Name: fabrication of ti3c2 mxene microelectrode arrays for in vivo neural recording
Uploaded: 2020-02-12T13:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Fabrication of Ti3C2 MXene Microelectrode Arrays for In Vivo Neural Recording at JoVE.com

وقد دعم هذا العمل المعاهد الوطنية للصحة (منح رقم. R21-NS106434)، المواطنون المتحدون للبحوث في الصرع أخذ جائزة الطيران، ومؤسسة عائلة ميروفسكي ونيل وباربرا سسيت (F.V.)؛ برنامج زمالة أبحاث الدراسات العليا للمؤسسة الوطنية للعلوم (منح رقم DGE-1845298 إلى N.D. و B.M.); مكتب بحوث الجيش (رقم الاتفاق التعاوني W911NF-18-2-0026 إلى K.M.)؛ وبواسطة الجيش الأمريكي من خلال برنامج مبادرة علوم السطح في مركز إيدجوود البيولوجي الكيميائي (PE 0601102A مشروع VR9 إلى Y.G. و K.M.). تم تنفيذ هذا العمل جزئيًا في مركز سينغ لتكنولوجيا النانو، الذي يدعمه البرنامج الوطني للبنية التحتية المنسقة لتكنولوجيا النانو التابع للمؤسسة الوطنية للعلوم (NNCI-1542153).

جميع الإجراءات في الجسم الحي مطابقة لدليل المعاهد الوطنية للصحة (المعاهد الوطنية للصحة) لرعاية واستخدام الحيوانات المختبرية وتمت الموافقة عليها من قبل اللجنة المؤسسية لرعاية الحيوانات واستخدامها (IACUC) من جامعة بنسلفانيا.
1. توليف Ti3C2 MXene
ملاحظ...

