Beyin Dilim Uyarım mikroakışkan Ağ ve Standart Perfüzyon Odası

Bugün size göstereceğimiz projenin temel amacı, beyin eğik çizgi stimülasyonunu mekansal ve geçici olarak kontrol edebilmektir. Ve bir diğer önemli nokta da, zaten karmaşık olan elektrofizyolojik düzenekte basit bir değişiklik yaparak, bu mikroakışkan cihazı, beyin yaşamı uyarımını gerçekten kullanan çeşitli laboratuvarlar arasında yayabiliriz. Merhaba, ben Chicago'daki Illinois Üniversitesi Biyomühendislik Bölümü'ndeki Edington laboratuvarından Java Chek Mohammad.

Bugün size beyin dilimi stimülasyonu için basit bir mikro fabrikasyon mikroakışkan cihazı nasıl uygulayacağımızı göstereceğim. Bugün göstereceğimiz beyin dilimi cihazı, birkaç nedenden dolayı çok kullanışlıdır ve ana nedenler, herhangi bir yeni modifikasyon olmaksızın mevcut elektrofizyolojik kuruluma sığabilecek kadar modüler olmasıdır. Ve herhangi bir mikroakışkan cihazı karmaşıklaştıran boru ve pompalama kullanımını önler.

Ve pasif pompalama yöntemini kullandığımız için herhangi bir boruya veya pompaya ihtiyacımız yok. Ve üçüncüsü, standart bir elektrofizyoloji kurulumunda kullanılan, bir örtü astarı ile standart bir füzyon odası arasına giren ince bir PDMS membran tabakasıdır. Bugün göstereceğim prosedür, standart SV sekiz litografi işlemi kullanılarak üretilen bir C sekiz ustası ile başlıyor.

Ve bugün burada sahip olduğumuz usta iki seviyeli bir usta, bir seviye kanalların, mikro kanalların tasarımına sahip, ve bu kanalların üzerine çıkan VR açıklıkları için başka bir tasarıma sahip, böylece kanallardan akan çözümler geçiş açıklıklarından dışarı çıkabilir. Bu yüzden, silikon bir gofret üzerinde olan bu master'ı yapıyoruz ve daha sonra bu cihazın üstüne dökmek için silikon veya PDMS kullanıyoruz ve bu gofretin üstündeki yapıları PDMS üzerine kalıplıyoruz. Bu yüzden PDMS'yi bu cihazın üzerine dökeceğiz.

Ve sonra sertleştikten sonra oluşan ve bir kapak kızağına bağlanan PDMS membranını alacağız. Ve sonra mikroakışkan cihazımız var. Ve sonra, perfüzyon odasının dibine ince bir PDMS tabakası ekleyerek standart bir füzyon odasını değiştireceğiz.

Ve bu modifiye edilmiş perfüzyon odasına sahip olduğumuzda, daha önce ürettiğimiz mikroakışkan cihazı alacağız ve perfüzyon odasına bağlayacağız. Mikroakışkan cihazın imalatında iki kritik nokta vardır. Birincisi, PDMS'yi koymadan önce, gofret üzerine döktüğümüzde PDMS'nin anında sıraya girmemesi için sıcak plakanın kapatılması gerektiğidir.

Ve bir diğer kritik nokta ise, silikon gofretin dört köşesinde kullandığımız ara parçaların, silikon gofret üzerindeki en yüksek yapıdan daha az bir yüksekliğe sahip olması gerektiğidir. Bu, PDMS için kürleme İşlemini yaptığımızda VR açıklıklarının elde edilebildiğinden emin olmak içindir. İşte bu yumuşak duvarlı modüler temiz odadayız ve bu, standart bir C sekiz litografi işlemi kullanılarak ürettiğimiz usta.

Ve dört giriş ve bir çıkışa sahip kanallar için tasarıma sahip birinci seviye iki seviyeli bir ustadır. Ve dört kanalın da orta bölgesinde, kanalların üzerinde duran vialar veya poslar var. Ve bunlar, imalat işlemi sırasında oluşturulan hizalama işaretleridir.

Ve şimdi size onu nasıl çıkaracağımı ve PDMS kürlemesini nasıl yapacağımı göstereceğim. Kenar boncuk etkisi nedeniyle, gofretin dış çevresindeki kalınlık, kağıdın ortasındaki gerçek cihazlardan daha fazladır. Yapacağımız şey, yedek bıçağı kullanarak bu hizalama işaretlerini kaldırmak ve daha sonra ağırlıkları yerleştirmek için, 140 mikron yüksekliğindeki bu ara parçaları kullanacağız ve bunları gofretin dört köşesine yerleştireceğiz.

