Name: syringe-injectable mesh electronics for stable chronic rodent electrophysiology
Uploaded: 2018-07-21T14:30:00
Duration: 9 min 58 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Syringe-injectable Mesh Electronics for Stable Chronic Rodent Electrophysiology at JoVE.com

C.M.L. 지원 공군 사무실의 과학적 연구 (FA9550-14-1-0136), 하버드 대학 물리 과학 및 엔지니어링 가속기 상을, 그리고 국립 연구소의 건강 감독의 개척자 상 (가이 작품의 인정 1DP1EB025835-01). T.G.S. 국가 방위 과학 & 공학 대학원 친교 (NDSEG) 프로그램을 통해 국방부 (국방부)에 의해 지원 인정. G.H. 노화 국립 보건원의 국립 연구소에서 독립 상 (부모 K99/R00) 미국 심장 협회 (16POST27250219) 및 통로에서 친목 지원을 인정합니다. 이 작업 수행 되었다 일부 하버드 대학 센터에 대 한 나노 시스템 (CNS), 구성원의는 국가 나노기술 조정 인프라 네트워크 (NNCI), NSF ECCS 보너스 번호 아래 국립 과학 재단에 의해 지원 되는 1541959입니다.

<ol>
	<li>Lopes da Silva, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=EEG+and+MEG:+relevance+to+neuroscience.">EEG and MEG: relevance to neuroscience.</a> Neuron. 80 (5), 1112-1128 (2013).</li><li>Logothetis, N. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=What+we+can+do+and+what+we+cannot+do+with+fMRI.">What we can do and what we cannot do with fMRI.</a> Nature. 453 (7197), 869-878 (2008).</li><li>Seymour, J. P., Wu, F., Wise, K. D., Yoon, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=State-of-the-art+MEMS+and+microsystem+tools+for+brain+research.">State-of-the-art MEMS and microsystem tools for brain research.</a> Microsystems &amp; Nanoengineering. 3, 16066 (2017).</li><li>Buzsaki, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Rhythms of the Brain. , (2006).</li><li>Khodagholy, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=NeuroGrid:+recording+action+potentials+from+the+surface+of+the+brain.">NeuroGrid: recording action potentials from the surface of the brain.</a> Nature Neuroscience. , (2014).</li><li>Hamel, E. J., Grewe, B. F., Parker, J. G., Schnitzer, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cellular+level+brain+imaging+in+behaving+mammals:+an+engineering+approach.">Cellular level brain imaging in behaving mammals: an engineering approach.</a> Neuron. 86 (1), 140-159 (2015).</li><li>Jun, J. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fully+integrated+silicon+probes+for+high-density+recording+of+neural+activity.">Fully integrated silicon probes for high-density recording of neural activity.</a> Nature. 551 (7679), 232-236 (2017).</li><li>Berenyi, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Large-scale,+high-density+(up+to+512+channels)+recording+of+local+circuits+in+behaving+animals.">Large-scale, high-density (up to 512 channels) recording of local circuits in behaving animals.</a> Journal of Neurophysiology. 111 (5), 1132-1149 (2014).</li><li>Scholvin, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Close-Packed+Silicon+Microelectrodes+for+Scalable+Spatially+Oversampled+Neural+Recording.">Close-Packed Silicon Microelectrodes for Scalable Spatially Oversampled Neural Recording.</a> IEEE Transactions on Biomedical Engineering. 63 (1), 120-130 (2016).</li><li>Schiller, P. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Central+Visual+System.">The Central Visual System.</a> Vision Research. 26 (9), 1351-1386 (1986).</li><li>Benabid, A. L., Chabardes, S., Mitrofanis, J., Pollak, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Deep+brain+stimulation+of+the+subthalamic+nucleus+for+the+treatment+of+Parkinson's+disease.">Deep brain stimulation of the subthalamic nucleus for the treatment of Parkinson's disease.</a> The Lancet Neurology. 8 (1), 67-81 (2009).</li><li>Hochberg, L. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reach+and+grasp+by+people+with+tetraplegia+using+a+neurally+controlled+robotic+arm.">Reach and grasp by people with tetraplegia using a neurally controlled robotic arm.</a> Nature. 485 (7398), 372-375 (2012).</li><li>Lebedev, M. A., Nicolelis, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Brain-Machine+Interfaces:+From+Basic+Science+to+Neuroprostheses+and+Neurorehabilitation.">Brain-Machine Interfaces: From Basic Science to Neuroprostheses and Neurorehabilitation.</a> Physiological Reviews. 97 (2), 767-837 (2017).</li><li>Polikov, V. S., Tresco, P. A., Reichert, W. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Response+of+brain+tissue+to+chronically+implanted+neural+electrodes.">Response of brain tissue to chronically implanted neural electrodes.</a> Journal of Neuroscience Methods. 148 (1), 1-18 (2005).</li><li>Perge, J. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Intra-day+signal+instabilities+affect+decoding+performance+in+an+intracortical+neural+interface+system.">Intra-day signal instabilities affect decoding performance in an intracortical neural interface system.</a> Journal of Neural Engineering. 10 (3), 036004 (2013).</li><li>Hong, G., Yang, X., Zhou, T., Lieber, C. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mesh+electronics:+a+new+paradigm+for+tissue-like+brain+probes.">Mesh electronics: a new paradigm for tissue-like brain probes.</a> Current Opinion in Neurobiology. 50, 33-41 (2017).</li><li>Dai, X., Hong, G., Gao, T., Lieber, C. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mesh+Nanoelectronics:+Seamless+Integration+of+Electronics+with+Tissues.">Mesh Nanoelectronics: Seamless Integration of Electronics with Tissues.</a> Accounts of Chemical Research. 51 (2), 309-318 (2018).</li><li>Feiner, R., Dvir, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tissue-electronics+interfaces:+from+implantable+devices+to+engineered+tissues.">Tissue-electronics interfaces: from implantable devices to engineered tissues.</a> Nature Reviews Materials. 3 (1), 17076 (2017).</li><li>Kandel, E. R., Schwartz, J. H., Jessell, T. M., Siegelbaum, S. A., Hudspeth, A. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Principles of Neural Science. , (2013).</li><li>Rousche, P. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Flexible+polyimide-based+intracortical+electrode+arrays+with+bioactive+capability.">Flexible polyimide-based intracortical electrode arrays with bioactive capability.</a> IEEE Transactions on Biomedical Engineering. 48 (3), 361-371 (2001).</li><li>Liu, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Syringe-injectable+electronics.">Syringe-injectable electronics.</a> Nature Nanotechnology. 10 (7), 629-636 (2015).</li><li>Kasthuri, N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Saturated+Reconstruction+of+a+Volume+of+Neocortex.">Saturated Reconstruction of a Volume of Neocortex.