JoVE Journal > Bioengineering
Summary
Abstract
Introduction
Protocol
Risultati
Discussion
Divulgazioni
Acknowledgements
Materials
Riferimenti
Traduzione automatica
Please note that all translations are automatically generated. Click here for the English version.
Bioingegneria

הייצור של Ti3C2 Mxene מערכים מיקרואלקטרודה בVivo הקלטה עצבית

Published: February 12, 2020
doi:
10.3791/60741
, , , , , , ,
1Department of Bioengineering,University of Pennsylvania, 2Center for Neuroengineering and Therapeutics,University of Pennsylvania, 3Corporal Michael J. Crescenz Veterans Affairs Medical Center, 4Department of Materials Science and Engineering,Drexel University, 5A.J. Drexel Nanomaterials Institute,Drexel University, 6Department of Neurosurgery,University of Pennsylvania, 7Department of Neurology,University of Pennsylvania, 8Department of Physical Medicine and Rehabilitation

Summary

אנו מתארים כאן שיטה עבור בדיית Ti3C2 mxene מערכים מיקרואלקטרודה וניצול אותם עבור בהקלטה vivo עצבית.

Abstract

מוהשתלות טכנולוגיות מיקרואלקטרודה שימשו רבות כדי להבהיר דינמיקה עצבית בקנה מידה כדי להשיג הבנה עמוקה יותר של התחתון עצבי מחלות מוח ופציעה. כמו אלקטרודות מיניאטורי בקנה מידה של תאים בודדים, עלייה מקבילה העכבה ממשק מגביל את האיכות של אותות מוקלטים. בנוסף, חומרי האלקטרודות קונבנציונאלי הם נוקשים, וכתוצאה מכך אי-התאמה מכנית משמעותית בין האלקטרודה לבין רקמת המוח שמסביב, אשר מעורר תגובה דלקתית כי בסופו של דבר מוביל השפלה של ביצועי המכשיר. כדי להתמודד עם האתגרים הללו, פיתחנו תהליך כדי להמציא מיקרואלקטרודות גמיש מבוסס על Ti3C2 mxene, הננו שהתגלו לאחרונה כי בעלת קיבוליות גבוהה להפליא, מוליכות חשמלית, פונקציונליות של פני השטח, ומעבד בדיסיות מימית. מערכים גמישים של Ti3c2 mxene מיקרואלקטרודות יש עכבה נמוכה במידה ניכרת בשל מוליכות גבוהה באזור משטח ספציפי גבוה של Ti3C2 mxene סרטים, והם הוכיחו להיות רגישים להפליא עבור הקלטת פעילות עצבית. בפרוטוקול זה, אנו מתארים שיטה הרומן עבור מיקרוקול Ti3C2 mxene לתוך מערכים microאלקטרודה על מצעים פולימריים גמיש ולתאר את השימוש שלהם עבור vivo micro-electrocorticography הקלטה. שיטה זו יכולה בקלות להיות מורחבת כדי ליצור מערכי אלקטרודה MXene של גודל שרירותי או גיאומטריה עבור מגוון של יישומים אחרים bioelectronics והוא יכול גם להיות מותאם לשימוש עם סוגי דיו אחרים מוליך מלבד Ti3C2 mxene. פרוטוקול זה מאפשר ייצור פשוט ומדרגי של מיקרואלקטרודות מצבעי דיו מוליך מבוססי-פתרון, ומאפשר במיוחד לרתום את המאפיינים הייחודיים של הידרופילי Ti3C2 mxene להתגבר על רבים של המחסומים כי יש זמן רב האימוץ הנרחב של הננו מבוססי פחמן באיכות גבוהה של מיקרואלקטרודות עצביים.