<ol>
	<li>Ludwig, K. 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=Poly(3,4-ethylenedioxythiophene)+(PEDOT)+polymer+coatings+facilitate+smaller+neural+recording+electrodes.">Poly(3,4-ethylenedioxythiophene) (PEDOT) polymer coatings facilitate smaller neural recording electrodes.</a> Journal of Neural Engineering. 8 (1), 014001 (2011).</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>Lecomte, A., Descamps, E., Bergaud, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+review+on+mechanical+considerations+for+chronically-implanted+neural+probes.">A review on mechanical considerations for chronically-implanted neural probes.</a> Journal of Neural Engineering. 15 (3), 031001 (2017).</li><li>Castagnola, E., 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=Smaller,+softer,+lower-impedance+electrodes+for+human+neuroprosthesis:+a+pragmatic+approach.">Smaller, softer, lower-impedance electrodes for human neuroprosthesis: a pragmatic approach.</a> Frontiers in Neuroengineering. 7, 8 (2014).</li><li>Nguyen, J. K., 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=Mechanically-compliant+intracortical+implants+reduce+the+neuroinflammatory+response.">Mechanically-compliant intracortical implants reduce the neuroinflammatory response.</a> Journal of Neural Engineering. 11 (5), 056014 (2014).</li><li>Boehler, C., Stieglitz, T., Asplund, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nanostructured+platinum+grass+enables+superior+impedance+reduction+for+neural+microelectrodes.">Nanostructured platinum grass enables superior impedance reduction for neural microelectrodes.</a> Biomaterials. 67, 346-353 (2015).</li><li>Petrossians, A., Whalen, J. J., Weiland, J. D., Mansfeld, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Surface+modification+of+neural+stimulating/recording+electrodes+with+high+surface+area+platinum-iridium+alloy+coatings.">Surface modification of neural stimulating/recording electrodes with high surface area platinum-iridium alloy coatings.</a> 2011 Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society. , 3001-3004 (2011).</li><li>Meyer, R. D., Cogan, S. F., Nguyen, T. H., Rauh, R. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrodeposited+iridium+oxide+for+neural+stimulation+and+recording+electrodes.">Electrodeposited iridium oxide for neural stimulation and recording electrodes.</a> IEEE Transactions on Neural Systems and Rehabilitation Engineering. 9 (1), 2-11 (2001).</li><li>Ferguson, J. E., Boldt, C., Redish, A. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Creating+low-impedance+tetrodes+by+electroplating+with+additives.">Creating low-impedance tetrodes by electroplating with additives.</a> Sensors and Actuators A: Physical. 156 (2), 388-393 (2009).</li><li>Kotov, N. 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=Nanomaterials+for+Neural+Interfaces.">Nanomaterials for Neural Interfaces.</a> Advanced Materials. 21 (40), 3970-4004 (2009).</li><li>Keefer, E. W., Botterman, B. R., Romero, M. I., Rossi, A. F., Gross, G. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Carbon+nanotube+coating+improves+neuronal+recordings.">Carbon nanotube coating improves neuronal recordings.</a> Nature Nanotechnology. 3 (7), 434-439 (2008).</li><li>Lu, Y., 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=Electrodeposited+polypyrrole/carbon+nanotubes+composite+films+electrodes+for+neural+interfaces.">Electrodeposited polypyrrole/carbon nanotubes composite films electrodes for neural interfaces.</a> Biomaterials. 31 (19), 5169-5181 (2010).</li><li>Green, R. A., Williams, C. M., Lovell, N. H., Poole-Warren, L. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Novel+neural+interface+for+implant+electrodes:+improving+electroactivity+of+polypyrrole+through+MWNT+incorporation.">Novel neural interface for implant electrodes: improving electroactivity of polypyrrole through MWNT incorporation.</a> Journal of Materials Science: Materials in Medicine. 19 (4), 1625-1629 (2008).</li><li>Apollo, N. V., 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+Freestanding+Neural+Stimulation+and+Recording+Electrodes+Fabricated+from+Reduced+Graphene+Oxide.">Flexible Freestanding Neural Stimulation and Recording Electrodes Fabricated from Reduced Graphene Oxide.</a> Advanced Functional Materials. 25 (23), 3551-3559 (2015).</li><li>Lu, Y., Lyu, H., Richardson, A. G., Lucas, T. H., Kuzum, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Flexible+Neural+Electrode+Array+Based-on+Porous+Graphene+for+Cortical+Microstimulation+and+Sensing.">Flexible Neural Electrode Array Based-on Porous Graphene for Cortical Microstimulation and Sensing.</a> Scientific Reports. 6 (1), 33526 (2016).</li><li>Matarredona, O., 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=Dispersion+of+Single-Walled+Carbon+Nanotubes+in+Aqueous+Solutions+of+the+Anionic+Surfactant+NaDDBS.">Dispersion of Single-Walled Carbon Nanotubes in Aqueous Solutions of the Anionic Surfactant NaDDBS.</a> The Journal of Physical Chemistry B. 107 (48), 13357-13367 (2003).</li><li>Ramesh, S., 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=Dissolution+of+Pristine+Single+Walled+Carbon+Nanotubes+in+Superacids+by+Direct+Protonation.">Dissolution of Pristine Single Walled Carbon Nanotubes in Superacids by Direct Protonation.</a> The Journal of Physical Chemistry B. 108 (26), 8794-8798 (2004).</li><li>Kim, S. W., 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=Surface+modifications+for+the+effective+dispersion+of+carbon+nanotubes+in+solvents+and+polymers.">Surface modifications for the effective dispersion of carbon nanotubes in solvents and polymers.</a> Carbon. 50 (1), 3-33 (2012).</li><li>Wang, 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=Nanotechnology+and+Nanomaterials+for+Improving+Neural+Interfaces.">Nanotechnology and Nanomaterials for Improving Neural Interfaces.</a> Advanced Functional Materials. 28 (12), 1700905 (2017).</li><li>Wang, K., Fishman, H. A., Dai, H., Harris, J. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neural+Stimulation+with+a+Carbon+Nanotube+Microelectrode+Array.">Neural Stimulation with a Carbon Nanotube Microelectrode Array.</a> Nano Letters. 6 (9), 2043-2048 (2006).</li><li>Ansaldo, A., Castagnola, E., Maggiolini, E., Fadiga, L., Ricci, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Superior+Electrochemical+Performance+of+Carbon+Nanotubes+Directly+Grown+on+Sharp+Microelectrodes.">Superior Electrochemical Performance of Carbon Nanotubes Directly Grown on Sharp Microelectrodes.</a> ACS Nano. 5 (3), 2206-2214 (2011).