</a> Cell. 162 (3), 648-661 (2015).</li><li>Saxena, T., Bellamkonda, R. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+sensor+web+for+neurons.">A sensor web for neurons.</a> Nature Materials. 14, 1190-1191 (2015).</li><li>Xie, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Three-dimensional+macroporous+nanoelectronic+networks+as+minimally+invasive+brain+probes.">Three-dimensional macroporous nanoelectronic networks as minimally invasive brain probes.</a> Nature Materials. 14 (12), 1286-1292 (2015).</li><li>Hong, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Syringe+Injectable+Electronics:+Precise+Targeted+Delivery+with+Quantitative+Input/Output+Connectivity.">Syringe Injectable Electronics: Precise Targeted Delivery with Quantitative Input/Output Connectivity.</a> Nano Letters. 15 (10), 6979-6984 (2015).</li><li>Zhou, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Syringe-injectable+mesh+electronics+integrate+seamlessly+with+minimal+chronic+immune+response+in+the+brain.">Syringe-injectable mesh electronics integrate seamlessly with minimal chronic immune response in the brain.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences. 114 (23), 5894-5899 (2017).</li><li>Fu, T. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Stable+long-term+chronic+brain+mapping+at+the+single-neuron+level.">Stable long-term chronic brain mapping at the single-neuron level.</a> Nature Methods. 13 (10), 875-882 (2016).</li><li>Fu, T. M., Hong, G., Viveros, R. D., Zhou, T., Lieber, C. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Highly+scalable+multichannel+mesh+electronics+for+stable+chronic+brain+electrophysiology.">Highly scalable multichannel mesh electronics for stable chronic brain electrophysiology.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences. 114 (47), E10046-E10055 (2017).</li><li>Schuhmann, T. G., Yao, J., Hong, G., Fu, T. M., Lieber, C. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Syringe-Injectable+Electronics+with+a+Plug-and-Play+Input/Output+Interface.">Syringe-Injectable Electronics with a Plug-and-Play Input/Output Interface.</a> Nano Letters. 17 (9), 5836-5842 (2017).</li><li>Geiger, B. M., Frank, L. E., Caldera-Siu, A. D., Pothos, E. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Survivable+stereotaxic+surgery+in+rodents.">Survivable stereotaxic surgery in rodents.</a> Journal of Visualized Experiments. (20), (2008).</li><li>Kirby, E. D., Jensen, K., Goosens, K. A., Kaufer, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Stereotaxic+surgery+for+excitotoxic+lesion+of+specific+brain+areas+in+the+adult+rat.">Stereotaxic surgery for excitotoxic lesion of specific brain areas in the adult rat.</a> Journal of Visualized Experiments. (65), e4079 (2012).</li><li>Gage, G. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Surgical+implantation+of+chronic+neural+electrodes+for+recording+single+unit+activity+and+electrocorticographic+signals.">Surgical implantation of chronic neural electrodes for recording single unit activity and electrocorticographic signals.</a> Journal of Visualized Experiments. (60), (2012).</li><li>. Lab Animal Research. Rodent Handling and Restraint Techniques Available from: <a target="_blank" href="https://www.jove.com/science-education/10221/rodent-handling-and-restraint-techniques">https://www.jove.com/science-education/10221/rodent-handling-and-restraint-techniques</a> (2018)</li><li>Evilsizor, M. N., Ray-Jones, H. F., Lifshitz, J., Ziebell, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Primer+for+immunohistochemistry+on+cryosectioned+rat+brain+tissue:+example+staining+for+microglia+and+neurons.">Primer for immunohistochemistry on cryosectioned rat brain tissue: example staining for microglia and neurons.</a> Journal of Visualized Experiments. 10 (99), e52293 (2015).</li><li>Sodagar, A. M., Perlin, G. E., Yao, Y., Najafi, K., Wise, K. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+Implantable+64-Channel+Wireless+Microsystem+for+Single-Unit+Neural+Recording.">An Implantable 64-Channel Wireless Microsystem for Single-Unit Neural Recording.</a> IEEE Journal of Solid-State Circuits. 44 (9), 2591-2604 (2009).</li><li>Wentz, C. T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+wirelessly+powered+and+controlled+device+for+optical+neural+control+of+freely-behaving+animals.">A wirelessly powered and controlled device for optical neural control of freely-behaving animals.</a> Journal of Neural Engineering. 8 (4), 046021 (2011).</li><li>Harrison, R. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Wireless+neural+recording+with+single+low-power+integrated+circuit.">Wireless neural recording with single low-power integrated circuit.</a> IEEE Transactions on Neural Systems and Rehabilitation Engineering. 17 (4), 322-329 (2009).</li><li>Landa, N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+injectable+alginate+implant+on+cardiac+remodeling+and+function+after+recent+and+old+infarcts+in+rat.">Effect of injectable alginate implant on cardiac remodeling and function after recent and old infarcts in rat.</a> Circulation. 117 (11), 1388-1396 (2008).</li><li>Griffin, D. R., Weaver, W. M., Scumpia, P. O., Di Carlo, D., Segura, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Accelerated+wound+healing+by+injectable+microporous+gel+scaffolds+assembled+from+annealed+building+blocks.">Accelerated wound healing by injectable microporous gel scaffolds assembled from annealed building blocks.</a> Nature Materials. 14 (7), 737-744 (2015).</li><li>Zhang, A., Lieber, C. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nano-Bioelectronics.">Nano-Bioelectronics.</a> Chemical Reviews. 116 (1), 215-257 (2016).</li><li>Zhou, W., Dai, X., Lieber, C. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Advances+in+nanowire+bioelectronics.">Advances in nanowire bioelectronics.</a> Reports on Progress in Physics. 80 (1), 016701 (2017).</li><li>Dai, X., Zhou, W., Gao, T., Liu, J., Lieber, C. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Three-dimensional+mapping+and+regulation+of+action+potential+propagation+in+nanoelectronics-innervated+tissues.">Three-dimensional mapping and regulation of action potential propagation in nanoelectronics-innervated tissues.</a> Nature Nanotechnology. 11 (9), 776-782 (2016).</li></ol>