Introduction

הבנת המנגנונים הבסיסיים העומדים בבסיס המעגלים העצביים, וכיצד הדינמיקה שלהם משתנה במחלה או בפציעה, היא מטרה קריטית לפיתוח therapeutics אפקטיבית למגוון רחב של הפרעות נוירולוגיות ונוירו-מולקולרית. טכנולוגיות microelectrode שימשו רבות כדי להבהיר את הדינמיקה העצבית על מרחבי מרחבית ומאזניים הזמני. עם זאת, קבלת הקלטות יציבות עם יחס האות לרעש גבוה (SNR) מן אלקטרודות microscale הוכיחה להיות מאתגרת במיוחד. ככל שממדי האלקטרודות מופחתות להגיע לקנה המידה הסלולארי, עלייה מקבילה בעכבה האלקטרודה מועלת באיכות האות1. בנוסף, מחקרים רבים הראו כי אלקטרודות נוקשה מורכב סיליקון קונבנציונאלי וחומרים אלקטרוניים מתכת לייצר נזק משמעותי ודלקת ברקמת העצבים, אשר מגביל את התועלת שלהם להקלטה ארוכת טווח2,3,4,5. בהינתן עובדות אלה, היה עניין משמעותי בפיתוח מיקרואלקטרודות עם חומרים חדשים אשר יכולים להפחית את העכבה של ממשק אלקטרודה רקמה ניתן לשלב לתוך מרכיבי טופס רך וגמיש.

אחד השיטה הנפוצה להפחתת העכבה ממשק ברקמת האלקטרודה היא להגדיל את האזור שעליו מינים יוניים בנוזל החילוץ יכול לתקשר עם האלקטרודה, או “שטח אפקטיבי המשטח” של האלקטרודה. זה יכול להיות מושגת באמצעות nanopatterning6, פני השטח המטילי7, או כציפוי חשמלי עם תוספים נקבובי8,9. ננו השיגו תשומת לב משמעותית בתחום זה, כי הם מציעים באזורים גבוהים מבחינה מהותית משטח ושילובים ייחודיים של תכונות חשמליות ומכניות חיוביות10. לדוגמה, צינורות פחמן שימשו כציפוי להפחית באופן משמעותי עכבה האלקטרודה11,12,13, תחמוצת הגראפן כבר מעובד לתוך רך, גמיש שעומד חופשי בדיקה אלקטרודות14, ו-לייזר פירול נקבובי גרפיפן מנוצל עבור גמיש, נמוך עכבה מיקרו-electrocorticography (מיקרו-ecog) אלקטרודות15. למרות ההבטחה שלהם, חוסר שיטות הרכבה מדרגיים הגביל את האימוץ הנפוץ של ננו-חומרים עבור אלקטרודות ממשק עצבי. ננו-חומרים מבוססי פחמן בפרט הם בדרך כלל הידרופובי, ובכך דורשים שימוש בחומרים מקצועיים16, חומצות סופר17, או פונקציונליזציה של פני השטח18 כדי ליצור בליטות מימיות עבור שיטות ייצור פתרונות עיבוד, בעוד שיטות חלופיות של הייצור, כגון התצהיר אדי כימי (cvd), בדרך כלל דורשים טמפרטורות גבוהות אשר אינם תואמים עם מצעים פולימריים רבים19,20,21 ,22

לאחרונה, מחלקה של דו מימדי (2D) ננו, המכונה MXenes, תוארה אשר מציעה שילוב יוצא דופן של מוליכות גבוהה, גמישות, קיבוליות נפחי, ו hydrophilicity הטבועה, מה שהופך אותם מחלקה מבטיח של ננו לצורך ממשק עצבי23. MXenes הם משפחה של carbides מתכת מעבר דו-מימדית ומתקנים המיוצרים באופן הנפוץ ביותר על ידי חריטה סלקטיבי של אלמנט משני סמנים שכבתית. אלה הם בדרך כלל שלבים MAX עם הנוסחה הכללית Mn + 1AXn, כאשר M הוא מתכת מעבר מוקדם, a היא קבוצה 12-16 האלמנט של הטבלה המחזורית, X הוא פחמן ו/או חנקן, ו n = 1, 2, או 324. פתיתי MXene דו-ממדיים מסיימים קבוצות פונקציונליות שיכולות לכלול הידרוקסיל (למטה), חמצן (או-או) או פלואור (למעלה). קבוצות אלה פונקציונליות להפוך MXenes מיסודם הידרופיפילית ולאפשר שינוי משטח גמיש או פונקציונליזציה. של המעמד הגדול של mxenes, Ti3C2 היה למדו בהרחבה ומאופיין25,26,27. Ti3C2 מראה קיבוליות במידה ניכרת גבוהה יותר (1,500 F/cm3)28 מאשר הופעל באמצעות הגרפיפן (~ 60-100 f/cm 3)29, קרביד הנגזר (180 f/cm3)30, ו גראפן סרטי ג’ל (~ 260 f/cm3)31. יתר על כן, Ti3ג2 מראה מוליכות אלקטרונית גבוהה במיוחד (~ 10,000 S/cm)32, ואת תאימות שלה הפגינו במספר מחקרים33,34,35,36. הקיבול הגבוה נפחי של Ti3C2 סרטים הוא יתרון עבור יישומים ביולוגיים חישה וגירוי, משום אלקטרודות המוצגים העברת טעינה קיבולי יכול למנוע תגובות הידרוליזה מזיקים.