</li><li>Nimbalkar, S., 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=Ultra-Capacitive+Carbon+Neural+Probe+Allows+Simultaneous+Long-Term+Electrical+Stimulations+and+High-Resolution+Neurotransmitter+Detection.">Ultra-Capacitive Carbon Neural Probe Allows Simultaneous Long-Term Electrical Stimulations and High-Resolution Neurotransmitter Detection.</a> Scientific Reports. 8, 6958 (2018).</li><li>Anasori, B., Lukatskaya, M., Gogotsi, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=2D+metal+carbides+and+nitrides+(MXenes)+for+energy+storage.">2D metal carbides and nitrides (MXenes) for energy storage.</a> Nature Reviews Materials. 2, 16098 (2017).</li><li>Anasori, B., Gogotsi, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> 2D Metal Carbides and Nitrides (MXenes): Structure, Properties and Applications. , (2019).</li><li>Naguib, 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=Two-Dimensional+Nanocrystals+Produced+by+Exfoliation+of+Ti3AlC2.">Two-Dimensional Nanocrystals Produced by Exfoliation of Ti3AlC2.</a> Advanced Materials. 23 (37), 4248-4253 (2011).</li><li>Alhabeb, 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=Guidelines+for+Synthesis+and+Processing+of+Two-Dimensional+Titanium+Carbide+(Ti3C2Tx+MXene).">Guidelines for Synthesis and Processing of Two-Dimensional Titanium Carbide (Ti3C2Tx MXene).</a> Chemistry of Materials. 29 (18), 7633-7644 (2017).</li><li>Ghidiu, M., Lukatskaya, M. R., Zhao, M. Q., Gogotsi, Y., Barsoum, M. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Conductive+two-dimensional+titanium+carbide+&#8216;clay&#8217;+with+high+volumetric+capacitance.">Conductive two-dimensional titanium carbide &#8216;clay&#8217; with high volumetric capacitance.</a> Nature. 516 (7529), 78-81 (2014).</li><li>Lukatskaya, M. 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=Ultra-high-rate+pseudocapacitive+energy+storage+in+two-dimensional+transition+metal+carbides.">Ultra-high-rate pseudocapacitive energy storage in two-dimensional transition metal carbides.</a> Nature Energy. 2, 17105 (2017).</li><li>Zhu, Y., 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=Carbon-Based+Supercapacitors+Produced+by+Activation+of+Graphene.">Carbon-Based Supercapacitors Produced by Activation of Graphene.</a> Science. 332 (6037), 1537-1541 (2011).</li><li>Heon, 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=Continuous+carbide-derived+carbon+films+with+high+volumetric+capacitance.">Continuous carbide-derived carbon films with high volumetric capacitance.</a> Energy &amp; Environmental Science. 4 (1), 135-138 (2011).</li><li>Yang, X., Cheng, C., Wang, Y., Qiu, L., Li, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Liquid-mediated+dense+integration+of+graphene+materials+for+compact+capacitive+energy+storage.">Liquid-mediated dense integration of graphene materials for compact capacitive energy storage.</a> Science. 341 (6145), 534-537 (2013).</li><li>Zhang, C. 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=Transparent,+Flexible,+and+Conductive+2D+Titanium+Carbide+(MXene)+Films+with+High+Volumetric+Capacitance.">Transparent, Flexible, and Conductive 2D Titanium Carbide (MXene) Films with High Volumetric Capacitance.</a> Advanced Materials. 29 (36), 1702678 (2017).</li><li>Han, X., 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=2D+Ultrathin+MXene-Based+Drug-Delivery+Nanoplatform+for+Synergistic+Photothermal+Ablation+and+Chemotherapy+of+Cancer.">2D Ultrathin MXene-Based Drug-Delivery Nanoplatform for Synergistic Photothermal Ablation and Chemotherapy of Cancer.</a> Advanced Healthcare Materials. 7 (9), 1701394 (2018).</li><li>Dai, 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=Biocompatible+2D+Titanium+Carbide+(MXenes)+Composite+Nanosheets+for+pH-Responsive+MRI-Guided+Tumor+Hyperthermia.">Biocompatible 2D Titanium Carbide (MXenes) Composite Nanosheets for pH-Responsive MRI-Guided Tumor Hyperthermia.</a> Chemistry of Materials. 29 (20), 8637-8652 (2017).</li><li>Xu, B., 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=Ultrathin+MXene-Micropattern-Based+Field-Effect+Transistor+for+Probing+Neural+Activity.">Ultrathin MXene-Micropattern-Based Field-Effect Transistor for Probing Neural Activity.</a> Advanced Materials. 28 (17), 3333-3339 (2016).</li><li>Driscoll, 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=Two-Dimensional+Ti3C2+MXene+for+High-Resolution+Neural+Interfaces.">Two-Dimensional Ti3C2 MXene for High-Resolution Neural Interfaces.</a> ACS Nano. 12 (10), 10419-10429 (2018).</li><li>Sessolo, 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=Easy-to-Fabricate+Conducting+Polymer+Microelectrode+Arrays.">Easy-to-Fabricate Conducting Polymer Microelectrode Arrays.</a> Advanced Materials. 25 (15), 2135-2139 (2013).</li><li>Shuck, C. E., 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+Ti3AlC2+MAX+Phase+on+Structure+and+Properties+of+Resultant+Ti3C2Tx+MXene.">Effect of Ti3AlC2 MAX Phase on Structure and Properties of Resultant Ti3C2Tx MXene.</a> ACS Applied Nano Materials. 2 (6), 3368-3376 (2019).</li><li>Hantanasirisakul, K., 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=Fabrication+of+Ti3C2Tx+MXene+Transparent+Thin+Films+with+Tunable+Optoelectronic+Properties.">Fabrication of Ti3C2Tx MXene Transparent Thin Films with Tunable Optoelectronic Properties.</a> Advanced Electronic Materials. 2 (6), 1600050 (2016).</li><li>Xu, B., 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=Ultrathin+MXene-Micropattern-Based+Field-Effect+Transistor+for+Probing+Neural+Activity.">Ultrathin MXene-Micropattern-Based Field-Effect Transistor for Probing Neural Activity.</a> Advanced Materials. 28 (17), 3333-3339 (2016).</li><li>Zhang, 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=Additive-free+MXene+inks+and+direct+printing+of+micro-supercapacitors.">Additive-free MXene inks and direct printing of micro-supercapacitors.</a> Nature Communications. 10 (1), 1795 (2019).</li><li>Quain, E., 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=Direct+Writing+of+Additive-Free+MXene-in-Water+Ink+for+Electronics+and+Energy+Storage.">Direct Writing of Additive-Free MXene-in-Water Ink for Electronics and Energy Storage.</a> Advanced Materials Technologies. 4 (1), 1800256 (2019).</li><li>Salles, P., Quain, E., Kurra, N., Sarycheva, A., Gogotsi, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Automated+Scalpel+Patterning+of+Solution+Processed+Thin+Films+for+Fabrication+of+Transparent+MXene+Microsupercapacitors.">Automated Scalpel Patterning of Solution Processed Thin Films for Fabrication of Transparent MXene Microsupercapacitors.</a> Small. 14 (44), 1802864 (2018).</li></ol>

