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

In Vivo Nöral Kayıt için Ti3C2 MXen Mikroelektrot Dizilerinin İmalatı

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

Burada Ti3C2 MXene mikroelektrot dizileri imal etmek ve in vivo nöral kayıt için bunları kullanmak için bir yöntem açıklar.

Abstract

İmplante edilebilir mikroelektrot teknolojileri yaygın beyin hastalığı ve yaralanma nöral temelleri daha derin bir anlayış elde etmek için mikro ölçekte nöral dinamikleri açıklamak için kullanılmıştır. Elektrotlar tek tek hücrelerin ölçeğine göre minyatürleştirilince, arayüz empedansındaki artış kaydedilen sinyallerin kalitesini sınırlar. Ayrıca, konvansiyonel elektrot malzemeleri sert, elektrot ve çevresindeki beyin dokusu arasında önemli bir mekanik uyumsuzluk ile sonuçlanan, sonunda cihaz performansının bozulmasına yol açan inflamatuar bir yanıt ortaya çıkarır. Bu zorlukları gidermek için, sulu dağılımlarda son derece yüksek hacimsel kapasitans, elektriksel iletkenlik, yüzey işlevselliği ve işlenebilirlik sağlayan yakın zamanda keşfedilmiş bir nanomalzeme olan Ti3C2 MXene’ye dayalı esnek mikroelektrotlar imal etmek için bir süreç geliştirdik. Ti3C2 MXene mikroelektrotların esnek dizileri, Ti3C2 MXene filmlerinin yüksek iletkenliği ve yüksek özgül yüzey alanı nedeniyle son derece düşük empedansa sahiptir ve nöronal aktiviteyi kaydetmek için son derece hassas oldukları kanıtlanmıştır. Bu protokolde, Ti3C2 MXene’nin esnek polimerik yüzeylerüzerindeki mikroelektrot dizilerine mikrodesenleme için yeni bir yöntemi anlatmaktadır ve in vivo mikro-elektrokortikografi kaydı için kullanımlarını ana hatlar. Bu yöntem, biyoelektronikteki diğer uygulamalar için mxene elektrot dizileri veya geometri oluşturmak için kolayca genişletilebilir ve ti3C2 MXene’nin yanı sıra diğer iletken mürekkeplerle de kullanıma uyarlanabilir. Bu protokol, çözelti bazlı iletken mürekkeplerden mikroelektrotların basit ve ölçeklenebilir bir şekilde üretilmesini sağlar ve özellikle hidrofilik Ti3C2 MXene’nin benzersiz özelliklerinin, yüksek sadakatli nöral mikroelektrotlar için karbon bazlı nanomalzemelerin yaygın olarak benimsenmesini engelleyen engellerin çoğunu nağmeden aşmalarını sağlar.

Introduction

Nöral devrelerin altında yatan temel mekanizmaları ve dinamiklerinin hastalık veya yaralanmada nasıl değiştiğini anlamak, çok çeşitli nörolojik ve nöromüsküler bozukluklar için etkili tedavi geliştirmek için kritik bir hedeftir. Mikroelektrot teknolojileri ince mekansal ve zamansal ölçeklerde nöral dinamikleri açıklamak için yaygın olarak kullanılmaktadır. Ancak, mikro ölçekli elektrotlardan yüksek sinyal-gürültü oranı (SNR) ile kararlı kayıtların elde edilmesi özellikle zor olmuştur. Elektrotların boyutları hücresel ölçeğe yaklaştıkça, elektrot empedansındaki artış sinyal kalitesini düşürür1. Ayrıca, çok sayıda çalışma, konvansiyonel silikon ve metal elektronik malzemelerden oluşan katı elektrotların nöral dokuda önemli hasar ve inflamasyon ürettiğini göstermiştir, bu da uzun süreli kayıt için kullanışlılığını sınırlar2,3,4,5. Bu gerçekler göz önüne alındığında, elektrot-doku arabirim empedansını azaltabilen ve yumuşak ve esnek form faktörlerine dahil edilebilen yeni malzemelerle mikroelektrotların geliştirilmesine büyük ilgi gösterilmiştir.