הקבוצה שלנו הוכיחה לאחרונה גמיש, דק סרט Ti3C2 מערכי מיקרואלקטרודה, הכין באמצעות שיטות עיבוד פתרון, אשר מסוגלים להקליט הן מיקרו-electrocorticography (מיקרו-ecog) ו הפעילות עצבי התאיים בvivo עם גבוהה SNR36. אלקטרודות MXene אלה הראו עכבה מופחתת באופן משמעותי בהשוואה לגודל בהתאמה זהב (Au) אלקטרודות, אשר ניתן לייחס את המוליכות הגבוהה של MXene ואת השטח הגבוה של אלקטרודות. בפרוטוקול זה, אנו מתארים את השלבים המרכזיים עבור בדיית מערכים מיקרואלקטרודה מישורי של Ti3C2 mxene על מצעים פארילין-C גמיש וניצול אותם vivo עבור הקלטה מיקרו-ecog הפעיל. שיטה זו מנצלת את הטבע ההידרופיפילית של MXene, אשר מאפשר את השימוש בשיטות עיבוד הפתרון, כי הם פשוטים ומדרגיים תוך שאינם דורשים שימוש בחומרים מסורמים או חומצות על כדי להשיג השעיות יציבות מימית. זה קל של מעבד יכול לאפשר ייצור חסכוני של ביוחיישנים MXene בסולמות תעשייתיים, אשר כבר מגבלה גדולה לאימוץ נרחב של התקנים המבוססים על ננו פחמן אחרים. החדשנות המפתח בייצור אלקטרודה טמון בשימוש שכבת ההקרבה פולימריים כדי microxene לאחר הציפוי ספין, שיטה המותאמת מספרות על התמיסה המעובדת פולי (3, 4-אתיוליאדיטיתפסיטזיס):p ולי (פאין: PSS) מיקרואלקטרודות37, אך שלא תוארה בעבר לפנינג MXene. התכונות החשמליות יוצאת דופן של Ti3C2, ביחד עם מעבד שלה ומורפולוגיה דו-ממדית להפוך אותו לחומר מבטיח מאוד עבור ממשקים עצביים. בפרט, Ti3ג2 מציעה תוואי לקראת התגברות על הסחר הבסיסי בין האזור הגיאומטרי האלקטרודה ועכבה ממשק אלקטרוכימי, גורם מגביל עיקרי עבור ביצועי האלקטרודה מיקרו בקנה מידה. בנוסף, את הליך הייצור המתואר בפרוטוקול זה ניתן להתאים כדי לייצר מערכי אלקטרודה MXene בגדלים שונים וגאומטריות לתבניות הקלטה שונות, והוא יכול גם בקלות להתאים כדי לשלב סוגי דיו אחרים מוליך מלבד MXene.

Protocol

כל בהליכים vivo תאמו את המכון הלאומי לבריאות (NIH) מדריך לטיפול ושימוש בחיות מעבדה ואושרו על ידי הוועדה לטיפול בבעלי חיים מוסדיים (IACUC) של אוניברסיטת פנסילבניה. 1. סינתזה של Ti3C2 mxene הערה: הליכי התגובה המתוארים בסעיף זה מיועדים לשימוש בתוך מכסה כימי. ש…

Representative Results

לדוגמה נתונים מיקרו-ECoG שנרשמו במערך מיקרואלקטרודה MXene מוצג באיור 5. בעקבות היישום של מערך האלקטרודה על קליפת המוח, אותות פיזיולוגיים ברורים התבררו מיד על אלקטרודות ההקלטה, עם כ 1 mV משרעת אותות ECoG המופיעים על כל אלקטרודות MXene. ספקטרום הכוח של אותות אלה אישר את הנוכחות של שני מ?…