Bu nedenle, tıraş bıçağının gerçek cihazların yakınına ulaşmadığından emin olmanız gerekir. Şimdi bu SVA parçacıklarını hava silgi kullanarak çıkaracağım ve gofret artık PDMS kalıp hazırlığı için hazır. Ama bunu yapmadan önce 140 mikron boyunda olan bu ara parçaları koymamız gerekiyor.

Bu yüzden dört bandı gofretin dört köşesine yerleştireceğim. Ardından bandın gofrete düzgün bir şekilde yapıştığından emin olacağım. Bu nedenle, bandın 140 mikron yüksekliğinde olmasının nedeni, kanallı iki seviyeli master ve VS'nin 150 mikron boyunda olmasıdır.

Ve PDMS kürlemesi sırasında ağırlığı PDMS'nin üzerine koyduğumuzda, PDMS tabakasının düz bir şekilde çıktığından emin olmak istiyoruz. Bu yüzden köşelerde eşit yükseklikte dört ara parça kullanıyoruz. Şimdi PDMS'yi nasıl kodlayacağımızı ve cihazları yapmak için nasıl iyileştireceğimizi göstereceğim.

Ama bunu yapmadan önce, size PDMS çözümünü nasıl hazırladığımızı göstermeme izin verin. Bu yüzden bazın 10 kısmını ve kürleme maddesinin bir kısmını alıyoruz ve karıştırma işlemi nedeniyle iyice karıştırıyoruz. Bu baloncukları çıkarmak için PDMS çözeltisinde çok sayıda kabarcık oluşturduğumuzu görüyorsunuz, PDMS'yi kuruluğa koyduktan sonra kurutucuya koyacağız, PDMS'yi 10 dakika kurutucuya koyduktan sonra kabarcık yok.

Ve şimdi PDMS kürleme için kullanılmaya hazırdır. Şimdi size PDMS'yi gofretin üzerine nasıl koyacağımızı ve PDMS membranını elde etmek için nasıl sertleştireceğimizi göstereceğim. Bu yüzden PDMS'yi gofret üzerine koyacağım ve sonra bu şeffaflığı PDMS'yi kaplamak için kullanacağım.

Ve bu, cihazı çıkarmamıza, cihazı şeffaflıktan ayırmamıza yardımcı olacak ve ardından ağırlıkları şeffaflığın üzerine yerleştireceğim. Ve ağırlıkları kullanmamızın nedeni, PDMS'nin düzgün kalınlığını elde etmektir. Bir diğer kritik konu ise geçiş açıklıklarının elde edilmesidir.

Yani vs'nin olduğu her yerde, PDMS istemiyoruz ve ağırlıklar bunu yapmamıza yardımcı olacak. Burada görebileceğiniz gibi, sıcak plaka kapalı ve bunun nedeni PDMS'nin anında kürlenmesini istemememiz, bu yüzden kapalı kalmasına izin veriyoruz. Ve sonra PDMS'yi taşımadan önce gofretin düz olduğundan emin olmanız gerekir.

Ve şimdi daha önce hazırladığımız PDMS'yi taşıyabiliriz. Kabarcık oluşturmamak için PDMS'yi gofrete yeterince yakın dağıttığınızdan emin olun. Ve buradaki en kritik nokta, şeffaflığı PDMS'nin üzerine koyma şeklinizdir.

Sayfanın yerleştirilmesi nedeniyle kabarcık oluşturmadığınızdan emin olmanız gerekir. Ve şimdi bu cam laboratuvarlarından birini yerleştireceğim ve PDMS'nin fazla PDMS'nin yoldan çekilmesine izin vereceğim. Üç tane daha cam laboratuvarı yerleştiriyorum ve cam laboratuvarlarının bu usta için hareket etmediğinden emin olmak için.

Ve bu özel özellikler için, bu dört cam laboratuvarını yerleştirmenin VS'yi yaptığını öğrendik. Ve PDMS'nin fazla PDMS'nin şeffaflık ve gofret arasındaki yoldan çekilmesine izin vermek için. Bir ila iki dakika bekleriz ve daha sonra farklı ustalar için sıcak plakayı başlatabiliriz ve farklı tasarımlar için, geçiş açıklıklarını elde etmek için cam laboratuvarlarının sayısını artırmanız veya cam laboratuvarlarını azaltmanız gerekebilir. Şimdi sıcak plaka açılmaya hazır ve 75 derecelik bir sıcaklık ayarlayacağım.