تم بناء تركيب MXene وإجراءات delamination الموصوفة في هذا البروتوكول (HF / HCl / LiCl) من نهج النقش الخفيف الذي استخدم LiF / HCl (في الموقع HF) etchant المتوسطة26. يسمح نهج MILD برقائق Ti3C2 الكبيرة (عدة ميكرومترفي الحجم الجانبي) لتكون مُلحة تلقائيًا أثناء الغسيل بمجرد تحقيق درجة الحموضة ~ 5−6. ب?...

إن فهم الآليات الأساسية الكامنة وراء الدوائر العصبية، وكيفية تغيير ديناميكياتها في المرض أو الإصابة، هو هدف حاسم لتطوير علاجات فعالة لمجموعة واسعة من الاضطرابات العصبية والعصبية والعضلية. وقد استخدمت تكنولوجيات القطب المجهري على نطاق واسع لتوضيح الديناميات العصبية على المقاييس المكانية والزمنية الدقيقة. ومع ذلك، فقد ثبت أن الحصول على تسجيلات مستقرة مع نسبة عالية من الإشارات إلى الضوضاء (SNR) من الأقطاب الكهربائية ذات المستويات الدقيقة أمر صعب بشكل خاص. كما يتم تقليل أبعاد الأقطاب الكهربائية لنهج النطاق الخلوي، وارتفاع المقابلة في مقاومة القطب يحط من جودة الإشارة1. بالإضافة إلى ذلك ، أظهرت العديد من الدراسات أن الأقطاب الكهربائية الجامدة المكونة من مواد إلكترونية تقليدية من السيليكون والمعادن تنتج تلفًا والتهابًا كبيرًا في الأنسجة العصبية ، مما يحد من فائدتها للتسجيل على المدى الطويل2و3و4و5. وبالنظر إلى هذه الحقائق، كان هناك اهتمام كبير في تطوير الأقطاب الكهربائية الدقيقة مع مواد جديدة والتي يمكن أن تقلل من مقاومة واجهة القطب والأنسجة ويمكن دمجها في عوامل الشكل لينة ومرنة.
إحدى الطرق الشائعة الاستخدام للحد من مقاومة واجهة الأقطاب الكهربائية هي زيادة المنطقة التي يمكن أن تتفاعل عليها الأنواع الأيونية في السائل خارج الخلية مع القطب الكهربائي ، أو "منطقة السطح الفعالة" للقطب الكهربائي. ويمكن تحقيق ذلك من خلال nanopatterning6، سطح خشونة7، أو الكهربائي مع إضافات مسامية8،9. وقد اكتسبت المواد النانوية اهتماما كبيرا في هذا المجال لأنها توفر مناطق سطحية محددة في جوهرها عالية وتركيبات فريدة من الخصائص الكهربائية والميكانيكية مواتية10. على سبيل المثال، وقد استخدمت الأنابيب النانوية الكربونية كطلاء للحد بشكل كبير من مقاومة القطب الكهربائي11،12،13، أكسيد الجرافين في لينة ومرنة أقطاب التحقيق القائمة بذاتها14، وقد استخدمت الليزر الجرافين المسامية للمرنة ، وانخفاض مقاومة الصغرى الكهربائي (مايكرو ECoG) أقطاب كهربائية15. على الرغم من وعدهم ، أدى عدم وجود أساليب تجميع قابلة للتطوير إلى الحد من اعتماد المواد النانوية على نطاق واسع للأقطاب العصبية المتداخلة. المواد النانوية الكربونية على وجه الخصوص هي عادة مسعورة، وبالتالي تتطلب استخدام المواد السطحية16،superacids17،أو وظائف السطح18 لتشكيل تشتت مائي لطرق تصنيع معالجة الحلول، في حين أن أساليب بديلة للتصنيع، مثل ترسب البخار الكيميائي (CVD)، وعادة ما تتطلب درجات حرارة عالية والتي لا تتوافق مع العديد من الركائز البوليمرية19،20،21 ،22.
في الآونة الأخيرة ، تم وصف فئة من المواد النانوية ثنائية الأبعاد (2D) ، والمعروفة باسم MXenes ، والتي توفر مزيجًا استثنائيًا من الموصلية العالية ، والمرونة ، والكثافة الحجمية ، وhydrophilicity المتأصلة ، مما يجعلها فئة واعدة من المواد النانوية للأقطاب العصبية المتداخلة23. MXenes هي عائلة من كاربيدات معدنية 2D الانتقال والنييريدات التي تنتج هاهي الأكثر شيوعا عن طريق النقش انتقائي اعنصر من السلائف الطبقات. هذه هي عادة مراحل MAX مع الصيغة العامة Mn+1AXn، حيث M هو معدن الانتقال المبكر ، A هو عنصر مجموعة 12-16 من الجدول الدوري ، X هو الكربون و / أو النيتروجين ، وn = 1 ، 2 ، أو 324. تحتوي رقائق MXene ثنائية الأبعاد على مجموعات وظيفية منتهية السطح يمكن أن تشمل الهيدروكسيل (−OH) أو الأكسجين (−O) أو الفلور (−F). هذه المجموعات الوظيفية تجعل MXenes بطبيعتها مائية وتمكن من تعديل السطح المرن أو وظيفية. من فئة كبيرة من MXenes، Ti3C2 وقد تم الأكثر دراسة على نطاق واسع وتتميز25،26،27. Ti3C2 يظهر زيادة كبيرة بشكل ملحوظ الكمتري (1,500 F/cm3)28 من الجرافين المنشط (~ 60−100 F/cm3)29,الكربونات المشتقة من كربيد (180 F/cm3)30,وأفلام هلام الجرافين (~260 F/cm3)31. وعلاوة على ذلك، Ti3C2 يظهر الموصلية الإلكترونية عالية للغاية (~ 10،000 S/cm)32،وقد ثبت التوافق البيولوجي في العديد من الدراسات33،34،35،36. السعة الحجمية العالية لأفلام Ti3C2 مفيدة لتطبيقات الاستشعار والتحفيز البيولوجي ، لأن الأقطاب الكهربائية التي تحمل نقل الشحن ة بالسعة يمكن أن تتجنب تفاعلات التحلل المائي الضارة المحتملة.
وقد أظهرت مجموعتنا مؤخرا مرنة، رقيقة فيلم تي3C2 صفائف microelectrode، أعدت باستخدام طرق معالجة الحلول، والتي هي قادرة على تسجيل كل من الميكروكهربية (مايكرو ECoG) ونشاط الخلايا العصبية داخل القشرية في الجسم الحي مع SNR36عالية . أظهرت هذه الأقطاب الكهربائية MXene مقاومة منخفضة بشكل كبير مقارنة بأقطاب الذهب المتطابقة مع الحجم (Au) ، والتي يمكن أن تعزى إلى الموصلية العالية لـ MXene ومساحة السطح العالية للأقطاب الكهربائية. في هذا البروتوكول، ونحن نصف الخطوات الرئيسية لتلفيق صفائف microelectrode بلانتار من Ti3C2 MXene على ركائز مرنة parylene-C واستخدامها في الجسم الحي لتسجيل مايكرو ECoG داخل المنطوق. تستفيد هذه الطريقة من الطبيعة المائية لـ MXene ، مما يجعل من الممكن استخدام طرق معالجة الحلول البسيطة والقابلة للتطوير مع عدم الحاجة إلى استخدام المواد السطحية أو الحموضة الفائقة لتحقيق تعليق مائي مستقر. وقد تتيح سهولة المعالجة هذه إنتاج أجهزة الاستشعار البيولوجية MXene على نطاقات صناعية على نحو فعال من حيث التكلفة، وهو ما يشكل قيداً رئيسياً على اعتماد الأجهزة على نطاق واسع استناداً إلى مواد نانوية كربونية أخرى. الابتكار الرئيسي في تصنيع القطب يكمن في استخدام طبقة بولميرية التضحية لmicropattern MXene بعد تدور الطلاء، وهي طريقة مقتبسة من الأدب على بولي معالجة الحل (3،4-ethylenedioxythiophene) :poly (styrene sulfonate) (PEDOT:PSS) microelectrodes37، ولكن التي لم تكن قد وصفت سابقا لنمط MXene. الخصائص الكهربائية الاستثنائية من Ti3C2، إلى جانب قابليتها للمعالجة ومورفولوجيا 2D جعلها مادة واعدة للغاية للواجهات العصبية. وعلى وجه الخصوص، يوفر Ti3C2 طريقاً نحو التغلب على المفاضلة الأساسية بين المنطقة الهندسية للقطب الكهربائي ومقاومة الواجهة الكهروكيميائية، وهو عامل رئيسي يحد من أداء الأقطاب الكهربائية على نطاق صغير. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن تكييف إجراء التصنيع الموصوف في هذا البروتوكول لإنتاج صفائف أقطاب MXene ذات الأحجام والهندسات المختلفة لنماذج التسجيل المختلفة ، ويمكن أيضًا تكييفها بسهولة لدمج الأحبار الموصلة الأخرى إلى جانب MXene.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>00-90 screw</td>
			<td>McMaster-Carr</td>
			<td>90910A630</td>
			<td>Skull screw around which ground wire is wrapped</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>128ch stimulation/recording controller</td>
			<td>Intan Technologies</td>
			<td></td>
			<td>A component of the neural recording system.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>175 mL polypropylene (PP) conical centrifuge tubes</td>
			<td>Falcon</td>
			<td>REF: 352076</td>
			<td>Used for washing</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>18 position 0.5 mm pitch ZIF connector</td>
			<td>Molex</td>
			<td>505110-1892</td>
			<td>Used to interface the flexible Parylene microelectrode array with the PCB adapter board.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>18 position dual row male nano-miniature (.025&#34;/.64mm) connector</td>
			<td>Omnetics Connector Corporation</td>
			<td>A79008-001</td>
			<td>Used to interface the PCB adapter board to the recording headstage.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>3ML Disposable Plastic Set Transfer Graduated Pipettes</td>
			<td>Rienar</td>
			<td>Rienar-3ML-20PCS</td>
			<td>Used for transferring etchant or MXene solutions</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>50 mL polyproylene (PP) concial centrifuge tube</td>
			<td>Falcon</td>
			<td>REF: 352070</td>
			<td>Used for washing and size selection</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Al etchant Type A</td>
			<td>Transene</td>
			<td>060-0026000-QT</td>
			<td>For removing Al etch mask layer after final Parylene-C etch.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Aluminum Powder, -325 Mesh, 99.5% (metals basis), particle size &#60; 44 &#181;m</td>
			<td>Alfa Aesar</td>
			<td>CAS: 7429-90-5</td>
			<td>Used for MAX synthesis</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>AutoCAD software</td>
