç delik halkasına paslanmaz çelik bir kılıf yerleştirin. Her bir kılıf, tabanın üst yüzeyiyle aynı seviyeye gelene kadar bir pense yardımıyla sıkı geçme yöntemiyle yerleştirilmelidir.

Vida kılavuz deliklerinin artık diş açılması gerekmektedir. Kılavuzu tutmak için bir el kılavuz tutucu kullanın ve diş açma işleminden önce kuru bir yağlayıcı uygulayın. Kılavuzu, yanındaki yuvaya geçici olarak yerleştirdiğiniz 23 gauge bir tüpe paralel olduğundan emin olarak hizalayın.

Arayüz kartını ve koruyucu koniyi tutan deliklerin diş açılması gerekir. Bu deliklere aynı yöntemle el ile kılavuz çekin. Plastik tabanlı tasarımda, diş açma işlemi sırasında ilk dişlerin zarar görmemesini sağlamak için her bir vida kılavuz deliği için bir kılavuz başlangıcı bulunur.

Tüm kılavuz delikler diş açırıldıktan sonra, bu kılavuz başlangıç parçaları bir jilet yardımıyla kolayca kırılıp çıkarılabilir. Elektrotlar, sürücünün alt kısmındaki tek bir noktaya bir dizi elektro kılavuz tüp aracılığıyla yönlendirilir.

İlk olarak, tüm elektrot kılavuz tüplerini tutacak olan toplayıcı kanülü hazırlamamız gerekir. Toplayıcı kanül, 1,5 santimetre uzunluğundaki paslanmaz çelik tüp parçasından yapılır. Toplayıcı kanül, diş hekimi çimentosu ile sabitlenecektir.

Yapışmayı artırmak için tüpü bir Dremel taşlama taşıyla dikkatlice pürüzlendirin ve bu kanülü plastik tabanın altına yerleştirin. Kanülün beş ila yedi milimetresinin mikro sürücü dizisinin dışında kalacağı şekilde konumlandırın. Cerrahi implantasyonu kolaylaştırmak için toplayıcı kanülü plastik tabanın altına takın.

Dental akrilik ile en az 15 dakika kürleşmesini bekleyin. Şimdi, bir jilet yardımıyla 21 parça poliamid keserek kılavuz tüpleri hazırlayın. Bu adıma, 21 kılavuz tüpün tamamını sürücü tabanının altındaki toplayıcı kanüle yerleştirerek başlayın.

Bu işlem, tüplerin hepsinin birbirine paralel olmasını sağlayacaktır. Demetteki tüpler çok gevşek veya çok sıkıysa, daha az tüple başlayabilir veya gerektiğinde ek tüpler ekleyebilirsiniz. Şimdi, her bir kılavuz tüpü tek tek çıkarın ve sürücünün üst kısmındaki kılıflardan birinin içine yerleştirin.

Tüpü, tüp demetinin arkasındaki sol tarafta bulunan boşluktan aşağı doğru geçirin. Kılavuz tüpleri kıvrılmalar veya sert bükülmeler açısından kontrol edin ve gerektiğinde değiştirin. Her bir kılavuz tüpün konumunu, kılıfın üst kısmından bir ila iki milimetre dışarı çıkacak şekilde ayarlayın.

Şimdi toplama kanülünün altına küçük bir damla ince sano acro lake tutkalı ekleyin. Tutkalın kılavuz tüplere akmamasına çok dikkat edin. Ardından, toplama kanülünün altındaki fazla tüp demetini kesmek için yeni bir jilet kullanın.

Tüplerin düzgünce kesildiğini ve kanülle aynı hizada olduğunu bir stereoskop altında doğrulayın. Her elektrot kendi mikro sürücüsü ile ilerletildiğinden, 21 adet mikro sürücü yapmamız ve ardından bunları plastik tabana yerleştirmemiz gerekir. Her mikro sürücü, birbirine tutturulmuş özel bir vidadan ve içi boş bir destek tüpünden oluşur.

Dental akrilik kullanılarak elektrodun destek tüpünden geçmesi sağlanır. Vida, dental akriliğin içine gömülen ve vidanın bu şekilde serbestçe dönmesine izin veren küçük bir çıkıntıya sahip dişsiz bir bölüme sahiptir. Vida plastik tabana çevrilerek yerleştirildiğinde, elektrodu ileri sürer veya geri çeker.