Ve 75 derecelik sıcaklığa ulaştığında, zamanlayıcıyı bir saate ayarlayabilir ve PDMS'nin kürlenmesine izin verebiliriz. Artık PDMS'yi bir saat kürlenmeye bıraktığımıza göre, sıcak plakayı kapatabilir ve 50 santigrat dereceye kadar soğumaya bırakabiliriz. Bunun yapılmasının sebebi DENİZ'in çatlamaması içindir.

Hemen 75 dereceden oda sıcaklığına çıkarırsak, şimdi kapatabilir ve 50 santigrat dereceye kadar düşmesini bekleyebiliriz. Artık sıcak plaka sıcaklığı 50 santigrat dereceye düştüğüne göre, ağırlıkları şeffaflıktan çıkarabiliriz. Artık gofreti sıcak oynatıcıdan çıkarabiliriz ve kesilmeye hazırdır.

Artık PDMS levhası AC sekiz master'dan çıkarılmaya hazır ve alüminyum folyoyu çıkarmamız gerekiyor. O zaman şeffaflık sayfasını çıkarmamız gerekiyor. Burada standart perfüzyon odamız var.

Onu hizalayabilmemiz için değiştirdik. Mikroakışkan cihazın delikleri, giriş ve çıkış portları. Yani bunlar, PDMS membranı üzerindeki dört giriş portu ve bir çıkış portudur.

Ve bunlar perfüzyon odasındaki dört giriş ve bir çıkışla eşleşmelidir. Şimdi perfüzyon odasını kaydıracağım ve ardından PDMS membranındaki deliklerle hizalayacağım. Artık hizalandıklarına göre, kesilmeye hazır.

Artık odayı çıkarabilir ve bir prob kullanabilirsiniz. PDMS membranının tüm kenarlarının çıkarılabilir durumda olduğundan emin olun. Bunu yaptıktan sonra, PDMS membranını çıkarmak için bir dondurucu kullanabiliriz ve PDMS'yi cihazın üstünden çıkarırken, PDMS membranını yırtmamak için PDMS'yi gerçekten yavaşça hareket ettirdiğinizden emin olabiliriz.

Şimdi PDMS membranını, SC sekiz master ile oluşturulan boşluklarla birlikte üstüne yerleştireceğim ve düz olduğundan emin olacağım. Ve bunu yapmamızın nedeni, delikleri, giriş ve çıkış portlarını yaptığımızda, PDMS'nin yan tarafında pürüzlü olmamasıdır. Bu, kapak fişi ile yapıştırılacaktır.

Bu yüzden boşlukların üst tarafta olduğundan emin olmamız gerekiyor. Artık delikleri net bir şekilde görebilmemiz için giriş ve çıkış portlarını yapabiliriz. Siyah bir arka plan koyduk.

Şimdi giriş ve çıkış portlarını yapacağım ve portta PDMS kalmadığından emin olmam gerekiyor. Biz de öyleyiz, herhangi bir PDMS'yi kaldırın. Şimdi PDMS membranını başka bir şeffaflık sayfasına aktaracağız.

Böylece tabakayı ve kapak astarını plazma ile tedavi edebilir ve yine boşluklar hala üstte olacak şekilde serebiliriz. Dolayısıyla, bu yüzey plazma ile muamele edildikten ve kapak kayma plazma ile muamele edildikten sonra, PDMS tabakası arasındaki hava kabarcıklarını gidermek için mikroakışkan ağı oluşturmak için bu iki yüzeyi bir araya getirebiliriz. Ve şeffaflık bir viski bandı kullanabilir.

Dolayısıyla bu, PDMS tabakasının düz olmasını ve yapıştırmanın çok daha iyi gerçekleşmesini sağlayacaktır. Ve sonra tekrar, PDMS membranındaki tozu temizlemek için üst yüzeydeki viski bandını kullanın. Artık PDMS membranı ile yapıştıracağımız lamel slipi koyabiliriz.

Ve şimdi bu iki PDMS ve cam plazma işlemine tabi tutulmaya hazır. PDMS'yi plazma işlemine tabi tutacağız ve kapak kayması, bu mikrodalga modifiye plazma sistemini kullanarak, bu cam hazneyi görebileceğiniz yerde, bu mikrodalga fırının içinde plazma oluşturmamıza izin veriyor. Ve numuneleri odanın içinde vakum oluşturarak içine yerleştirmeme izin verin.