			<td>Autodesk Inc.</td>
			<td></td>
			<td>Design software for drawing photomasks. Free alternatives include DraftSight and LayoutEditor.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Buffered Oxide Etchant 6:1</td>
			<td>JT Baker</td>
			<td>1178-03</td>
			<td>For removing SiO2 layer to expose MXene electrode contacts at the end of the fabrication procedure.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Buprenorphine SR</td>
			<td>Wildlife Pharmaceuticals</td>
			<td></td>
			<td>Analgesia for rat surgery</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Centrifuge</td>
			<td>Hermle</td>
			<td>Benchmark Z 446</td>
			<td>Used for washing and size selection</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dexdomitor</td>
			<td>Midwest Veterinary Supply</td>
			<td>193.13250.3</td>
			<td>Anesthesia for rat surgery</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Drill burr</td>
			<td>Fine Science Tools</td>
			<td>19007-07</td>
			<td>Burrs for drill</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Electric drill</td>
			<td>Foredom</td>
			<td>K.1070</td>
			<td>Micromotor drill for craniotomies</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Electron beam evaporator</td>
			<td>Kurt J. Lesker Company</td>
			<td></td>
			<td>Used to evaporate Ti, Au, and SiO2 during fabrication. Most university clean rooms have this or a similar tool.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ground wire</td>
			<td>A-M Systems</td>
			<td>781500</td>
			<td>Bare silver wire</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Headspace Vial, glass</td>
			<td>Supelco</td>
			<td>REF: 27298</td>
			<td>Used for storing MXene solutions</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hydrochloric acid (12.1N)</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>CAS: 7647-01-0</td>
			<td>Corrosive; etchant material</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hydrofluoric Acid, (48-51% solution in H2O)</td>
			<td>Acros</td>
			<td>CAS: 7664-39-3</td>
			<td>Etchant material</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Jupiter II RIE system</td>
			<td>March Plasma Systems Inc.</td>
			<td></td>
			<td>Planar RIE etching system used to etch the Parylene-C using O2 plasma. Most university clean rooms have a comparable planar RIE etching system.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Kapton standard polyimide tape, 1/4&#34;</td>
			<td>DuPont</td>
			<td></td>
			<td>Used to add thickness to the Au bonding pad region of the flexible Parylene microelectrode array for insertion into the ZIF connector.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ketamine</td>
			<td>Hospital of the Univ. of Penn.</td>
			<td></td>
			<td>Anesthesia for rat surgery</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>KLA P-7 Stylus Profilometer</td>
			<td>KLA Corporation</td>
			<td></td>
			<td>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.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Lithium chloride, 99% for analysis, anhydrous</td>
			<td>Acros</td>
			<td>CAS: 7447-41-8</td>
			<td>Hygroscopic; delamination material</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>Micro-90 cleaning solution</td>
			<td>International Products Corporation</td>
			<td>M-9050-12</td>
			<td>Used as the anti-adhesive layer to enable removal of the sacrificial Parylene-C layer to pattern the MXene</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NR71-3000p photoresist</td>
			<td>Futurrex Inc.</td>
			<td>NR71-3000p</td>
			<td>Negative photoresist used to define Ti/Au traces and MXene patterns in the devices.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ophthalmic ointment</td>
			<td>Midwest Veterinary Supply</td>
			<td>193.63200.3</td>
			<td>To prevent corneal drying during surgery</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Parylene deposition system</td>
			<td>Specialty Coating Systems</td>
			<td></td>
			<td>Used to evaporate thin conformal films of Parylene-C</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Parylene-C dimer</td>
			<td>Specialty Coating Systems</td>
			<td>980130-c-01lbe</td>
			<td>Flexible polymer used as bottom and top passivating layers for the flexible MXene devices</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Photomasks (chrome on soda lime glass)</td>
			<td>University of Pennsylvania</td>
			<td></td>
			<td>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.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Povidone-iodine solution</td>
			<td>Medline</td>
			<td>MDS093901</td>
			<td>To help prevent infection around scalp incision</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Printed Circuit Board (PCB)</td>
			<td>Advanced Circuits</td>
			<td></td>
			<td>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.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>RD6 Developer</td>
			<td>Futurrex Inc.</td>
			<td>RD6 Developer</td>
			<td>Used to develop NR71-3000p negative photoresist following UV exposure</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Reference 600 potentiostat</td>
			<td>Gamry Instruments</td>
			<td></td>
			<td>Used to measure the electrodes&#39; impedance to assess quality of the devices</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Remover PG</td>
			<td>MicroChem Corp.</td>
			<td>G050200</td>
			<td>Used to remove NR71-3000p following metal deposition to perform lift-off patterning</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>RHS2000 Stim SPI interface cable</td>
			<td>Intan Technologies</td>
			<td></td>
			<td>A component of the neural recording system.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>RHS2116 amplifier board</td>
			<td>Intan Technologies</td>
			<td></td>
			<td>A component of the neural recording system.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Si wafers</td>
			<td>Wafer World</td>
			<td>2885</td>
			<td>Substrate for fabrication</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Spin Coater</td>
			<td>Cost Effective Equipment</td>
			<td></td>
			<td>For coating wafers with resists and applying the Micro-90 and MXene layers. Most university clean rooms have spin coaters.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Stereotaxic frame</td>
			<td>Kopf Instruments</td>
			<td>Model 902</td>
			<td>For positioning the rat for neurosurgery</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Teflon-coated magnetic stir bar</td>
			<td>Corning</td>
			<td>REF: 1233W95</td>
			<td>Used to stir during etching and intercalation</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Titanium carbide, 99.5% (metals basis), particle size ~2 &#181;m</td>
			<td>Alfa Aesar</td>
			<td>CAS: 12070-08-5</td>
			<td>Used for MAX synthesis</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Titanium powder, -325 mesh, 99% (metals basis), particle size &#60; 44&#181;m</td>
			<td>Alfa Aesar</td>
			<td>CAS: 7440-32-6</td>
			<td>Used for MAX synthesis</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ultrasonic bath sonicator</td>
			<td>Reynolds Tech</td>
			<td></td>
			<td>For removing metal and photoresist particles during lift-off processes to pattern metals.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>UV vis spectrophotometer</td>
			<td>ThermoScientific</td>
			<td>Evolution 201</td>
			<td>Used to determine concentration and observe absorption peak</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Zetasizer, Particle Size Analysis</td>
			<td>Malvern Panalytical</td>
			<td>Nano ZS</td>
			<td>Used to determine particle lateral size distibution</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