Discussion

סינתזה MXene והליך הדלאמנציה המתואר בפרוטוקול זה (HF/HCl/LiCl) נבנה מתוך גישה מתון חריטה אשר המועסקים אבל (באתרו HF) etchant בינוני26. גישה מתונה מאפשר Ti3C2 פתיתי (מספר יקרומטר בגודל לרוחב) כדי להיות מדלל באופן ספונטני במהלך הכביסה פעם אחת pH ~ 5-6 הושג. בהשוואה לחריטה עם HF בלבד, התוצא…

Divulgazioni

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

עבודה זו נתמכת על ידי המכונים הלאומיים לבריאות (מענק לא. R21-NS106434), האזרחים המאוחדים למחקר באפילפסיה פרס הטיסה, קרן משפחת מירנובסקי וניל וברברה סמזה (F.V.); תוכנית המלגות למחקר בוגר קרן המדע הארצי (הענקת לא. DGE-1845298 ל N.D. ו-בע); משרד המחקר הצבאי (הסכם שיתופי מספר W911NF-18-2-0026-ק); ועל ידי צבא ארצות הברית באמצעות תוכנית מדעי פני השטח יוזמה במרכז הביולוגי כימית של אדעץ (PE 0601102A פרוייקט VR9 כדי Y.G. ו ק). עבודה זו בוצעה בחלקו במרכז סינג לננוטכנולוגיה, אשר נתמכת על ידי הקרן הלאומית למדע ננוטכנולוגיה מתואמת התוכנית (NNCI-1542153).