저자는 공개 없다.

제조 및 메쉬 제품의 사용에서 모든 단계는 중요 하다, 하지만 몇 가지 특히 중요 하다. 그들의 웨이퍼에서 메쉬 전자를 방출 하기 전에 쉽게 수성 해결책 (단계 1.6.1)에 정지 하는 메시를 만들기 위해 표면 산화에 필수적 이다. 큰 볼륨을 요구 하는 경우이 단계를 생략, 메시 일반적으로 물, 바늘에 로드 하기 어렵게 그들의 표면에 부동 만약 그들이 로드할 수 있습니다, 그들은 종종 유리 바늘의 측면에 충실, (> 100 µ L) 주입을 위해. 릴리스, 그러므로, 일반적으로 의미는 메시를 사용할 수 없습니다 하기 전에 표면 산화를 실패 하 고 제조는 처음부터 다시 수행 해야 합니다. 또 다른 중요 한 단계는 구 부리는 메쉬 전자 "줄기" (단계 4.3) 인터페이스 I/O 동안 ~ 90 °. 각도가 90 ° 보다 작은 경우 다음 모든 32 I/O 패드 맞지 않습니다 ZIF 커넥터; 일부 삽입, 연결 된 전극의 수를 줄일 수 있도록 끝을 잘라 수 있을 것 이다. 프로세스 속보에서 줄기를 방지 하기 위해 부드럽게 또한 수행 합니다.
메쉬 기기 설계는 포토를 수정 하 고 그림 2에 설명 된 동일한 제조 절차를 사용 하 여 다양 한 응용 프로그램에 대 한 사용자 지정할 수 수 있습니다. 예를 들어 그림 9 에 데이터를 기록 하는 데 사용 하는 메쉬 전자 프로브 32 기록 전극을 마우스 해 마 및 기본 somatosensory 피 질 해야 하도록 설계 되었습니다, ultraflexible 메시 내에서 전극 배치 될 수 있습니다. 거의 모든 두뇌 지구를 대상으로 선택 또는 자극에 대 한 더 큰 전극 통합된27일 수 있다. 동일한 기본 메쉬 구조 및 제작 절차를 유지 하지만 전극 배치 및 디자인 연구의 요구에 맞게 조정 됩니다. 그러나 수 사관 주의 한다,, 그리고 항상 테스트 수정된 디자인 의도 바늘을 통해 쉽게 주입 수는. 메쉬 전자의 벤딩 기계에 작은 변화는 injectability에 상당한 효과 가질 수 있습니다. 1 개의 그런 보기는 가로 및 세로 수-8 리본 사이의 45 ° 각도 손 쉽 세 주입 수 메쉬 전자 프로브를 하지만 90 ° 각도 crumples 바늘21를 나 막 신을 한 결과입니다.
기록 전극의 임피던스를 측정 하는 것은 문제 해결에 유용 합니다. 20 µ m 직경 원형 Pt 전극 근처 PBS29x 1에서 또는 vivo에서 1 kHz의 주파수에서 1 m ω 임피던스 크기가 있어야 합니다. 이것 보다 훨씬 더 큰 임피던스 전극 노출 되지, 감광 제 잔여물과 오염 된 경우 발생할 수 있습니다 또는 하지 전기적 연결을 의미 합니다. 후자의 경우, 예를 들어 먼지 사진 마스크에 Au에서 분리에 결과 인터커넥트, PL 동안 또는 메쉬 I/O 패드 중 I/O 인터페이스 중 ZIF 커넥터 핀 접촉 하지는 발생할 수 있습니다. 임피던스 크기 절반 예상 값 채널 서로 병렬로 두 전극 임피던스의 회로 만드는 인접 한 누전 될 수 있습니다 제안 합니다. 측정 된 임피던스 값 가이드로 문제 해결; 하는 동안 동작 메쉬 전자 프로브 광학 현미경과 결합, 문제의 원인을 수 있습니다 일반적으로 식별 및 적절 하 게 수정 다음 제조 실행 또는 I/O 인터페이스 시도.
급성 연구 주사기-주 사용 메쉬 전자를 사용 하 여 제한 됩니다 단일 단위 급격히 활동 일반적으로 하지 1 주 포스트 주입27까지 관찰에 비록 최근 작품 (미 발표)이이 문제는 쉽게 극복 하기 보여줍니다. 메쉬는 급상승 활동 보고 하는 데 필요한 시간의 주요 결정 요인 디자인,이 기간 동안 조직 손상의 정도 영향을 미칠 메쉬 전자, 함께 두뇌와 주입, 사용 하는 바늘의 직경에 주입 액체의 볼륨 있는 주입 하 고 치유의 속도입니다. 대형 주입 볼륨 메시 전자 방출 이전에 Ni 현상;에서 산소 플라즈마로 처리 되지 않습니다 경우 필요할 수 있습니다. 메쉬 친수성 인 경우 즉, 그것은 유리 바늘을 준수 수 있습니다. 때때로, 메시 어려울 삽입 하는 기계를 절곡 이어질 결함이 있다. 메쉬 전자 로드 하는 동안 그것은 그 메쉬는 쉽고 원활 하 게 내에서 이동 바늘 ( 보충 비디오 1에서 같이) 확인 하는 것이 중요. 그렇지 않으면, 다른 메쉬 전자 프로브를 사용 해야 합니다. 원활한 신경 인터페이스에 대 한 최상의 결과 주입된 메쉬 길이 4 m m 당 10-50 µ L의 이상적인 주입 볼륨 달성 될 것입니다. 최근 결과 미세한 메쉬 전자 프로브를 주입 또는 주입 (급성 측정) 후 급상승 하는 단일 단위에서 관찰 될 수 있다 작은 직경 모 세관 바늘 (150 µ m 내부 직경, 250 µ m 외부 직경 작은) 표시 통해 더 긴 시간. 마스크 디자인 파일 이러한 미세한 메쉬 구조에 대 한 요청에 의해 또는 리소스 웹 사이트에서 사용할 수 있는 meshelectronics.org. 우리가 우리의 vivo에서 메쉬 주입 절차의 수익률은 150 µ m 내부 직경 (250 µ m 외부 직경 더 최근 작업에 대 한 80-90%에 가까운 약 70%, 수 400 µ m 내부 직경 (650 µ m 외부 직경) 바늘을 사용 하 여 전체 수익률 추정 ) 바늘. 실패에 대 한 가장 일반적인 이유는 (1) 메시 부드럽게, 주사 하지 않는다 두뇌, 필요한 수동 조작 하는 동안 (2) 메쉬 파손에 예기치 않게 큰 주입 볼륨에서 뇌 부 종 인 i/o 인터페이스 절차, 그리고 (3) 주입 하는 동안 손상 된 혈관에서 출혈이. 주입 하는 동안 혈관을 손상 하는 것은 드문 (실패의 10% 미만 원인) 감소 될 수 있는 이미지 유도 수술을 사용 하 여 추가. 우리는 또한 혈관의 손상 transfection 바이러스 성 입자의 주입, 딱딱한 뇌 프로브, 주입 및 메쉬 전자의 주입을 포함 하 여 뇌 조직의 침투를 포함 하는 모든 절차의 일반적인 한계는 참고.
메쉬 전자 프로브 에서처럼 그림 9 와 그림 10, 각각 수 안정적으로에서 기록 추적 같은 개별 뉴런에 적어도 개월 1 년 계획을 하 고 거의 만성 면역 반응을 보여주고 있습니다. 이 대회 깊이 전극, 일반적으로 스파이크 진폭, 불안정 한 신호, 및 만성 염증을 감소 하는 장기 실험14, 기록의 과정에서 고통에 비해 상당한 우위를 나타냅니다. 15. 또한, 메쉬 전자 그들은 남아 있을 수 있습니다 조직에서 조직학 단면 중 얼룩, 이미징, 기존의 프로브, 달리는 너무 경직 된 장점 있고 따라서 조직학 전에 제거 해야 합니다 분석입니다. 따라서, 메쉬 전자 immunohistochemical 분석을 사용 하 여 정확 하 게 각 녹음 사이트를 둘러싼 세포 환경 공부를 독특한 능력에 대 한 수 있습니다.
제시 하는 프로토콜 여기 열립니다-최대 신경 과학에서 새로운 기회를 흥미로운. 최소한 침략 적 전달 방법 및 메쉬 전자 뇌 조직으로의 완벽 한 통합 신경 회로 중단을 최소화 고 대부분 만성 신경 기록 실험의 종류 혜택을 수 있는 만성 면역 응답을 피 한다. 기록 하 고 오랜 기간 특히 노화, 같은 달-1 년 동안 프로세스에 연관 밀리초 규모 급격히 활동 하고자 하는 수 사관에 게 관심이 될 것입니다 동일한 단일 뉴런을 추적할 메쉬 전자의 능력은 뇌 질환, 또는 두뇌 개발16,18의 병 인. 또한, 거기 존재 확장 단계로 PCB 머리-디지털 멀티플렉싱8,35, 같은 기능을 구현 하도록 활성 전자를 추가 하는 등이 프로토콜을 사용자 지정 하는 상당한 기회 무선 통신35,,3637, 그리고 신호 처리35, 공동 조직 재생18,38에서 원조 하기 위하여 메쉬 전자와 줄기 세포 또는 폴리머 주입 39, 그리고 통합 나노와이어 field-effect 트랜지스터 (NW-Fet)로 전자를 위한 메쉬 매우 지역화 및 다기능 뇌 프로브24,29,40,41 ,42.