fabrication of ti3c2 mxene microelectrode arrays for in vivo neural recording

وقد استخدمت على نطاق واسع تقنيات القطب المجهري القابلة للزرع لتوضيح الديناميات العصبية على نطاق صغير للحصول على فهم أعمق للأسس العصبية لأمراض الدماغ والإصابة. كما يتم تصغير الأقطاب الكهربائية إلى حجم الخلايا الفردية، وارتفاع المقابلة في مقاومة واجهة يحد من نوعية الإشارات المسجلة. بالإضافة إلى ذلك ، فإن مواد القطب التقليدية قاسية ، مما يؤدي إلى عدم تطابق ميكانيكي كبير بين القطب وأنسجة الدماغ المحيطة به ، مما يؤدي إلى استجابة التهابية تؤدي في النهاية إلى تدهور أداء الجهاز. لمواجهة هذه التحديات، قمنا بتطوير عملية لتصنيع أقطاب كهربائية دقيقة مرنة على أساس Ti3C2 MXene، وهي مادة نانوية تم اكتشافها مؤخرًا وتمتلك مكثفات حجمية عالية بشكل ملحوظ، وتوصيلية كهربائية، ووظائف سطحية، وقابلية المعالجة في تشتت مائي. صفائف مرنة من تي3C2 MXene microelectrodes لديها مقاومة منخفضة بشكل ملحوظ بسبب الموصلية العالية ومساحة سطح محددة عالية من أفلام Ti3C2 MXene ، وقد أثبتت أنها حساسة بشكل رائع لتسجيل نشاط الخلايا العصبية. في هذا البروتوكول، ونحن نصف طريقة جديدة لmicropatterning Ti3C2 MXene في صفائف القطب الدقيق على ركائز البوليمر مرنة والخطوط العريضة لاستخدامها في تسجيل الكهروكورتيكة الدقيقة في الجسم الحي. يمكن تمديد هذه الطريقة بسهولة لإنشاء صفائف أقطاب MXene ذات الحجم التعسفي أو الهندسة لمجموعة من التطبيقات الأخرى في الإلكترونيات الحيوية ويمكن أيضًا تكييفها للاستخدام مع الأحبار الموصلية الأخرى إلى جانب Ti3C2 MXene. يتيح هذا البروتوكول تصنيع الأقطاب الكهربائية الدقيقة البسيطة والقابلة للتطوير من الأحبار الموصلة المستندة إلى الحلول ، ويسمح على وجه التحديد بتسخير الخصائص الفريدة للـ Ti3C2 MXene المائية للتغلب على العديد من الحواجز التي أعاقت لفترة طويلة اعتماد المواد النانوية المستندة إلى الكربون على نطاق واسع للأقطاب العصبية الدقيقة عالية الدقة.

تظهر عينة بيانات Micro-ECoG المسجلة على صفيف MXene microelectrode في الشكل 5. بعد تطبيق مجموعة الأقطاب الكهربائية على القشرة ، كانت الإشارات الفسيولوجية الواضحة واضحة على الفور على أقطاب التسجيل ، مع ما يقرب من 1 mV السعة ECoG إشارات تظهر على جميع أقطاب MXene. وأكدت أطياف الطاقة لهذه الإشارات و...

Watch this Scientific Journal Video about Fabrication of Ti3C2 MXene Microelectrode Arrays for In Vivo Neural Recording at JoVE.com

Fabrication of Ti3C2 MXene Microelectrode Arrays for In Vivo Neural Recording

نحن نصف هنا طريقة لتلفيق تي3C2 MXene صفائف microelectrode واستخدامها في التسجيل العصبي في الجسم الحي.

تلفيق Ti3C2 MXene Microelectrode صفائف في فيفو التسجيل العصبي

Implantable microelectrode technologies have been widely used to elucidate neural dynamics at the microscale to gain a deeper understanding of the neural ...