Materials

00-90 screw McMaster-Carr 90910A630 Skull screw around which ground wire is wrapped
128ch stimulation/recording controller Intan Technologies A component of the neural recording system.
175 mL polypropylene (PP) conical centrifuge tubes Falcon REF: 352076 Used for washing
18 position 0.5 mm pitch ZIF connector Molex 505110-1892 Used to interface the flexible Parylene microelectrode array with the PCB adapter board.
18 position dual row male nano-miniature (.025"/.64mm) connector Omnetics Connector Corporation A79008-001 Used to interface the PCB adapter board to the recording headstage.
3ML Disposable Plastic Set Transfer Graduated Pipettes Rienar Rienar-3ML-20PCS Used for transferring etchant or MXene solutions
50 mL polyproylene (PP) concial centrifuge tube Falcon REF: 352070 Used for washing and size selection
Al etchant Type A Transene 060-0026000-QT For removing Al etch mask layer after final Parylene-C etch.
Aluminum Powder, -325 Mesh, 99.5% (metals basis), particle size < 44 µm Alfa Aesar CAS: 7429-90-5 Used for MAX synthesis
AutoCAD software Autodesk Inc. Design software for drawing photomasks. Free alternatives include DraftSight and LayoutEditor.
Buffered Oxide Etchant 6:1 JT Baker 1178-03 For removing SiO2 layer to expose MXene electrode contacts at the end of the fabrication procedure.
Buprenorphine SR Wildlife Pharmaceuticals Analgesia for rat surgery
Centrifuge Hermle Benchmark Z 446 Used for washing and size selection
Dexdomitor Midwest Veterinary Supply 193.13250.3 Anesthesia for rat surgery
Drill burr Fine Science Tools 19007-07 Burrs for drill
Electric drill Foredom K.1070 Micromotor drill for craniotomies
Electron beam evaporator Kurt J. Lesker Company Used to evaporate Ti, Au, and SiO2 during fabrication. Most university clean rooms have this or a similar tool.
Ground wire A-M Systems 781500 Bare silver wire
Headspace Vial, glass Supelco REF: 27298 Used for storing MXene solutions
Hydrochloric acid (12.1N) Fisher Scientific CAS: 7647-01-0 Corrosive; etchant material
Hydrofluoric Acid, (48-51% solution in H2O) Acros CAS: 7664-39-3 Etchant material
Jupiter II RIE system March Plasma Systems Inc. Planar RIE etching system used to etch the Parylene-C using O2 plasma. Most university clean rooms have a comparable planar RIE etching system.
Kapton standard polyimide tape, 1/4" DuPont Used to add thickness to the Au bonding pad region of the flexible Parylene microelectrode array for insertion into the ZIF connector.
Ketamine Hospital of the Univ. of Penn. Anesthesia for rat surgery
KLA P-7 Stylus Profilometer KLA Corporation Used the measure 2D profiles to confirm complete etching through the sacrificial parylene-C layer in step 2.4.2. Most university clean rooms have this or a comparable stylus profilometer tool.
Lithium chloride, 99% for analysis, anhydrous Acros CAS: 7447-41-8 Hygroscopic; delamination material
MA6 mask aligner Karl Suss Microtec AG Used to align each photomask to the pattern on the wafer and expose the wafer to UV light. Most university clean rooms have this or a similar tool.
Micro-90 cleaning solution International Products Corporation M-9050-12 Used as the anti-adhesive layer to enable removal of the sacrificial Parylene-C layer to pattern the MXene
NR71-3000p photoresist Futurrex Inc. NR71-3000p Negative photoresist used to define Ti/Au traces and MXene patterns in the devices.
Ophthalmic ointment Midwest Veterinary Supply 193.63200.3 To prevent corneal drying during surgery
Parylene deposition system Specialty Coating Systems Used to evaporate thin conformal films of Parylene-C
Parylene-C dimer Specialty Coating Systems 980130-c-01lbe Flexible polymer used as bottom and top passivating layers for the flexible MXene devices
Photomasks (chrome on soda lime glass) University of Pennsylvania Our photomasks were produced in the University clean room using a Heidelberg DWL66+ laser writer system, however several vendors manufacture photomasks from provided design files.
Povidone-iodine solution Medline MDS093901 To help prevent infection around scalp incision
Printed Circuit Board (PCB) Advanced Circuits Used to interface between the MXene electrode array and the measurement electronics such as the potentiostat and the Intan recording system. Advanced Circuits and other vendors manufacture and assemble PCBs based on the provided design files.
RD6 Developer Futurrex Inc. RD6 Developer Used to develop NR71-3000p negative photoresist following UV exposure
Reference 600 potentiostat Gamry Instruments Used to measure the electrodes' impedance to assess quality of the devices
Remover PG MicroChem Corp. G050200 Used to remove NR71-3000p following metal deposition to perform lift-off patterning
RHS2000 Stim SPI interface cable Intan Technologies A component of the neural recording system.
RHS2116 amplifier board Intan Technologies A component of the neural recording system.
Si wafers Wafer World 2885 Substrate for fabrication
Spin Coater Cost Effective Equipment For coating wafers with resists and applying the Micro-90 and MXene layers. Most university clean rooms have spin coaters.
Stereotaxic frame Kopf Instruments Model 902 For positioning the rat for neurosurgery
Teflon-coated magnetic stir bar Corning REF: 1233W95 Used to stir during etching and intercalation
Titanium carbide, 99.5% (metals basis), particle size ~2 µm Alfa Aesar CAS: 12070-08-5 Used for MAX synthesis
Titanium powder, -325 mesh, 99% (metals basis), particle size < 44µm Alfa Aesar CAS: 7440-32-6 Used for MAX synthesis
Ultrasonic bath sonicator Reynolds Tech For removing metal and photoresist particles during lift-off processes to pattern metals.
UV vis spectrophotometer ThermoScientific Evolution 201 Used to determine concentration and observe absorption peak
Zetasizer, Particle Size Analysis Malvern Panalytical Nano ZS Used to determine particle lateral size distibution
DOWNLOAD MATERIALS LIST

