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

Ce travail a été soutenu par les National Institutes of Health (accord no. R21-NS106434), le Citizens United for Research in Epilepsy Taking Flight Award, la Mirowski Family Foundation et Neil et Barbara Smit (F.V.); le National Science Foundation Graduate Research Fellowship Program (subvention no. DGE-1845298 à N.D. et B.M.); le Bureau de recherche de l’Armée de terre (numéro d’entente coopérative W911NF-18-2-0026 à K.M.); et par l’armée américaine par l’intermédiaire du Programme d’initiative des sciences de surface au Edgewood Chemical Biological Center (PE 0601102A Project VR9 à Y.G. et K.M.). Ce travail a été effectué en partie au Singh Center for Nanotechnology, qui est soutenu par la National Science Foundation National Nanotechnology Coordinated Infrastructure Program (NNCI-1542153).

Toutes les procédures in vivo étaient conformes au National Institutes of Health (NIH) Guide for the Care and Use of Laboratory Animals et ont été approuvées par le Comité institutionnel de soins et d’utilisation des animaux (IACUC) de l’Université de Pennsylvanie.
1. Synthèse de Ti3C2 MXene
REMARQUE : Les procédures de réaction décrites dans cette section sont destinées à être utilisées à l’intérieur d’une hotte...

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La procédure de synthèse et de délamination MXene décrite dans ce protocole (HF/HCl/LiCl) a été construite à partir de l’approche de gravure MILD qui utilisait un liF/HCl (in situ HF) etchant moyen26. L’approche MILD permet de délaminer spontanément les flocons de Ti3C2 (plusieurs flocons latéraux) pendant le lavage une fois que le pH 5-6 a été atteint. Par rapport à la gravure avec HF seul, cela se traduit par des matériaux avec une meilleure qualité et de...