Şimdi oksijende akabilirim. Şimdi plazma sistemi kullanıma hazır ve plazmayı görselleştirmeye yardımcı olmak için bu özel sistem için %10 güç ve 10 saniye kullanacağım. Plazma tedavisi devam ederken, krankladık, gücü yüzde yüze çıkardık ve ışıkları kapattık.

Ve şimdi plazmayı görebilirsiniz Plazma tedavisinden hemen sonra. Her iki yüzeyi, kaymasını ve PDMS'yi yapıştırmanız gerekir, aksi takdirde PDMS yüzeyi plazma işlemi nedeniyle hidrofilikliğini kaybeder. fişini yerleştirdikten sonra, tüm yüzeyin herhangi bir hava kabarcığı olmadan birbirine yapıştığından emin olun.

Herhangi bir hava kabarcığı varsa, çıkarabilirsiniz. Şimdi onu beş dakika bir kenara koyun ve yapışmasına izin verdiniz. İşte burada, odanın tabanını PDMS ile modifiye ettiğimiz modifiye edilmiş perfüzyon odamız var.

Ve bu daha önce yapıldı. Bu yüzden, kapalı olan bir sıcak plakanın üzerine sıcak plaka üzerine bir şeffaflık yerleştirdik. Ve sonra daha önce gösterildiği gibi benzer şekilde hazırlanmış P-D-M-S-P-D-M-S'yi döktük.

Sonra perfüzyon odasını PDMS'nin üzerine yerleştirdik ve burada gösterildiği gibi tek bir ağırlık yerleştirdik ve 30 dakika veya 75 santigrat derece kürlenmesine izin verdik. Ve şimdi PDMS'nin ve kapak kayma bağlantısının gerçekleşmesini beklerken, devam edip odayı hazırlayabileceğimizi göstereceğim. Böylece odayı ve mikroakışkan cihazı bağlayabiliriz.

Bu nedenle, ihtiyaç duymadığımız yerden fazla PDMS'yi kaldırmamız gerekiyor. Şeffaflığı ve ardından PDMS'yi çıkarın, ardından PDMS'yi giriş ve çıkış portlarından çıkarmamız gerekiyor. Artık hazne, daha önce hazırladığımız mikroakışkan cihaz ile bağlanmaya hazırdır.

Artık beş dakika beklediğimize göre, mikroakışkan cihaz şeffaflıktan ayrılmaya hazır, ancak şeffaflığı yavaş bir hızda kaldırdığınızdan emin olmanız gerekiyor. Böylece PDMS ve kapak kayması, ayrılmazlar. Artık perfüzyon odası hazır olduğuna göre, az önce PDMS'yi alıntıladığımız odanın alt yüzeyini ve üzerinde PDMS bulunan mikroakışkan cihazın üst yüzeyini plazma işlemine tabi tutmamız gerekiyor.

Şimdi her ikisini de, her iki parçayı da plazma odasına koyacağız ve plazma işlemini 10 saniye boyunca% 10 güçte yapacağız. Şimdi her iki yüzey de plazma ile işlendi ve yapıştırılmaya hazırlar. Bağlamadan önce, haznedeki giriş ve çıkış portlarının mikroakışkan cihazla aynı hizada olduğundan emin olmanız gerekir.

Ve hizaladığımız özellikler yeterince büyük olduğu için herhangi bir özel ekipmana ihtiyacımız yok ve bunu çıplak gözle yapabiliyoruz. Hizalayıp haznenin üstüne yerleştirdikten sonra, tüm yüzeylerin temas halinde olduğundan emin olun ve ardından beş dakika bekletebilirsiniz. Bu nedenle, beş dakika bekledikten sonra yapıştırma deneyler için yeterince iyidir.

Artık mikroakışkan cihaz odaya bağlandığına göre, kanal yüzeyindeki kanalları hidrofilik hale getireceğiz. Dolayısıyla, A CFS çözeltisini veya başka herhangi bir nörotransmiteri gerçekten akıttığımızda, çözeltiler daha kolay akabilir. Yapacağım şey, tüm bu cihazı plazma ve plazmanın içine koymak, bir dakika boyunca %10'da tedavi etmek, böylece tüm iç kanal yüzeyleri hidrofilik hale gelmek.