Riferimenti

  1. Ludwig, K. A., et al. Poly(3,4-ethylenedioxythiophene) (PEDOT) polymer coatings facilitate smaller neural recording electrodes. Journal of Neural Engineering. 8 (1), 014001 (2011).
  2. Polikov, V. S., Tresco, P. A., Reichert, W. M. Response of brain tissue to chronically implanted neural electrodes. Journal of Neuroscience Methods. 148 (1), 1-18 (2005).
  3. Lecomte, A., Descamps, E., Bergaud, C. A review on mechanical considerations for chronically-implanted neural probes. Journal of Neural Engineering. 15 (3), 031001 (2017).
  4. Castagnola, E., et al. Smaller, softer, lower-impedance electrodes for human neuroprosthesis: a pragmatic approach. Frontiers in Neuroengineering. 7, 8 (2014).
  5. Nguyen, J. K., et al. Mechanically-compliant intracortical implants reduce the neuroinflammatory response. Journal of Neural Engineering. 11 (5), 056014 (2014).
  6. Boehler, C., Stieglitz, T., Asplund, M. Nanostructured platinum grass enables superior impedance reduction for neural microelectrodes. Biomaterials. 67, 346-353 (2015).
  7. Petrossians, A., Whalen, J. J., Weiland, J. D., Mansfeld, F. Surface modification of neural stimulating/recording electrodes with high surface area platinum-iridium alloy coatings. 2011 Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society. , 3001-3004 (2011).
  8. Meyer, R. D., Cogan, S. F., Nguyen, T. H., Rauh, R. D. Electrodeposited iridium oxide for neural stimulation and recording electrodes. IEEE Transactions on Neural Systems and Rehabilitation Engineering. 9 (1), 2-11 (2001).
  9. Ferguson, J. E., Boldt, C., Redish, A. D. Creating low-impedance tetrodes by electroplating with additives. Sensors and Actuators A: Physical. 156 (2), 388-393 (2009).
  10. Kotov, N. A., et al. Nanomaterials for Neural Interfaces. Advanced Materials. 21 (40), 3970-4004 (2009).
  11. Keefer, E. W., Botterman, B. R., Romero, M. I., Rossi, A. F., Gross, G. W. Carbon nanotube coating improves neuronal recordings. Nature Nanotechnology. 3 (7), 434-439 (2008).
  12. Lu, Y., et al. Electrodeposited polypyrrole/carbon nanotubes composite films electrodes for neural interfaces. Biomaterials. 31 (19), 5169-5181 (2010).
  13. Green, R. A., Williams, C. M., Lovell, N. H., Poole-Warren, L. A. Novel neural interface for implant electrodes: improving electroactivity of polypyrrole through MWNT incorporation. Journal of Materials Science: Materials in Medicine. 19 (4), 1625-1629 (2008).
  14. Apollo, N. V., et al. Flexible Freestanding Neural Stimulation and Recording Electrodes Fabricated from Reduced Graphene Oxide. Advanced Functional Materials. 25 (23), 3551-3559 (2015).
  15. Lu, Y., Lyu, H., Richardson, A. G., Lucas, T. H., Kuzum, D. Flexible Neural Electrode Array Based-on Porous Graphene for Cortical Microstimulation and Sensing. Scientific Reports. 6 (1), 33526 (2016).
  16. Matarredona, O., et al. Dispersion of Single-Walled Carbon Nanotubes in Aqueous Solutions of the Anionic Surfactant NaDDBS. The Journal of Physical Chemistry B. 107 (48), 13357-13367 (2003).
  17. Ramesh, S., et al. Dissolution of Pristine Single Walled Carbon Nanotubes in Superacids by Direct Protonation. The Journal of Physical Chemistry B. 108 (26), 8794-8798 (2004).
  18. Kim, S. W., et al. Surface modifications for the effective dispersion of carbon nanotubes in solvents and polymers. Carbon. 50 (1), 3-33 (2012).
  19. Wang, M., et al. Nanotechnology and Nanomaterials for Improving Neural Interfaces. Advanced Functional Materials. 28 (12), 1700905 (2017).
  20. Wang, K., Fishman, H. A., Dai, H., Harris, J. S. Neural Stimulation with a Carbon Nanotube Microelectrode Array. Nano Letters. 6 (9), 2043-2048 (2006).
  21. Ansaldo, A., Castagnola, E., Maggiolini, E., Fadiga, L., Ricci, D. Superior Electrochemical Performance of Carbon Nanotubes Directly Grown on Sharp Microelectrodes. ACS Nano. 5 (3), 2206-2214 (2011).
  22. Nimbalkar, S., et al. Ultra-Capacitive Carbon Neural Probe Allows Simultaneous Long-Term Electrical Stimulations and High-Resolution Neurotransmitter Detection. Scientific Reports. 8, 6958 (2018).