단일 신경 해상도 뇌 매핑 수 있는 도구 개발 신경 과학 및 신경과에 중앙 중요성의 이다. Electroencephalography (뇌 파), magnetoencephalography (멕), 기능적 자기 공명 영상 (fMRI) 등 신경 연구에 대 한 비 침범 성 기술을 인간1, 동작 두뇌 활동을 상호 연결에 대 한 귀중 한 증명 2, 하지만 그들은 구조를 공부 하 고 그들의 기본적인 마이크로미터 및 밀리초에 신경 네트워크의 확장, 각각3,4대 한 필요한 spatiotemporal 해상도 부족. 특정 electrocorticography (ECoG) 프로브 및 광학 이미징 방법 전압에 민감한 염료를 사용 하 여 단일 단위 급격히 활동 vivo에서5,6, 기록에 성공 하지만 그들은 일반적으로 근처에 효과가 있는 뇌 표면, 얕은 뇌 영역의 연구에 적용을 제한. 반면, 이식 전기 프로브 자유롭게 형광 라벨에 대 한 필요 없이 거의 모든 두뇌 지역에서 동물을 이동에 단일 신경 생리학을 측정할 수 있도록 필수적인 시스템 수준 신경 과학, 특히 반도체 산업에서 제작 기술을 밀 었 다로 채널 수백 및 수천3,7,,89으로 계산 합니다. 이러한 기능 덕택으로 이식 전기 프로브 많은 중요 한 기여를를 만들었습니다 신경 과학, 신경학, 정보 처리 시각 시스템10, 신경 치료의 근본적인 연구를 포함 하 여 파 킨 슨 병11및 뇌-기계 인터페이스 (BMIs) 고급 보 철12,13의 데모 등 장애.
그럼에도 불구 하 고, 스파이크 진폭 및 개월14,15 주 날짜 표시줄에 불안정 한 신호 감소로 각 성 하는 장기적인 불안정 삽입형 프로브 상대적으로 단기간의 연구에의 적용을 제한 했다 현상, 뇌 노화 및 개발 크게 답이 같은 질문을 떠난다. 장기적인 불안정 한계는 기존의 프로브 및 크기, 역학, 그리고 토폴로지14,15,,1617,18에 뇌 조직 사이 불일치의 결과. 크기, 측면에서 신경 시 냅 스 및 somata 약 수십 나노미터 직경19, 마이크로미터에 각각, 전통적인 프로브는 종종 실리콘 microelectrode 배열 경우 상당히 큰 > 4 번 하나의 신경 세포 체7,8의 크기입니다. 이러한 프로브의 비교적 큰 크기 자연 구조 및 조밀한 신경 조직, 따라서 만성 면역 반응에 기여 하 고 perturbing 공부 되 고 신경 회로의 연결 중단 될 수 있습니다. 기계적 특성 측면에서 전통적인 프로브는 크게 있는 그들은 이식 되; 매우 부드러운 신경 조직 보다 엄격한 심지어 "유연한" 프로브 폴의 10-20 µ m 두꺼운 시트에서 만든 적어도 100000 번 뇌 조직20,21보다 엄격한 있습니다. 굽 힘 강성이이 불일치 하면 신뢰할 수 없는 단일-단위 확장된 녹음 하는 동안 추적 하 고 이식 사이트에서 만성 gliosis 유도로 이어지는 프로브 및 뇌 조직 사이 상대 기울이기 모션. 마지막으로, 기존의 뇌 프로브 토폴로지 구조 반드시 조직의 단단한 볼륨을 제외합니다. 토폴로지 같은 불일치 신경 회로의 연결을 방해, 신경, 폐해 셀 및 뇌 조직22, 내 혈관의 자연 3 차원 (3D) interpenetrated 배포 하는 걸로 고의 3D 전송 방해 신호 분자23. 함께, 기존의 프로브의 이러한 단점 단일 신경 수준에서 경도 신경 과학 연구 및 임상 응용 프로그램 모색 장기 호환성 부족 그들을 만들었습니다.
이러한 단점을 극복 하기 위해 우리는 "조직 같은" 신경 프로브 나 메쉬 전자16,,2124의 새로운 패러다임을 개발 하 여 신경 및 전자 시스템 사이의 라인을 흐리게 하고자 결정 했다. 메쉬 전자 신경 조직, 마이크로미터 크기 규모 같은 나노미터의 뇌 조직, 그리고 (3) 3D의 그들과 유사 하 (2) 기계적 성질 (1) 구조 기능을 통합 하 여 크기, 역학, 그리고 토폴로지에 위의 일치 문제를 해결 macroporous 토폴로지 > 90% 공간 열고 따라서 신경 세포와 extracellular 환경을 통해 분자의 확산에 의해 상호를 수용 한다. 메쉬 전자 프로브는 주사기와 바늘, 깊은 두뇌 지역21,25에 이식 하는 동안 최소한의 심각한 피해를 일으키는 통해 특정 뇌 영역에 정확 하 게 전달 수 있습니다. 신경 소마와 축 삭을 보여왔다 주 후 사출, 전자 기록 및 주변 뇌 조직21 사이의 원활한 gliosis 무료 인터페이스 만드는 내 오픈 3D 메쉬 전자 프로브 구조를 상호 침투 , 26 , 27. 이러한 독특한 기능은 안정적으로 적어도 1 년 날짜 표시줄27이상 같은 개별 뉴런에서 급격히 활동을 추적 하는 메쉬 전자 프로브 사용. 또한, 포토 리소 그래피 (PL)에 따라 메쉬 전자 제작 포함 될 수 있습니다, 시연된 채널 조사 간단한 연락처 마스크 리소 그래피를 사용 하 여 조사 당 최대 128 개의 전극을 전극의 수의 높은 확장성을 제공 합니다. 28 그리고29전문된 장비 없이 주변 전자에 빠른 전기 연결을 허용 하는 플러그 앤 플레이 입/출력 (I/O) 디자인.
연구의 광범위 한 범위 측정 프로토콜 메쉬 전자 통합에서 혜택을 받을 수 있습니다. 대부분 intracortical 기록 실험 주사기 주입, 주입, 다음 대폭 감소 된 면역 반응을 통해 메쉬 전자의 최소 침 습 이식 절차에서 혜택을 수 있는 그리고 떠날 수 망에서 전자는 연속적인 조직학 및 각 기록 사이트를 둘러싼 생물 환경의 정확한 분석을 위한 immunostaining 조직. 특히 만성 기록 실험 메쉬 전자의 독특한 능력을 년 달에 대 한 개별 뉴런의 많은 수를 추적 하에서 가치를 파생 것입니다. 이 기능은 단일 신경 해상도 신경 회로의 경도 노화 연구, 조사 개발 두뇌, 및의 병 인에 문의 이전 실용적 되지 않은 연구에 대 한 기회를 만듭니다. encephalopathies16.
이 프로토콜에서 우리는 키 주사기-주 사용 메쉬 전자 ( 그림 1참조)를 사용 하 여 일반적인 마우스 신경 기록 실험에서 단계를 모두 설명 합니다. 설명 된 단계 로드 메쉬 전자 표준 모 세관 바늘, stereotaxic 주입 메쉬 전자에서 vivo에서,의 연결의 많은 대학에서 표준 PL 기반 프로세스 가능한 메쉬 전자 제품의 제조를 포함는 I/O를 표준 계측 인터페이스, 제 지 또는 자유롭게 이동 녹음 세션, 메쉬 전자를 포함 하는 뇌 조직의 조직학 단면 메쉬. 조직학 연구에만 메쉬 전자를 사용 하 여 일부 연구 자들은 전기 인터페이스 하 고 녹음 하 고, 어떤 경우에 그들은 그 단계를 건너뛸 수 있습니다 필요 하지 않을 수 있습니다. 이 프로토콜에 대해 스스로, 후 수 사관 메쉬 전자 그들의 자신의 실험에 사용 하는 데 필요한 모든 지식이 있어야 합니다.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>Motorized stereotaxic frame</td>
			<td>World Precision Instruments</td>
			<td>MTM-3</td>
			<td>For mouse stereotaxic surgery</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>512-channel recording controller</td>
			<td>Intan Technologies</td>
			<td>C3004</td>
			<td>A component of the neural recording system</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>RHD2132 amplifier board</td>
			<td>Intan Technologies</td>
			<td>C3314</td>
			<td>A component of the neural recording system</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>RHD2000 3-ft ultra thin SPI interface cable</td>
			<td>Intan Technologies</td>
			<td>C3213</td>
			<td>A component of the neural recording system</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Mouse restrainer</td>
			<td>Braintree Scientific</td>
			<td>TV-150&#160;STD</td>
			<td>Standard 1.25 inch inner diameter; used to restrain the mouse during restrained recording sessions.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Si wafers</td>
			<td>Nova Electronic Materials</td>
			<td></td>
			<td>3&#34; P &#60;100&#62; .001-.005 ohm-cm 356-406&#956;m Thick 
			Prime Grade SSP Si wafers w/2 Semi-Std. Flats &#38; 
			6,000 A&#176;&#177;5% Wet Thermal Oxide on both sides.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Photomasks (chrome on soda lime glass)</td>
			<td>Advance Reproductions</td>
			<td></td>
			<td>Advance Reproductions and other vendors manufacture photomasks from provided design files. Our photomask design files are available by request or from the resource website, meshelectronics.org. Alternatively, some university clean rooms have mask writers for making photomasks on site.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>AutoCAD software</td>
			<td>Autodesk Inc.</td>
			<td></td>
			<td>Design software for drawing photomasks. A free alternative is LayoutEditor. Our photomask design files are available by request or from the resource website, meshelectronics.org.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Thermal evaporator</td>
			<td>Sharon Vacuum</td>
			<td></td>
			<td>Used to evaporate Ni, Cr, and Au onto mesh electronics during fabrication. Many university clean rooms have this or a similar tool.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SU-8 2000.5 negative photoresist</td>
			<td>MicroChem Corp.</td>
			<td></td>
			<td>Negative photoresist used to define the bottom and top passivating layers of mesh electronics.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MA6 mask aligner</td>
			<td>Karl Suss Microtec AG</td>
			<td></td>
			<td>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.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SU-8 developer</td>
			<td>MicroChem Corp.</td>
			<td></td>
			<td>Used to develop SU-8 negative photoresist following exposure to UV light.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>LOR3A lift-off resist</td>
			<td>MicroChem Corp.</td>
			<td></td>
			<td>Used with Shipley 1805 photoresist to promote undercutting during metal lift-off processes</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Shipley 1805 positive photoresist</td>
			<td>Microposit, The Dow Chemical Company</td>
			<td></td>
			<td>Positive photoresist used to define metal interconnects and Pt electrodes in mesh electronics</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MF-CD-26 positive photoresist developer</td>