Elektrot-doku arabirim empedansını azaltmak için yaygın olarak kullanılan yöntemlerden biri, hücre dışı sıvıdaki iyonik türlerin elektrotla veya elektrotun “etkili yüzey alanı” ile etkileşebileceği alanı artırmaktır. Bu nanopatterning ile elde edilebilir6, yüzey pürüzlü7, veya gözenekli katkı maddeleri ile elektrokaplama8,9. Nanomalzemeler bu alanda önemli bir ilgi kazanmıştır çünkü özünde yüksek spesifik yüzey alanları ve uygun elektriksel ve mekanik özelliklerin benzersiz kombinasyonları10sunuyoruz. Örneğin, karbon nanotüpler önemli ölçüde elektrot empedansı azaltmak için bir kaplama olarak kullanılmıştır11,12,13, grafen oksit yumuşak içine işlenmiş, esnek serbest duran prob elektrotlar14, ve lazer-pyrolizeded poroz grafen esnek için kullanılmıştır, düşük empedanmikro-elektrokortikografi (mikro-ECoG) elektrotlar15. Onların sözüne rağmen, ölçeklenebilir montaj yöntemlerinin eksikliği nöral ara elektrotlar için nanomalzemelerin yaygın benimsenmesini sınırlamıştır. Karbon bazlı nanomalzemeler özellikle hidrofobik, ve böylece yüzey aktif madde kullanımı gerektirir16, superacids17, veya yüzey işlevselleştirme18 çözüm işleme üretim yöntemleri için sulu dağılımlar oluşturmak için, üretim alternatif yöntemler, kimyasal buhar birikimi gibi (CVD), genellikle birçok polimerik substratlar 19 ile uyumsuz yüksek sıcaklıklar gerektirir19,20,21 ,22.

Son zamanlarda, iki boyutlu bir sınıf (2D) nanomalzemeler, MXenes olarak bilinen, yüksek iletkenlik olağanüstü bir kombinasyon sunuyor tarif edilmiştir, esneklik, hacimsel kapasitans, ve doğal hidrofilitit, onları nöral interfacing elektrotlar için nanomalzemelerin umut verici bir sınıf yapma23. MXenes 2D geçiş metal karbürler ve nitrides en yaygın katmanlı öncüllerden A elemanı oyma tarafından üretilen bir ailedir. Bunlar genellikle Mn+1AXngenel formülü ile MAX fazlarıdır, M erken geçiş metalidir, A periyodik tablonun 12−16 grubudur, X karbon ve/veya azottur ve n = 1, 2 veya 324. İki boyutlu MXen gevreği hidroksil (−OH), oksijen (−O) veya flor (−F) içerebilen yüzey terminatör fonksiyonel gruplara sahiptir. Bu fonksiyonel gruplar MXenes doğal hidrofilik yapmak ve esnek yüzey modifikasyonu veya işlevselleştirme sağlar. MXenes büyük sınıf, Ti3C2 en kapsamlı çalışılan ve karakterize olmuştur 25,26,27. Ti3C2 oldukça yüksek hacimsel kapasitans gösterir (1,500 F/cm3)28 aktif grafen daha (~60−100 F/cm3)29, karbür türetilmiş karbonlar (180 F / cm3)30, ve grafen jel filmler (~ 260 F / cm3)31. Ayrıca, Ti3C2 son derece yüksek elektronik iletkenlik gösterir (~ 10,000 S / cm)32, ve biyouyumluluk çeşitli çalışmalarda gösterilmiştir33,34,35,36. Ti3C2 filmlerinin yüksek hacimsel kapasitansi biyolojik algılama ve stimülasyon uygulamaları için avantajlıdır, çünkü kapasitif yük transferi sergileyen elektrotlar potansiyel olarak zararlı hidroliz reaksiyonlarını önleyebilir.