  23. Anasori, B., Lukatskaya, M., Gogotsi, Y. 2D metal carbides and nitrides (MXenes) for energy storage. Nature Reviews Materials. 2, 16098 (2017).
  24. Anasori, B., Gogotsi, Y. . 2D Metal Carbides and Nitrides (MXenes): Structure, Properties and Applications. , (2019).
  25. Naguib, M., et al. Two-Dimensional Nanocrystals Produced by Exfoliation of Ti3AlC2. Advanced Materials. 23 (37), 4248-4253 (2011).
  26. Alhabeb, M., et al. Guidelines for Synthesis and Processing of Two-Dimensional Titanium Carbide (Ti3C2Tx MXene). Chemistry of Materials. 29 (18), 7633-7644 (2017).
  27. Ghidiu, M., Lukatskaya, M. R., Zhao, M. Q., Gogotsi, Y., Barsoum, M. W. Conductive two-dimensional titanium carbide ‘clay’ with high volumetric capacitance. Nature. 516 (7529), 78-81 (2014).
  28. Lukatskaya, M. R., et al. Ultra-high-rate pseudocapacitive energy storage in two-dimensional transition metal carbides. Nature Energy. 2, 17105 (2017).
  29. Zhu, Y., et al. Carbon-Based Supercapacitors Produced by Activation of Graphene. Science. 332 (6037), 1537-1541 (2011).
  30. Heon, M., et al. Continuous carbide-derived carbon films with high volumetric capacitance. Energy & Environmental Science. 4 (1), 135-138 (2011).
  31. Yang, X., Cheng, C., Wang, Y., Qiu, L., Li, D. Liquid-mediated dense integration of graphene materials for compact capacitive energy storage. Science. 341 (6145), 534-537 (2013).
  32. Zhang, C. J., et al. Transparent, Flexible, and Conductive 2D Titanium Carbide (MXene) Films with High Volumetric Capacitance. Advanced Materials. 29 (36), 1702678 (2017).
  33. Han, X., et al. 2D Ultrathin MXene-Based Drug-Delivery Nanoplatform for Synergistic Photothermal Ablation and Chemotherapy of Cancer. Advanced Healthcare Materials. 7 (9), 1701394 (2018).
  34. Dai, C., et al. Biocompatible 2D Titanium Carbide (MXenes) Composite Nanosheets for pH-Responsive MRI-Guided Tumor Hyperthermia. Chemistry of Materials. 29 (20), 8637-8652 (2017).
  35. Xu, B., et al. Ultrathin MXene-Micropattern-Based Field-Effect Transistor for Probing Neural Activity. Advanced Materials. 28 (17), 3333-3339 (2016).
  36. Driscoll, N., et al. Two-Dimensional Ti3C2 MXene for High-Resolution Neural Interfaces. ACS Nano. 12 (10), 10419-10429 (2018).
  37. Sessolo, M., et al. Easy-to-Fabricate Conducting Polymer Microelectrode Arrays. Advanced Materials. 25 (15), 2135-2139 (2013).
  38. Shuck, C. E., et al. Effect of Ti3AlC2 MAX Phase on Structure and Properties of Resultant Ti3C2Tx MXene. ACS Applied Nano Materials. 2 (6), 3368-3376 (2019).
  39. Hantanasirisakul, K., et al. Fabrication of Ti3C2Tx MXene Transparent Thin Films with Tunable Optoelectronic Properties. Advanced Electronic Materials. 2 (6), 1600050 (2016).
  40. Xu, B., et al. Ultrathin MXene-Micropattern-Based Field-Effect Transistor for Probing Neural Activity. Advanced Materials. 28 (17), 3333-3339 (2016).
  41. Zhang, C., et al. Additive-free MXene inks and direct printing of micro-supercapacitors. Nature Communications. 10 (1), 1795 (2019).
  42. Quain, E., et al. Direct Writing of Additive-Free MXene-in-Water Ink for Electronics and Energy Storage. Advanced Materials Technologies. 4 (1), 1800256 (2019).
  43. Salles, P., Quain, E., Kurra, N., Sarycheva, A., Gogotsi, Y. Automated Scalpel Patterning of Solution Processed Thin Films for Fabrication of Transparent MXene Microsupercapacitors. Small. 14 (44), 1802864 (2018).

Tags

Ti3C2 MXeneMicroelectrode ArrayNeural RecordingMetallic ConductivityMicropatterningTitanium Aluminum CarbideEtchingIntercalationDelaminationSize Selection
check_url/it/60741?article_type=t

Play Video
PDF
DOI
DOWNLOAD MATERIALS LIST
Citazione di questo articolo
Driscoll, N., Maleski, K., Richardson, A. G., Murphy, B., Anasori, B., Lucas, T. H., Gogotsi, Y., Vitale, F. Fabrication of Ti3C2 MXene Microelectrode Arrays for In Vivo Neural Recording. J. Vis. Exp. (156), e60741, doi:10.3791/60741 (2020).
Scarica citazione
Ristampe e autorizzazioni

View Video

✖

To prove you're not a robot, please enter the text in the image below

CAPTCHA Image
Play CAPTCHA Audio
Refresh Image