			<td>Microposit, The Dow Chemical Company</td>
			<td></td>
			<td>To develop S1805 positive photoresist after exposure in a mask aligner. Many university clean rooms stock this chemical.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Spin coater</td>
			<td>Reynolds Tech</td>
			<td></td>
			<td>For coating wafers with positive and negative resists. Most university clean rooms have spin coaters.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PJ plasma surface treatment system</td>
			<td>AST Products, Inc.</td>
			<td></td>
			<td>Used to oxidize the surface of mesh electronics prior to release into aqueous solution. Most university clean rooms have this or a similar tool.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Electron beam evaporator</td>
			<td>Denton Vacuum</td>
			<td></td>
			<td>For evaporating Cr and Pt during fabrication of mesh electronics. Many university clean rooms have this or a similar tool.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Remover PG</td>
			<td>MicroChem Corp.</td>
			<td></td>
			<td>Used to dissolve LOR3A and Shipley S1805 resists during metal lift-off</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ferric chloride solution</td>
			<td>MG Chemicals</td>
			<td>415-1L</td>
			<td>A component of Ni etching solution</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>36% hydrochloric acid solution</td>
			<td>Kanto Corp.</td>
			<td></td>
			<td>A component of Ni etching solution</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glass capillary needles</td>
			<td>Drummond Scientific Co.</td>
			<td></td>
			<td>Inner diameter 0.40 mm, outer diameter 0.65 mm. Other diameters are available.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Micropipette holder U-type</td>
			<td>Molecular Devices, LLC</td>
			<td>1-HL-U</td>
			<td>Used to hold the glass capillary needles during stereotaxic injection</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1-mL syringe</td>
			<td>NORM-JECT&#174;, Henke Sass Wolf</td>
			<td></td>
			<td>Used for manual loading of mesh electronics into capillary needles</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Polyethylene intrademic catheter tubing</td>
			<td>Becton Dickinson and Company</td>
			<td></td>
			<td>Inner diameter 1.19 mm, outer diameter 1.70 mm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>5-mL syringe</td>
			<td>Becton Dickinson and Company</td>
			<td></td>
			<td>Used in the syringe pump for injection of mesh electronics in vivo</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Eyepiece camera</td>
			<td>Thorlabs Inc.</td>
			<td>DCC1240C</td>
			<td>Used to view mesh electronics within capillary needles during injection</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ThorCam uc480 image acquisition software for USB cameras</td>
			<td>Thorlabs Inc.</td>
			<td></td>
			<td>Used to view mesh electronics within capillary needles during injection</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Syringe pump</td>
			<td>Harvard Apparatus</td>
			<td>PHD 2000</td>
			<td>Used to flow precise volumes of solution through capillary needles during injection of mesh electronics</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>EXL-M40 dental drill</td>
			<td>Osada</td>
			<td>3144-830</td>
			<td>For drilling the craniotomy</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>0.9 mm drill burr</td>
			<td>Fine Science Tools</td>
			<td>19007-09</td>
			<td>For drilling the craniotomy</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hot bead sterilizer 14 cm</td>
			<td>Fine Science Tools</td>
			<td>18000-50</td>
			<td>Used to sterlize surgical instruments</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CM1950 cryosectioning instrument</td>
			<td>Leica Microsystems</td>
			<td></td>
			<td>Used to slice frozen tissue into sections. Many universities have this or a similar tool available in a shared facility.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>0.3% Triton x-100</td>
			<td>Life Technologies</td>
			<td></td>
			<td>Used for histology</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>5% goat serum</td>
			<td>Life Technologies</td>
			<td></td>
			<td>Used for histology</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>3% goat serum</td>
			<td>Life Technologies</td>
			<td></td>
			<td>Used for histology</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Rabbit anti-NeuN</td>
			<td>Abcam</td>
			<td>ab177487</td>
			<td>Used for histology</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Mouse anti-Neurofilament</td>
			<td>Abcam</td>
			<td>ab8135</td>
			<td>Used for histology</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Rat anti-GFAP</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific Inc.</td>
			<td>PA516291</td>
			<td>Used for histology</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ProLong Gold Antifade Mountant</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific Inc.</td>
			<td>P36930</td>
			<td>Used for histology</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Poly-D-lysine</td>
			<td>Sigma-Aldrich Corp.</td>
			<td>P6407-5MG</td>
			<td>Molecular weight = 70-150 kDA</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Right-angle end clamp</td>
			<td>Thorlabs Inc.</td>
			<td>RA180/M</td>
			<td>Used to attach the pipette holder to the stereotaxic frame</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Printed circuit board (PCB)</td>
			<td>Advanced Circuits</td>
			<td></td>
			<td>Used to interface between mesh electronics and peripheral measurement electronics such as the Intan recording system. Advanced Circuits and other vendors manufacture and assemble PCBs based on provided design files. Our PCB design files are available by request or at the resource site meshelectronics.org</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>32-channel standard amplifier connector</td>
			<td>Omnetics Connector Corp.</td>
			<td>A79024-001</td>
			<td>Component assembled onto the PCB</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>32-channel flat flexible cable (FFC)</td>
			<td>Molex, LLC</td>
			<td>152660339</td>
			<td>Used as a clamping substrate when interfacing to mesh electronics I/O pads with the PCB-mounted ZIF connector</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>32-ch zero insertion force (ZIF) connector</td>
			<td>Hirose Electric Co., LTD</td>
			<td>FH12A-32S-0.5SH(55)</td>
			<td>Component assembled onto the PCB</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