Vidanın başı yarım silindir şeklindedir. Mikro sürücüleri yapabilmeden önce, özel vidalarımızı çevirmek için bir tornavida yapmamız gerekir. Geçici tornavidamız, özel bir vida alınıp yarım silindir başını çevreleyen dudağın tamamen taşlanmasıyla oluşturulur.

Vida başı dışarıda kalacak şekilde, tamamen kapanana kadar beş santimetre uzunluğunda 15 gauge bir tüpün içine yerleştirin. Şimdi, vidanın dişlerini sabitlemek ve dönmesini önlemek için tüpü dişlerin etrafından ezin. Tutacak olarak görev yapması için bir mini el matkabı (pin vice) takın ve işte tornavidanız hazır.

Mikro sürücü, vida ve destek tüpü etrafında dental akrilik kalıplanarak üretilir. Kullandığımız kalıplar, plastik tabanda olduğu gibi 3D baskılı plastiktir ve akriliği kalıba dökerken vidanın ve destek direğinin hizalı kalmasını sağlayan alt deliklere sahiptir. İlk olarak kalıbı hazırlamamız gerekir; 23 gauge iğne kullanarak destek tüpü deliğini temizleyin, vida deliğini temizleyin ve bir kılavuz yardımıyla dişler açın.

Bu, plastik tabanda uyguladığımız prosedürün aynısıdır. Artık kalıp, mikro sürücüler yapmak için hazırdır. Dental akriliğin kalıba yapışmasını önlemek için kalıbı Teflon bazlı bir yağlayıcı ile kaplayın.

14 mm uzunluğundaki 23 gauge paslanmaz çelik destek çubuğunun üstteki iki ila üç milimetrelik kısmını, akriliğin derinliğine sıkıca sabitlenebilmesi için bir taşlama taşı ile pürüzlendirin. Destek çubuğunu, çubuğun üst kısmı kuyucuğun üst seviyesinin üzerinde kalacak şekilde kalıptaki daha küçük deliğe yerleştirin. Bir vidaya ince bir tabaka Teflon tabanlı yağlayıcı sürün ve dişler kuyucuğun tabanının hemen altında kalana kadar vidayı dişli deliğe yerleştirin.

Şimdi bir miktar dental akrilik karıştırın ve kalıba dökün. Tüm kıvrımlara ve boşluklara girdiğinden emin olun. Akrilik sertleştikten sonra hava kabarcıklarını gidermek için bir iğneden faydalanılabilir.

Vidayı geri çevirerek mikro sürücüyü çıkarabilirsiniz. Sıkı bir kalite kontrolü yapın. Akrilikte çatlak veya hava kabarcığı olmamalıdır.

Sütun ve vidalar paralel olmalı ve yanlara doğru hareket etmemelidir. Vidalar sorunsuz dönmeli, ancak herhangi bir boşluk olmamalıdır; yeniden kullanılan parçalardaki tüm hatalı mikro sürücüler ayıklanmalıdır. 21 adet sağlam mikro sürücü elde edene kadar bu işlemi tekrarlayın.

Kalıbınızda birden fazla kuyu varsa, zaman kazanmak için mikro sürücüleri ve partileri toplu halde hazırlayabilirsiniz. Her bir mikro sürücüyü plastik tabandaki bir çift delikle dikkatlice hizalayın. Tornavidayı kullanarak mikro sürücü vidasını ilerletirken, mikro sürücü destek tüpünü polimer kılavuz tüpünün üzerine ve metal kovanın içine kaydırın.

Bu işlem zor olabilir. Mikro sürücü indirilirken kılavuz tüpün tokala takılmadığından emin olmak için gözünüz tabanın merkezinde olsun. Tüm mikro sürücüler yerleştirilip tamamen indirildikten sonra, kılavuz tüp demetini sabitlemek için sürücünün merkezine az miktarda akrilik damlatılır.

Akriliğin 15 dakika boyunca kürlenmesini bekleyin. Akrilik kuruduğunda, her bir mikro sürücüyü yaklaşık üç milimetre geri çekmek için mikro sürücülerin üstten görünüm şemasını oluşturun ve her bir mikro sürücüye benzersiz bir isim veya numara verin. Şimdi stereoskoba bakarak, sürücüyü ters çevirin ve toplayıcı kanülün ile kılavuz tüplerin alt kısmının fotoğrafını çekin.