ينتج هذا البروتوكول التوليفي حبر MXene عالي الجودة مع الموصلية المعدنية التي تصل إلى أكثر من 10,000 سيمنز لكل سنتيمتر. الميزة الرئيسية لهذه التقنية هي أنها تمكن من الدقة في النقش الدقيق للأفلام MXene دون إتلاف الفيلم أو ترك بقايا ضارة على الأقطاب الكهربائية. لإعداد حبر كربيد التيتانيوم، ببطء إضافة غرامين من كربيد الألومنيوم التيتانيوم السلائف إلى حاوية تفاعل 125 ملليلتر التي تحتوي على حل النقش الانتقائية وتحريك الحل مع شريط تيفلون المغناطيسي لمدة 24 ساعة في 35 درجة مئوية في تناوب 400 في الدقيقة الواحدة.في نهاية الحضانة، إضافة 50 ملليلتر من المياه ديونتر إلى اثنين من أنابيب الطرد المركزي 175 ملليلتر، وتقسيم خليط التفاعل النقش بالتساوي بين الأنابيب، وملء إلى علامة 150 ملليلتر. اغسل المادة عن طريق الطرد المركزي المتكرر ، وفك البيرات الحمضية في حاوية نفايات خطرة بلاستيكية وإضافة المياه العذبة إلى الأنابيب بين خطوات الطرد المركزي حتى يصل درجة الحموضة للمحلول الفائق إلى أعلى من درجة الحموضة السادسة. ل Intercalation من الجزيئات بين متعدد الطبقات MXene الجسيمات إلى إضعاف من التفاعلات الطائرة، إضافة غرامين من كلوريد الليثيوم إلى 100 ملليلتر من المياه الأيونية وتحريك الحل في 200 التناوب في الدقيقة الواحدة.عندما يذوب كلوريد الليثيوم، اخلط 100 ملليلتر من محلول كلوريد الليثيوم مع رواسب كربيدات التيتانيوم من التيتانيوم من الألومنيوم. نقل الحل مرة أخرى إلى حاوية بلاستيكية 125 ملليلتر واثارة رد فعل لمدة 12 ساعة في 25 درجة مئوية و 200 التناوب في الدقيقة الواحدة. لل delamination من الجسيمات متعددة الطبقات السائبة في واحدة إلى عدد قليل من طبقة التيتانيوم كربيد MXene، وغسل حل التشابك مع الطرد المركزي متعددة، وdeanting نافع واضح حتى لوحظ مغرور الظلام.ثم الطرد المركزي المتراكب المظلم لمدة ساعة واحدة قبل أن يطهر المناط الأخضر المخفف. استخرج الرواسب المنتفخة بـ 150 ملليلتر من المياه الأيونية وقسّم المحلل بالتساوي إلى ثلاثة أنابيب طرد مركزي سعة 50 ملليلتر. أجهزة الطرد المركزي العينات لفصل الرواسب MXene المتبقية من MXene فائقة وتجميع المواد فوق في حاوية واحدة.ثم الطرد المركزي الحل لمدة ساعة إضافية لاختيار مزيد من الحجم والتحسين من الحل لعزل واحد إلى عدد قليل من رقائق طبقة. بالنسبة لتكريد التيتانيوم microelectrode تصنيع الصفيف، إيداع طبقة القاع سميكة أربعة ميكرومتر من Parylene-C على رقاقة السيليكون نظيفة. لاستخدام التصوير الحجري الضوئي لتحديد أنماط معدنية على رقاقة، تدور معطف photoresist على رقاقة في 3، 000 دوران في الدقيقة لمدة 40 ثانية قبل لينة الخبز رقاقة على لوحة ساخنة لمدة 14.5 دقيقة في 95 درجة مئوية.بعد ذلك ، قم بتحميل الرقاقة والقناع في قناع محاذير مع الرقاقة بحيث يتداخل الخاتم على قناع الصورة مع جميع حواف الرقاقة. فضح رقاقة مع 365 نانومتر أطوال موجية من خط العين في 90 ميليجول لكل جرعة مربعة سنتيمتر وخبز الثابت رقاقة على لوحة ساخنة لمدة دقيقة واحدة في 115 درجة مئوية. في نهاية الخبز الثابت، تزج رقاقة في RD6 المطور لمدة دقيقتين مع الانفعالات المستمر قبل الشطف جيدا مع المياه deionized وضربة التجفيف مع بندقية النيتروجين.استخدم مبخّر شعاع إلكترون لإيداع 10 نانومترات من التيتانيوم متبوعة بـ 100 نانومتر من الذهب على الرقاقة. ثم تزج الرقاقة في متجرد المذيبات لمدة 10 دقائق حتى تم حل المصور الضوئي ورفع المعدن الزائد بالكامل. بمجرد أن يظهر الاقلاع كاملة، sonicate رقاقة لمدة 30 ثانية لإزالة أي آثار المتبقية من المعدن غير المرغوب فيها وشطف رقاقة مع متجرد المذيبات الطازجة والمياه ديونيد قبل التجفيف مع بندقية النيتروجين.في نهاية عملية الإقلاع، والذهب سوف تكون مرئية في آثار الربط المطلوب وفي حلقة حول حافة رقاقة. لترسب من طبقة Parylene-C الأضاحي، تعرض أولا رقاقة إلى بلازما الأكسجين لمدة 30 ثانية لتقديم طبقة Parylene-C الكامنة المائية قبل تدور طلاء تخفيف محلول التنظيف على رقاقة في 1، 000 التناوب في الدقيقة لمدة 30 ثانية. السماح للرقاقة للهواء الجاف لمدة خمس دقائق على الأقل قبل إيداع ثلاثة ميكرومترات من Parylene-C على رقاقة كما هو موضح.بعد جولة ثانية من التصوير الضوئي باستخدام قناع اثنين، استخدم الأكسجين البلازما التفاعلية حفر أيونات لحفر من خلال طبقة Parylene-C في المناطق التي لا يغطيها جهاز التصوير الضوئي لتحديد أقطاب MXene وآثارها. وينبغي أن النقش تتداخل جزئيا مع وصلات الذهب التيتانيوم وكذلك حلقة حول حواف رقاقة. ثم استخدم مقياس التنميط لقياس الملف الشخصي بين التيتانيوم المكشوفة وتشابك الذهب وطبقة Parylene-C السفلية لتأكيد نقش كامل لطبقة Parylene-C الأضاحي.لتدوير معطف MXene حل على رقاقة، أولا الاستغناء عن الحل على كل من أنماط MXene المطلوب قبل الغزل رقاقة في 1، 000 التناوب في الدقيقة لمدة 40 ثانية. جفف الرقاقة على لوحة ساخنة درجة 120 درجة مئوية لمدة 10 دقائق لإزالة أي ماء متبقي من فيلم MXene ثم استخدم مبخر شعاع إلكترون لإيداع طبقة ثاني أكسيد السيليكون 50 نانومتر محمية على الرقاقة. لإزالة طبقة Parylene-C الأضاحي، ضع قطرة صغيرة من الماء الأيون على حافة الرقاقة واستخدم ملاقط لتقشير طبقة Parylene-C المضحية بدءًا من حيث يتم تحديد حواف الطبقة في الحلقة المحيطة بخارج الرقاقة.بعد ذلك، شطف رقاقة جيدا مع المياه الطازجة الأيونية لإزالة أي بقايا محلول التنظيف المتبقية وتجفيف رقاقة مع بندقية النيتروجين. ضع الرقاقة المجففة على لوحة ساخنة درجة 120 درجة مئوية لمدة ساعة واحدة لإزالة أي ماء متبقي من أفلام MXene المنقوشة قبل إيداع طبقة سميكة أربعة ميكرومتر من Parylene-C على الرقاقة كما هو موضح. بعد إجراء جولة أخرى من التصوير الضوئي مع قناع ثلاثة، استخدم مبخر شعاع إلكترون لإيداع 100 نانومتر الألومنيوم على رقاقة وتزج رقاقة في متجرد المذيبات لمدة 10 دقائق حتى رفع المعدن تماما من رقاقة.بعد سونيكيشن، الشطف، والتجفيف كما هو موضح، ويمكن ملاحظة الألومنيوم تغطي الأجهزة مع فتحات للأقطاب ومنصات الترابط. استخدام الأكسجين البلازما التفاعلية حفر أيون للحفر من خلال طبقات Parylene-C تحيط الأجهزة ومن خلال طبقة Parylene-C العلوية التي تغطي كل من الاتصالات القطب MXene ومنصات الترابط الذهب. عندما لا تبقى بقايا Parylene-C على الرقاقة بين الأجهزة، استخدم النقش الكيميائي الرطب في نوع الألمنيوم نخام A في 50 درجة مئوية لمدة 10 دقائق أو حتى دقيقة واحدة مرت عندما اختفت جميع الآثار البصرية للألمنيوم.لحفر أكسيد السيليكون الذي يغطي أقطاب MXene ، استخدم الحفر الكيميائي الرطب في نقش أكسيد مخزن من ستة إلى واحد لمدة 30 ثانية. ثم ضع قطرة صغيرة من الماء الأيوني في نهاية الجهاز. قشر بلطف حتى الجهاز كما هو الماء الأشرار تحت الجهاز عن طريق عمل الشعرية لاطلاق سراح الجهاز من رقاقة الركيزة السيليكون.هنا، يتم عرض عينة بيانات الكتروكوغرافيا الدقيقة المسجلة على صفيف MXene microelectrode. تستند الدول الهابطية المفترضة إلى أسفل على الحوض الصغير للتذبذب البطيء في هرتز واحد إلى اثنين. بعد تطبيق صفيف القطب الكهربائي على القشرة ، كانت الإشارات الفسيولوجية الواضحة واضحة على الفور على أقطاب التسجيل مع ما يقرب من ميلليفولت سعة الإشارات الكهربائية التي تظهر على جميع أقطاب MXene.وأكدت أطياف القوة لهذه الإشارات وجود إيقاعين في الدماغ لوحظ عادة في الفئران تحت التخدير ديكسميتامين dexmedetomidine، واحد إلى اثنين من التذبذبات بطء هيرتز وتذبذبات غاما في 40 إلى 70 هيرتز. بالإضافة إلى ذلك ، تم ملاحظة التوهين قوة النطاق العريض التوقيع خلال حالة DOWN من التذبذب البطيء وانتقائية 15 إلى 30 هرتز بيتا النطاق و 40 إلى 120 هرتز تضخيم قوة غاما الفرقة خلال حالة UP من التذبذب البطيء. وقد سمح الأمثل من طريقة التوليف التوسع في استخدام MXenes في تطبيقات أخرى مثل في الأجهزة البصرية الإلكترونية، والمنسوجات الذكية، وأكثر من ذلك.هذا الإجراء ينطوي على استخدام المواد الكيميائية الخطرة بما في ذلك حمض الهيدروفلوريك، وناش الألومنيوم، والمطور photoresist. تأكد من استخدام معدات الوقاية الشخصية المناسبة دائمًا عند التعامل مع هذه المواد الكيميائية.