syringe-injectable mesh electronics for stable chronic rodent electrophysiology

삽입형 뇌 생리학 프로브는 얕 고 깊은 뇌 영역에서 spatiotemporal 고해상도 신경 활동을 기록 하 신경 그들의 능력 때문에 귀중 한 도구입니다. 그러나 그들의 사용을 방해,, 기계 및 구조 조사와 뇌 사이 불일치에 의해 조직 그 일반적으로 이어질 micromotion 및 결과와 gliosis 신호 만성 기록 실험에서 불안정. 반면, ultraflexible 메쉬 전자의 주입 주사기 주입을 통해 다음 메시 조사 양식 gliosis 원활한는 인터페이스 주위 뇌 조직 적어도 1 년에 개별 뉴런의 안정적인 추적을 가능 하 게 날짜 표시줄입니다. 주사기-주 사용을 사용 하 여 일반적인 마우스 신경 기록 실험의 주요 단계 메쉬 메쉬 전자 제품의 제조를 포함 하 여 표준 사진 평판 기반 프로세스에서 가능한 로드 많은 대학에서 전자,이 프로토콜 세부 정보 전자 표준 모 세관 바늘, stereotaxic 주입 비보, 입/출력 표준 장비 인터페이스, 제 지 또는 녹음 세션, 자유롭게 이동 하 고 뇌의 단면 조직학 메시의 연결 망 전자 메쉬 조직 포함. 대표적인 신경 녹음 및 조직학 데이터 표시 됩니다. 수 사관이이 프로토콜에 잘 알고 그들의 자신의 실험에 메쉬 제품을 통합 하 고 노화 연구 등 장기 안정적인 신경 인터페이스에서 제공 하는 독특한 기회를 활용 하는 데 필요한 지식을 것 이다 프로세스, 두뇌 개발 및 뇌 질환의 병 인