Sonraki adımlarda referans olarak kullanılabilecek resmin bir çıktısını alın. Ardından, sürücü ters konumdayken, her bir kılavuz tüpe, mikro sürücünün üst kısmından çıkana kadar dar bir poliamid taşıyıcı tüp yerleştirin. Hangi kılavuz tüpün hangi mikro sürücüye karşılık geldiğini fotoğraf üzerinde not edin.

Taşıyıcı tüp, daha sonra hassas elektrot tellerini koruyacak ve destekleyecektir. Bu tüp, mikro sürücüden geçer. Her bir taşıyıcı tüpü, mikro sürücü destek tüpünün üst kısmının 1 cm üzerine gelecek şekilde uzatın ve ardından taşıyıcı tüpü destek tüpüne beş dakikalık epoksi veya koyu kıvamlı sano acro lake yapıştırıcı ile yapıştırın.

Bu adımda çok dikkatli olun. Eğer tutucu tüpün iç kısmına yapıştırıcı damlarsa, tutucu tüpü sabit kılavuz tüpe yapıştırarak mikro sürücüyü bozabilir. Taşıyıcı tüpleri yerleştirmeden önce mikro sürücüleri yukarı kaldırmamızın nedeni budur.

Tüm taşıyıcı tüpler yerlerine yapıştırıldıktan sonra, mikro sürücüleri tekrar tamamen indirin ve taze bir jilet kullanarak tüm taşıyıcı tüpleri sürücünün alt kısmından sıfır olacak şekilde kesin. Ardından, taşıyıcı tüpleri keskin bir makas kullanarak mikro sürücünün üst kısmının bir ila iki milimetre üzerinden kesin. Son olarak, elektrot arayüz kartını sürücü tabanının üzerine yerleştirin ve iki vida ile monte edin.

Bu noktada, sürücü dizisi elektrotlar ve deneylerimizle doldurulmaya hazırdır. Genellikle tetros olarak adlandırılan dört kanallı mikro tel elektrotlar kullanırız, ancak her türlü elektrot kullanılabilir. Tetrosların üretimi, mikro sürücülere nasıl yerleştirilecekleri ve sürücü dizisinin cerrahi implantasyon için nasıl hazırlanacağı diğer JoVE videolarında ele alınmıştır.

Bu protokol doğrudan takip edilebilir veya ihtiyaçlarınıza göre modifiye edilebilir. Örneğin, bazı araştırmacıların daha derin beyin yapılarından kayıt almak için daha uzun vidalara ihtiyacı olacaktır. Diğerleri ise birden fazla beyin bölgesini hedefleyen bir sürücü tasarlamak isteyebilir.

Tasarım, biraz daha modifikasyonla fareler gibi daha küçük hayvanlarda kullanılmak üzere minyatürleştirilebilir; elektrot konumlarının uzaktan ayarlanmasına olanak tanıyan motorlu mikro sürücüler kullanılabilir. Siyrekle birlikte, bir sıçanın başına implante edilebilen ve hayvan gerçekten hareket halindeyken geniş nöron popülasyonlarından kayıt yapmamıza olanak sağlayan bir mikro sürücü dizisinin nasıl tasarlanacağını ve üretileceğini gösterdik. Bu prosedürü gerçekleştirirken, mikro sürücü vidalarının kaymaması için plastik tabandaki deliklerin dikkatlice açılmasını hatırlamak önemlidir.

Üretilen mikro sürücülerin titiz bir kalite kontrolünü gerçekleştirin. Vidanın ve destek tüpünün paralel olduğundan ve vidanın boşluk olmadan sorunsuz bir şekilde döndüğünden emin olun. Tutkal veya dental akrilik kullanırken tüplerden herhangi birini yanlışlıkla tıkamamak için dikkatli olun.

Son olarak, MyDrive dizisini tamamlamak için ve cerrahi işleme başlamadan önce, sürücüye tetrolar ve düşük dozlar yerleştirmeniz gerektiğini unutmayın. Bu işlem başka bir JoVE video makalesinde ele alınmıştır. Hepsi bu kadar.

İzlediğiniz için teşekkür eder, deneylerinizde başarılar dileriz.