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Fabrication of Ti3C2 MXene Microelectrode Arrays for In Vivo Neural Recording

Fabrication of Micropatterned Hydrogels for Neural Culture Systems using Dynamic Mask Projection Photolithography

تلفيق Micropatterned الهلاميات المائية لأنظمة الثقافة العصبية الديناميكية باستخدام الطباعة التصويرية إسقاط القناع

Increasingly, patterned cell culture environments are becoming a relevant technique to study cellular characteristics, and many researchers believe in the ...

Fabrication of Electrochemical-DNA Biosensors for the Reagentless Detection of Nucleic Acids, Proteins and Small Molecules

تصنيع أجهزة الاستشعار الكهروكيميائية الدنا للكشف Reagentless من الأحماض النووية والبروتينات والجزيئات الصغيرة

As medicine is currently practiced, doctors send specimens to a central laboratory for testing and thus must wait hours or days to 
receive the results. ...

Adaptation of a Haptic Robot in a 3T fMRI

التكيف من الروبوت في الرنين المغناطيسي الوظيفي لمسي 3T

Functional magnetic resonance imaging (fMRI) provides excellent functional brain imaging via the BOLD signal 1 with advantages including non-ionizing ...

High efficiency, Site-specific Transfection of Adherent Cells with siRNA Using Microelectrode Arrays (MEA)

High efficiency, Site-specific Transfection of Adherent Cells with siRNA Using Microelectrode Arrays MEA

عالية الكفاءة، ومواقع محددة ترنسفكأيشن من الخلايا تمسكا مع سيرنا باستخدام صفائف مسرى مكروي (MEA)

The discovery of RNAi pathway in eukaryotes and the subsequent development of RNAi agents, such as siRNA and shRNA, have achieved a potent method for ...

Fabrication and Implantation of Miniature Dual-element Strain Gages for Measuring In Vivo Gastrointestinal Contractions in Rodents.

Fabrication and Implantation of Miniature Dual-element Strain Gages for Measuring In Vivo Gastrointestinal Contractions in Rodents.

تصنيع وزرع مصغرة ثنائي العنصر العربونات سلالة لقياس<em&gt; في فيفو</em&gt; الجهاز الهضمي تعهدات في القوارض.

Gastrointestinal dysfunction remains a major cause of morbidity and mortality. Indeed, gastrointestinal (GI) motility in health and disease remains an ...

Sealable Femtoliter Chamber Arrays for Cell-free Biology

صالحة قابل للغلق غرفة فيمتولتر مجانا خلية علم الأحياء

Cell-free systems provide a flexible platform for probing specific networks of biological reactions isolated from the complex resource sharing (e.g., ...

Easy and Accurate Mechano-profiling on Micropost Arrays

سهلة ودقيقة والميكانيكية التنميط على Micropost صالحة

Cell culture substrates with integrated flexible microposts enable a user to study the mechanical interactions between cells and their immediate ...

Improved 3D Hydrogel Cultures of Primary Glial Cells for In Vitro Modelling of Neuroinflammation

Improved 3D Hydrogel Cultures of Primary Glial Cells for In Vitro Modelling of Neuroinflammation

تحسين 3D المائية الثقافات من الخلايا الدبقية الأولية لنمذجة في المختبر نيوروينفلاميشن

In the central nervous system, numerous acute injuries and neurodegenerative disorders, as well as implanted devices or biomaterials engineered to enhance ...

Rigid Embedding of Fixed and Stained, Whole, Millimeter-Scale Specimens for Section-free 3D Histology by Micro-Computed Tomography

جامدة التضمين من الثابتة والملون، إجمالاً، مقياس الملليمتر العينات 3D خالية من قسم علم الأنسجة بالتصوير المقطعي الصغيرة المحسوبة

For over a hundred years, the histological study of tissues has been the gold standard for medical diagnosis because histology allows all cell types in ...

Interfacing Microfluidics with Microelectrode Arrays for Studying Neuronal Communication and Axonal Signal Propagation

ميكروفلويديكس التواصل مع صفائف ميكروليكترودي لدراسة الاتصالات العصبية ونشر إشارة محواري

Microelectrode arrays (MEAs) are widely used to study neuronal function in vitro. These devices allow concurrent non-invasive recording/stimulation of ...