결과 연구 대상된 뇌 영역, 주입 이후 경과 시간, 주입, 그리고 I/O 인터페이스 절차, 다른 요인 중에서 성공 하는 동안 급성 피해 금액에 동물 종에 따라 달라 집니다. 단일 단위 급격히 활동 1 주 후 주입 및 스파이크 진폭 최대 4-6 주 동안 다를 수 있습니다 (150 µ m 내부 직경 바늘)의 경우 1 일 때까지 표시 되지 않을 수 있습니다. 그림 9 는 해 마와 성인 남성 C57BL/6J 마우스의 기본 somatosensory 피 질에 주입 하는 32-채널 메쉬 전자 프로브에서 대표적인 electrophysiological 데이터를 보여줍니다. 약 300 µ V 진폭 로컬 필드 전위 (LFPs) 모든 32 채널에 기록 되었다 고 단일 단위 급격히 활동 26 채널에 기록 했다. LFPs 및 격리 된 스파이크 사이 2, 4 개월,이 확장 된 시간 동안 녹음 전자와 뉴런 간의 매우 안정적인 인터페이스 제안 유사한 남아 있었다. 그림 10 조직학 단면 대표 결과 뇌 조직의 메쉬 전자 주입 후 1 년을 포함 하는 immunostaining를 보여 줍니다. 얼룩 NeuN, 신경 somata, neurofilament, 신경 축 삭에 대 한 표식에 대 한 표식에 대 한 암시 하는 메쉬 전자와 뇌 조직 간의 원활한 인터페이스 주사 사이트에서 조직 밀도의 손실을 거의 보여준다. GFAP (이다에 대 한 표식)에 대 한 추가 얼룩 입지 약간 만성 면역 응답을 elicits 나타내는 메쉬 전자 주위 이다의 근처-배경 수준을 보여준다.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58003/58003fig1.jpg"> 그림 1: 주 사용 주사기의에서 단계 메쉬 전자 실험. 이 프로토콜 메쉬 전자를 사용 하 여 일반적인 설치류 신경 기록 실험의 모든 주요 단계를 설명 합니다. 실험 보통 수반, 구현, 메쉬 전자 제품의 제조 (1), (2) 모 세관 바늘에 메쉬 전자 로드의 순서에서 (3) stereotaxic 주입 메쉬 전자 두뇌, 메쉬를 인터페이스 (4) 전기 I/O 전자, (5) 구속 또는 자유롭게 이동 녹음, 그리고 (6) 메쉬/조직 단면 및 조직학에 대 한 얼룩. 일부 연구에서 조직학 데이터만 수 있습니다 수 원하는, 단계 (4) 및 (5) 어떤 경우에 생략 될 수 있습니다. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58003/58003fig1large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58003/58003fig2.jpg"> 그림 2: 회로도 ultraflexible 장치 지역 (맨 윗줄)에서 플러그 앤 플레이 메쉬 전자 제조 절차를 묘사, 줄기 인터커넥트 (중간 행), 영역과 I/O 영역 (아래쪽 행). (A) 수-8 부정적인 감광 (레드) PL 마스크-1 청 각 플러그 앤 플레이 메쉬 전자 프로브의 레이어 아래 정의를 모방. PL 마스크 2, 열 증발 및 금속 이륙 (B) 패턴 정의 Au 인터커넥트 및 I/O 패드 (금). (C) PL 마스크-3, 전자 빔 증발, 및 금속 이륙 패턴화 Pt 전극 (블루) 정의 합니다. (D) 수-8 부정적인 감광 (레드) PL 마스크-4 최고의 청 레이어를 정의 하 꽃무늬. 수-8에서 구멍 각 Pt 전극 및 I/O 패드에 남아 있습니다. (E) A 완료 점선 박스 상단, 중간, 아래쪽 행에 확대 하는 위치를 나타내는 전자 프로브 메쉬. 포토 마스크 디자인 파일 요청 저자 또는 리소스 사이트에서 사용할 수 있는 meshelectronics.org. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58003/58003fig2large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58003/58003fig3.jpg"> 그림 3: 사진 및 플러그 앤 플레이의 광학 현미경 이미지 망 전자. (A) 플러그 앤 플레이 I/O와 주사기-주 사용 메쉬 전자 프로브의 광학 현미경 이미지를 바둑판식으로 배열. 제작 완료 단계 그림 2 에서 그러나 Ni 코팅 기판에서 릴리스 이전 후 몇 군데는 조사 했다. 점선된 상자 왼쪽에서 오른쪽 ultraflexible 장치, 줄기, 영역과 I/O 영역 각각 C, D, 및 E, 확대의 섹션에 해당 합니다. 눈금 막대 = 1 m m. (B) 20 완료를 포함 하는 3 인치 Si 웨이퍼의 사진 메쉬 전자 프로브. 눈금 막대 = 20 m m. (C) ultraflexible 장치 지역에서 20 µ m 직경 Pt 기록 전극의 광학 현미경 이미지. 눈금 막대 = 100 µ m. (D) 고밀도 Au의 광학 현미경 이미지 줄기 지역에서 상호 연결. 각 Au 상호 전기적으로 절연 이며 단일 I/O 패드에 연결 하는 단일 Pt 전극. 눈금 막대 = 100 µ m. (E) 광학 현미경 이미지 I/O 패드의. 축소 가능한 메쉬 지역 및 줄기에 있는 지속적인 박막 지역 각 패드에 의하여 이루어져 있다. 수-8 리본 비 실시 정렬을 유지 수 있도록 함께 패드의 메쉬 부분을 연결 합니다. 눈금 막대 = 200 µ m. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58003/58003fig3large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58003/58003fig4.jpg"> 그림 4: 주입 중 모 세관 바늘을 들고 대의 조립. 기구의 구성 요소 (A) 사진. 구성 요소 (1) 유리 모 세관 바늘, 피 펫 홀더 (2), (3) 원형 나사 패스너 피펫은 홀더, 및 (4) 피 펫 홀더에 대 한 원뿔 와셔 포함. 항목 (2) (4) 피 펫 소지자의 구입에 포함 되어 있습니다. 화살표는 에폭시와 붙어 있이 필요가 있는 피 펫 소유자의 콘센트를 표시 합니다. (B) 피 펫 홀더 어셈블리 및 유리 모 세관 바늘의 삽입 후의 사진. 추가 에폭시 (화살표로 표시) 피 펫 소유자의 최고 콘센트에서 표시 이며 (표시 되지 않음) 주사기에 피펫으로 홀더를 연결 하는 모 세관 배관. (C) 피 펫 보유자와 직각 끝 클램프와 stereotaxic 프레임에 부착 후 모 세관 바늘의 사진. 스케일 바는 1 cm. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58003/58003fig4large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58003/58003fig5.jpg"> 그림 5: 유리 바늘에 메쉬 전자 로드. (A) 플러그 앤 플레이 메쉬 전자 선적 절차의 개요 그림. 솔루션에서 정지 하는 동안 유리 바늘 메쉬 전자 프로브의 I/O 끝 가까이 배치 됩니다. 다음 주사기 플런저 메쉬 전자 프로브를 수동으로 제거 됩니다. 이상적인 위치는 바늘의 끝 안쪽 ultraflexible 장치 지역 이다. (B) 사진 (a) 해당 유리 바늘에 메쉬 전자 프로브. 스케일 바 = 2 m m. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58003/58003fig5large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58003/58003fig6.jpg"> 그림 6: stereotaxic 수술 역의 도식. 연결 된 피 펫 소유자와 동력된 stereotaxic 프레임 (A)는 원하는 두뇌 지역에 바늘을 위치 하는 데 사용 됩니다. 바늘과 로드 메쉬 전자의 위치 목표 렌즈 모니터링 카메라 (B)를 연결 하 고 컴퓨터 (C)에 표시 됩니다. 주사기 펌프 (D) 원하는 두뇌 지역에 메쉬 전자의 정확 하 고, 제어 주입 수 바늘을 통해 식 염 수의 정확한 볼륨을 흐른다. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58003/58003fig6large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>
<img alt="Figure 7" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58003/58003fig7.jpg"> 그림 7: 플러그 앤 플레이 I/O 인터페이스 절차. (A)는 FFC 기판 클램핑 치과 시멘트는 craniotomy에 인접 한 확보. (B) 플러그 앤 플레이 메쉬 전자는 stereotaxically FoV 메서드를 사용 하 여 원하는 뇌 영역에 주입. (C)는 메시의 I/O 패드와 바늘 전자 여전히 내부 조사, FFC 기판 클램핑에 위치. (D) 흐름 FFC 기판 클램핑에 I/O 패드를 꺼낼 바늘을 통해 재개 됩니다. (E) I/O 패드는 줄기, 전도 면 펼쳐 졌 하 고 장소에서 건조 기준으로 구부러진된 90 °. (F)는 FFC 기판 I/O 패드의 가장자리에서 직선 ca. 0.5 m m가 위로 잘립니다. 초과 기판 절단 떨어져 32 채널 ZIF 커넥터에 삽입을 허용 하도록. (G)는 I/O 패드는 사용자 정의 PCB에 장착 된 32 채널 ZIF 커넥터에 삽입 됩니다. ZIF 커넥터 수 있도록 폐쇄 래치는 I/O 패드와 접촉. (H) 래치 이루어 PCB는 두개골에 대칭 이동 하 고는, 그리고 PCB 치과 시멘트와 장소에 고정 되어. (나)는 PCB 세션을 녹음 하는 동안 쉽게 인터페이스 표준 앰프 커넥터와 함께 소형 headstage를 형성 한다. 스케일 바 = 1 cm. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58003/58003fig7large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>
<img alt="Figure 8" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58003/58003fig8.jpg"> 그림 8: 자제하 고 자유롭게 이동 녹음. 기록 세션 동안 restrainer에서 남성 C57BL/6J 마우스의 (A) 사진. 32 개 채널 프리 앰프 PCB 표준 앰프 커넥터에 삽입 되었습니다. (B)는 자유롭게 이동 기록 실험 중 32 채널 프리 앰프 PCB와 같은 마우스의 사진. 스케일 바 = 1 cm. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58003/58003fig8large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>
<img alt="Figure 9" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58003/58003fig9.jpg"> 그림 9: 대표 신경 녹음 결과. (A) 대표 LFP 32 개 채널에서 열 지도 메쉬 전자 프로브 마우스 해 마와 피 somatosensory 질에 주입. 데이터는 마우스 자유롭게 2 개월 (위)와 4 개월 (아래) 후 주입에서 그것의 감 금 소를 탐험 하는 동안 기록 되었다. LFP 진폭은 오른쪽에 있는 색상 막대에 따라 색으로 구분. 하이 패스 필터링 된 추적 (블랙) 스파이크 활동을 보여주는 32 개 채널의 각는 스펙트로그램에 중첩 됩니다. (B) 스파이크 (A)에 그릴 데이터를 정렬 한 후 절연. 단일 단위 급격히 활동 32 개 채널 모두 2 개월 후 주입 (위)와 4 개월 후 주입 (아래)의 26에 발견 되었다. 스파이크의 각 클러스터 위에 숫자 (A)에 채널 번호에 해당합니다. 이 그림에서 Fu는, 외. 수정 되었습니다. 28. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58003/58003fig9large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>
<img alt="Figure 10" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58003/58003fig10.jpg"> 그림 10: 대표 조직학 결과. 메쉬 전자 수평 (중간 패널) 내에서 방향을 설명 하는 (A) 회로도 및 화살 (하단 패널) 뇌 조각. (B) 형광 현미경 이미지 10 µ m 두꺼운 피 질 뇌 조각 16-채널 메쉬 전자 probe의 주사 후 1 년의. 조각은 NeuN (녹색)에 대 한 immunostained 되었습니다. (C) 같은 뇌 조각 neurofilament (빨간색)에 대 한 immunostained. (D) 같은 뇌 조각 immunostained GFAP (시안)에 대 한. (E) A 합성 이미지 (B)의 (D)를 통해 보여주는 메시 전자/조직 레이블이 NeuN neurofilament (빨간색), GFAP (녹청), (녹색), 인터페이스 그리고 전자 (파란색)을 메쉬. 바 규모 = 100 µ m. 이 그림에서 푸 외 수정 되었습니다. 27. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58003/58003fig10large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>
보충 비디오 1: 로드 및 솔루션으로 메쉬 전자의 주입을 반복. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58003/video1.mp4">이 파일을 다운로드 하려면 여기를 클릭 하십시오.</a>