Grubumuz son zamanlarda esnek göstermiştir, ince film Ti3C2 mikroelektrot dizileri, çözüm işleme yöntemleri kullanılarak hazırlanan, hangi mikro-elektrokortikografi kayıt yeteneğine sahiptir (mikro-ECoG) ve intrakortikal nöronal spiking aktivitesi in vivo yüksek SNR36ile. Bu MXene elektrotlar, MXen’in yüksek iletkenliğine ve elektrotların yüksek yüzey alanına atfedilebilir boyut uyumlu altın (Au) elektrotlara göre önemli ölçüde azalmış empedans gösterdi. Bu protokolde, ti3C2 MXene düzlemsel mikroelektrot dizilerinin esnek parilen-C yüzeyleri üzerinde üretilmesi ve intraoperatif mikro-ECoG kaydı için in vivo kullanılması nın temel adımlarını açıklıyoruz. Bu yöntem, sabit sulu süspansiyonlar elde etmek için yüzey aktif maddeler veya süperasitler kullanımını gerektirmeyen basit ve ölçeklenebilir çözüm işleme yöntemlerinin kullanımını mümkün kılan MXene hidrofilik doğası yararlanır. Bu işlenebilirlik kolaylığı, diğer karbon nanomalzemelere dayalı cihazların yaygın olarak benimsenmesi için önemli bir sınırlama olan endüstriyel ölçeklerde MXene biyosensörlerinin uygun maliyetli üretimine olanak sağlayabilir. Elektrot imalatındaki en önemli yenilik, çözelti işlenmiş poli (3,4-etilenedioxythiophene):poly (stiren sülfonat) (PEDOT:PSS) mikroelektrotlar37, ancak daha önce desen Mxene sonra mxen mikrodesen bir kurban polimerik tabaka kullanımı yatıyor MXene sonra- çözüm işlenmiş poli (3,4-etilenedioxythiophene) literatürden uyarlanmış bir yöntem. Ti3C2’ninolağanüstü elektriksel özellikleri, işlenebilirliği ve 2D morfolojisi ile birleştiğinde onu sinirsel arayüzler için çok umut verici bir malzeme haline getirmektedir. Özellikle, Ti3C2 elektrot geometrik alan ve elektrokimyasal arayüz empedansı arasındaki temel trade-off üstesinden gelmek için bir yol sunuyor, mikro ölçekli elektrot performansı için birincil sınırlayıcı faktör. Ayrıca, bu protokolde açıklanan üretim prosedürü farklı kayıt paradigmaları için farklı boyutlarda ve geometrilerde MXene elektrot dizileri üretmek için uyarlanabilir ve ayrıca kolayca MXene yanı sıra diğer iletken mürekkepleri dahil etmek için uyarlanabilir.

Protocol

Tüm in vivo prosedürler Ulusal Sağlık Enstitüleri (NIH) Bakım ve Laboratuvar Hayvanları Kullanımı Kılavuzu uygun ve Pennsylvania Üniversitesi Kurumsal Hayvan Bakım ve Kullanım Komitesi (IACUC) tarafından onaylandı. 1. Ti3C2 MXen sentezi NOT: Bu bölümde açıklanan reaksiyon prosedürleri kimyasal bir duman başlığı içinde kullanılmak üzere tasarlanmıştır. Bu prosedürde yer alan yıkama adımları dengeli santri…

Representative Results

MXene mikroelektrot dizisinde kaydedilen örnek mikro-ECoG verileri Şekil 5’tegösterilmiştir. Elektrot dizisinin kortekse uygulanmasından sonra, kayıt elektrotlarında net fizyolojik sinyaller hemen görüldü ve tüm MXen elektrotlarda yaklaşık 1 mV genlikLi ECoG sinyalleri görüldü. Bu sinyallerin güç spektrumları ketamin-deksmetomidin anestezi altında sıçanlarda sık lıkla gözlenen iki beyin ritminin varlığını doğruladı: 1−2 Hz yavaş salınımlar ve γ salınıml…

Discussion

Bu protokolde tanımlanan MXene sentezi ve delaminasyon prosedürü (HF/HCl/LiCl) lif/hcl (in situ HF) etchant medium26’yıçalıştıran MILD gravür yaklaşımından oluşturulmuştur. MILD yaklaşımı, pH ~5−6’ya ulaşıldıktan sonra yıkama sırasında büyük Ti3C2 pulların (yanal boyutta birkaç μm) kendiliğinden delaminated olmasını sağlar. Sadece HF ile aşındırma ile karşılaştırıldığında, bu elektronik iletkenlik ve kimyasal stabilite gibi daha y?…

Divulgazioni

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Bu çalışma Ulusal Sağlık Enstitüleri tarafından desteklenmiştir (hibe no. R21-NS106434), Epilepsi Araştırma için Birleşik Vatandaşlar Uçuş Ödülü, Mirowski Aile Vakfı ve Neil ve Barbara Smit (F.V.); Ulusal Bilim Vakfı Lisansüstü Araştırma Bursu Programı (hibe no. DGE-1845298′ den N.D. ve B.M.’ye; Ordu Araştırma Ofisi (Kooperatif Sözleşmesi No: W911NF-18-2-0026 to K.M.); ve Edgewood Kimyasal Biyolojik Merkezi’nde Yüzey Bilimi Girişimi Programı (PE 0601102A Proje VR9 YG ve KM) aracılığıyla ABD Ordusu tarafından. Bu çalışma kısmen Ulusal Bilim Vakfı Ulusal Nanoteknoloji Eşgüdümlü Altyapı Programı (NNCI-1542153) tarafından desteklenen Singh Nanoteknoloji Merkezi’nde gerçekleştirilmiştir.

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