Ve sonra onu suyla dolduracağım ve sonra onu elektrofizyoloji düzeneğine götüreceğim, böylece gerçek deneyleri yapabiliriz. Tamam, şimdi elektrofizyoloji kurulumuna geçmeye ve aslında bu cihazı beyin dilimi ile kullanmaya hazırız. Merhaba, benim adım uo.

Illinois Üniversitesi Biyomühendislik Bölümü'nden Dr. Arrington ve Dr. Fall ile çalışıyorum. Ve şimdi, bu platform üzerinden getirilen ve sadece üzerinden geçen mikro ücretsiz cihazla çalışacağım. Bir tarafta, bolluk tüpünü görebiliriz.

Diğer tarafta emme borusunu görebiliriz. Böylece cihaz, %95 oksijen ve %5 CO2 ile köpürtülmüş bir BOS çözeltisi ile perfüze edilecektir. Artık mikro V cihazı hazır olduğuna göre, beyin lisansını alacağım ve sonra onları mikro cihazın üzerine koyacağım.

Şimdi beyin dilimini dairesel açıklıkların üstüne koyacağım ve sonra beyin dilimini hareketsiz hale getirmek için çapayı kullanacağım. Şimdi beyin dilimi hareketsiz hale geldiğine göre, onu uyarmak için nörotransmiterler kullanacağım. Tam burada dört girişimiz var, bu yüzden bu dört girişten bu çıkışa kadar pasif pompalamayı kullanarak her girişe nörotransmitter koyacağım.

Ve şimdi Dr.Fall bu cihaz hakkında konuşacak. Bizim için bu kadar önemli olan nedir? Merhaba, ben Chris Fall ve beyin fizyolojisi yapıyoruz.

Beyin dilimlerini kullanmamızın sebebi ise mikro elektrotlar ve görüntüleme teknolojisi ile erişim sağlamak. Ve şimdiye kadar, bu beyin dilimleri için nörotransmitter ortamını değiştirebilmemizin tek yolu, tüm dilim üzerindeki akışı değiştirmek veya çok küçük bir mikro pipet kullanarak nörotransmiterleri doğrudan şişirmekti. Bu yüzden Eddington's Group ile çalışmaktan gerçekten heyecan duyuyoruz.

Bu yeni teknoloji, beynin geniş bölgelerini ele almamıza ve yerel olarak, nörotransmitter ortamını değiştirmemize izin verecek. Ve sonra eş zamanlı olarak artık elektrotlarımız ve görüntüleme teknolojimizle içeri girebilir ve belki de sonunda aynı üniteye çok elektrotlu kayıt cihazları inşa edebiliriz. Tamam, burada mikroakışkan cihazda bir fare burkulması dilimi görüyorsunuz.

Ve beynin birçok farklı bölgeden oluştuğunu gözle bile fark edebilirsiniz. Bu bölgeler farklı şeyler yapar. Ve canlı bir hayvanda, beynin bu farklı bölgeleri farklı nöromodülatör ve nörotransmitter tonlarına sahip olacaktır.

Ve bunu elektrofizyolojik ve görüntüleme kayıtları yaparken dilim odamızda çoğaltabilmek istiyoruz. Ve bu farklı alanları, farklı nörotransmiterlerle, farklı konsantrasyonlarda ve farklı zaman rotalarında ele alabilmek gerçekten süper. Ve nörotransmiterleri gerçekten görselleştiremesek de, burada size farklı bölgelerdeki beyin dilimine pompalanan floresan boyanın bir örneğini gösterebiliriz.

Burada, floresan boyayı cihazın kanallarından geçirdiğimiz ve sadece yapılan gözeneklerden çıktığını görselleştirdiğimiz bir film görüyorsunuz. Ve bu erken prototipte bile, uzamsal çözünürlüğün akışla ne kadar hassas olduğunu görebilirsiniz. Filmi izlerken, boyanın kanallara aktığını ve sonra deliklerden çıktığını göreceksiniz ve sonra bu boyayı dışarı atacağız, bu da size akışın zamansal çözünürlüğünün ne olduğu hakkında bir fikir veriyor.

Bugün bize katıldığınız için teşekkür ederiz. Sanırım mikroakışkanların ve aslında mikro makinelerin, beynin nasıl çalıştığını anlamamıza yardımcı olmak için geleneksel fizyolojik tekniklerle nasıl evlenebileceğini gösterebildik. Teşekkürler.