Watch this Scientific Journal Video about Syringe-injectable Mesh Electronics for Stable Chronic Rodent Electrophysiology at JoVE.com

Syringe-injectable Mesh Electronics for Stable Chronic Rodent Electrophysiology

메쉬 전자 프로브는 완벽 하 게 통합 하 고 뇌 내에서 기록 하는 안정, 장기, 단일 신경 수준 제공 합니다. 이 프로토콜 메쉬 전자를 사용 하 여 실험에 대 한 vivo에서 , 바늘, stereotaxic 주입, 입/출력 인터페이스, 녹음 실험, 및 조직의 메쉬를 포함 하는 조직학에 로드 메쉬 제품의 제조와 관련 된 조사 합니다.

안정적인 만성 설치류 전기 생리학에 대 한 주사기-주 사용 메쉬 전자

Implantable brain electrophysiology probes are valuable tools in neuroscience due to their ability to record neural activity with high spatiotemporal ...

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Cellular Lipid Extraction for Targeted Stable Isotope Dilution Liquid Chromatography-Mass Spectrometry Analysis

타겟 안정 동위 원소 희석 액체 크로마 토그래피 - 질량 분광법 분석을위한 세포 지질 추출

The metabolism of fatty acids, such as arachidonic acid (AA) and linoleic acid (LA), results in the formation of oxidized bioactive lipids, including ...

연구

생체공학

Evaluation of Biomaterials for Bladder Augmentation using Cystometric Analyses in Various Rodent Models

각종 설치류 모델에 Cystometric 분석을 사용하여 방광 증원을위한 Biomaterials 평가

Renal function and continence of urine are critically dependent on the proper function of the urinary bladder, which stores urine at low pressure and ...

Engineering 3D Cellularized Collagen Gels for Vascular Tissue Regeneration

혈관 조직 재생을위한 엔지니어링 3D Cellularized 콜라겐 젤

Synthetic materials are known to initiate clinical complications such as inflammation, stenosis, and infections when implanted as vascular substitutes. ...

Epithelial Cell Repopulation and Preparation of Rodent Extracellular Matrix Scaffolds for Renal Tissue Development

상피 세포 다시 채우기 및 신장 조직 개발을위한 설치류 세포 외 기질 비계의 준비

This protocol details the generation of acellular, yet biofunctional, renal extracellular matrix (ECM) scaffolds that are useful as small-scale model ...

Studying Soft-matter and Biological Systems over a Wide Length-scale from Nanometer and Micrometer Sizes at the Small-angle Neutron Diffractometer KWS-2

작은 각도 중성자 회절 계 KWS-2에서 나노 미터와 마이크로 미터 크기에서 넓은 길이 규모 이상 소프트 물질과 생물학적 시스템을 공부

The KWS-2 SANS diffractometer is dedicated to the investigation of soft matter and biophysical systems covering a wide length scale, from nm to &#181;m. ...

Microfluidic Platform with Multiplexed Electronic Detection for Spatial Tracking of Particles

입자의 공간 추적을위한 멀티 플렉스 전자 감지와 미세 유체 플랫폼

Microfluidic processing of biological samples typically involves differential manipulations of suspended particles under various force fields in order to ...

Rodent Behavioral Testing to Assess Functional Deficits Caused by Microelectrode Implantation in the Rat Motor Cortex

설치류 쥐 모터 피 질에서 Microelectrode 주입으로 인 한 기능적 적자를 평가 하기 위해 테스트 행동

Medical devices implanted in the brain hold tremendous potential. As part of a Brain Machine Interface (BMI) system, intracortical microelectrodes ...

Nanosensors to Detect Protease Activity In Vivo for Noninvasive Diagnostics

Nanosensors to Detect Protease Activity In Vivo for Noninvasive Diagnostics

Nanosensors 프로 테아 제 활동에 감지 비보에 비 침 투 적인 진단에 대 한

Proteases are multi-functional enzymes that specialize in the hydrolysis of peptide-bonds and control broad biological processes including homeostasis and ...

Bioinspired Soft Robot with Incorporated Microelectrodes

통합 된 마이크로 전극을 가진 바이오 영감 소프트 로봇

Bioinspired soft robotic systems that mimic living organisms using engineered muscle tissue and biomaterials are revolutionizing the current biorobotics ...

Preclinical Cardiac Electrophysiology Assessment by Dual Voltage and Calcium Optical Mapping of Human Organotypic Cardiac Slices

인간 조직형 심장 슬라이스의 이중 전압 및 칼슘 광학 매핑에 의한 전임상 심장 전극생리학 평가

Human cardiac slice preparations have recently been developed as a platform for human physiology studies and therapy testing to bridge the gap between ...