Focalizzata la litografia del fascio ionico per esacire di nano-architetture nei microelettrodi

Shreya Mahajan; Jonah  A. Sharkins; Allen H. Hunter; Amir Avishai; Evon  S. Ereifej

doi:10.3791/60004

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Articolo metodologico

Focalizzata la litografia del fascio ionico per esacire di nano-architetture nei microelettrodi

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DOI:

10.3791/60004

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19 gennaio 2020

Shreya Mahajan¹ , Jonah A. Sharkins²^,⁴ , Allen H. Hunter⁵ , Amir Avishai⁶ , Evon S. Ereifej²^,³^,⁴

¹Department of Electrical Engineering and Computer Science, University of Michigan, ²Veteran Affairs Ann Arbor Healthcare System, ³Department of Neurology, School of Medicine, University of Michigan, ⁴Department of Biomedical Engineering, University of Michigan, ⁵Michigan Center for Materials Characterization, University of Michigan, ⁶Carl Zeiss SMT, Inc.

In questo articolo

Sommario

Abbiamo dimostrato che l'incisione della nano-architettura nei dispositivi intracorticali di microelettrodi può ridurre la risposta infiammatoria e ha il potenziale per migliorare le registrazioni elettrofisiologiche. I metodi descritti qui delineano un approccio per incidere le nano-architetture nella superficie di microelettrodi intracorticali in silicio a stilo non funzionali e funzionali.

Abstract

Con i progressi nell'elettronica e nella tecnologia di fabbricazione, i microelettrodi intracorticali hanno subito miglioramenti sostanziali che hanno permesso la produzione di microelettrodi sofisticati con maggiore risoluzione e capacità ampliate. I progressi nella tecnologia di fabbricazione hanno sostenuto lo sviluppo di elettrodi biomimetici, che mirano a integrarsi senza soluzione di continuità nel parenchyma cerebrale, ridurre la risposta neuroinfiammatoria osservata dopo l'inserimento degli elettrodi e migliorare la qualità e longevità delle registrazioni elettrofisiologiche. Qui descriviamo un protocollo per impiegare un approccio biomimetico recentemente classificato come nano-architettura. L'uso della litografia del fascio ionico focalizzato (FIB) è stato utilizzato in questo protocollo per incidere specifiche caratteristiche nano-architettoniche nella superficie di microelettrodi intracorticali a singolo gambo non funzionali e funzionali. L'incisione di nano-architetture nella superficie dell'elettrodo ha indicato possibili miglioramenti della biocompatibilità e della funzionalità del dispositivo impiantato. Uno dei vantaggi dell'utilizzo di FIB è la possibilità di incidere su dispositivi fabbricati, al contrario durante la fabbricazione del dispositivo, facilitando possibilità illimitate di modificare numerosi dispositivi medici dopo la produzione. Il protocollo qui presentato può essere ottimizzato per vari tipi di materiali, funzionalità di nano-architettura e tipi di dispositivi. L'aumento della superficie dei dispositivi medici impiantati può migliorare le prestazioni del dispositivo e l'integrazione nel tessuto.

Introduzione

I microelettrodi intracorticali (IME) sono elettrodi invasivi che forniscono un mezzo di interfacciamento diretto tra dispositivi esterni e le popolazioni neuronali all'interno della corteccia cerebrale¹^,². Questa tecnologia è uno strumento inestimabile per registrare i potenziali di azione neurale per migliorare la capacità degli scienziati di esplorare la funzione neuronale, far progredire la comprensione delle malattie neurologiche e sviluppare potenziali terapie. Il microelettrodo intracorticale, utilizzato come parte dei sistemi HMI (Brain Machine Interface), consente la registrazione dei potenziali d'azi....