Comprendre les mécanismes fondamentaux sous-jacents aux circuits neuronaux, et comment leur dynamique est altérée dans la maladie ou les blessures, est un objectif critique pour développer des thérapies efficaces pour un large éventail de troubles neurologiques et neuromusculaires. Les technologies de microélectrode ont été employées couramment pour élucider la dynamique neurale sur les échelles spatiales et temporelles fines. Cependant, l’obtention d’enregistrements stables avec un rapport signal-bruit élevé (RNS) à partir d’électrodes à microéchelle s’est avérée particulièrement difficile. Comme les dimensions des électrodes sont réduites à l’approche de l’échelle cellulaire, une augmentation correspondante de l’électrode empêche la qualité du signal1. En outre, de nombreuses études ont montré que les électrodes rigides composées de matériaux électroniques conventionnels de silicium et de métal produisent des dommages significatifs et l’inflammation dans le tissu neural, qui limite leur utilité pour l’enregistrement à long terme2,3,4,5. Compte tenu de ces faits, il y a eu un intérêt significatif dans le développement de microélectrodes avec de nouveaux matériaux qui peuvent réduire l’impédance de l’interface électrode-tissu et peuvent être incorporés dans des facteurs de forme souples et flexibles.
Une méthode couramment utilisée pour réduire l’impédance de l’interface électrode-tissu est d’augmenter la zone sur laquelle les espèces ioniques dans le fluide extracellulaire peuvent interagir avec l’électrode, ou la «surface efficace» de l’électrode. Ceci peut être réalisé par nanopatterning6, rugissement de surface7, ou électroplaquage avec des additifs poreux8,9. Les nanomatériaux ont attiré l’attention dans ce domaine parce qu’ils offrent intrinsèquement des zones de surface spécifiques intrinsèquement élevées et des combinaisons uniques de propriétés électriques et mécaniques favorables10. Par exemple, les nanotubes de carbone ont été utilisés comme revêtement pour réduire considérablement l’impédance d’électrode11,12,13,l’oxyde de graphène a été transformé en électrodes douces et flexibles de sonde autoportante 14 , et le graphène poreux laser-pyrolyzed a été employé pour la micro-électrocorticographie flexible et à faible impédance (micro-ECoG) électrodes15. Malgré leur promesse, l’absence de méthodes d’assemblage évolutives a limité l’adoption généralisée de nanomatériaux pour les électrodes d’interfaçage neuronal. Les nanomatériaux à base de carbone en particulier sont généralement hydrophobes, et nécessitent donc l’utilisation de surfactants16, superacides17, ou la fonctionnalisation de surface18 pour former des dispersions aqueuses pour les méthodes de fabrication de solution-traitement, tandis que les méthodes alternatives de fabrication, telles que le dépôt chimique de vapeur (CVD), exigent typiquement des températures élevées qui sont incompatibles avec de nombreux substrats polymères19,20,21 ,22.
Récemment, une classe de nanomatériaux bidimensionnels (2D), connu sous le nom de MXenes, a été décrite qui offre une combinaison exceptionnelle de conductivité élevée, de flexibilité, de capacité volumétrique et d’hydrophilie inhérente, ce qui en fait une classe prometteuse de nanomatériaux pour les électrodes d’interfaçage neuronal23. Les MXenes sont une famille de carbures et de nitrides métalliques de transition 2D qui sont le plus souvent produits par la gravure sélective de l’élément A à partir de précurseurs superposés. Il s’agit généralement de phases MAX avec la formule générale Mn 1AXn, où M est un métal de transition précoce, A est un élément de groupe 12-16 du tableau périodique, X est carbone et / ou de l’azote, et n 1, 2, ou 324. Les flocons de MXene bidimensionnels ont des groupes fonctionnels à terminaison de surface qui peuvent inclure l’hydroxyle (OH), l’oxygène (O) ou le fluor (F). Ces groupes fonctionnels rendent les MXenes intrinsèquement hydrophiles et permettent une modification ou une fonctionnalisation flexible de la surface. De la grande classe de MXenes, Ti3C2 a été le plus largement étudié et caractérisé25,26,27. Ti3C2 montre une capacitance volumétrique remarquablement plus élevée (1 500 F/cm3)28 que le graphène activé (60 x 100 F/cm3)29, carbones dérivés du carbure (180 F/cm3)30, et des films de gel de graphène (260 F/cm3)31. En outre, Ti3C2 montre une conductivité électronique extrêmement élevée (10 000 S/cm)32, et sa biocompatibilité a été démontrée dans plusieurs études33,34,35,36. La capacité volumétrique élevée des films Ti3C 2 est avantageuse pour les applications de détection biologique etde stimulation, car les électrodes qui présentent un transfert capacitif de charge peuvent éviter des réactions d’hydrolyse potentiellement nocives.
Notre groupe a récemment démontré des réseaux de microélectrodes Ti3C2 flexibles et à couches minces, préparés à l’aide de méthodes de traitement de solutions, capables d’enregistrer à la fois la micro-électrocortticographie (micro-ECoG) et l’activité neuronale intracorticale de pointe in vivo avec un SNR36élevé. Ces électrodes MXene ont montré une réduction significative de l’impédance par rapport aux électrodes d’or (Au) de taille comparable, qui peuvent être attribuées à la conductivité élevée de MXene et à la surface élevée des électrodes. Dans ce protocole, nous décrivons les étapes clés pour fabriquer des rangées planaires de microélectrodes de Ti3C2 MXene sur des substrats flexibles de parylène-C et les utilisant in vivo pour l’enregistrement micro-ECoG peropératoire. Cette méthode tire parti de la nature hydrophile de MXene, qui permet l’utilisation de méthodes de traitement des solutions simples et évolutives sans nécessiter l’utilisation de surfactants ou de superacides pour obtenir des suspensions aqueuses stables. Cette facilité de processabilité peut permettre une production rentable de biocapteurs MXene à des échelles industrielles, ce qui a été une limitation majeure à l’adoption généralisée de dispositifs basés sur d’autres nanomatériaux de carbone. La principale innovation dans la fabrication d’électrodes réside dans l’utilisation d’une couche polymère sacrificielle pour micropattern le MXene après spin-coating, une méthode adaptée de la littérature sur la solution traitée poly (3,4-ethylenedioxythiophène):poly (styrene sulfonate) (PEDOT:PSS) microélectrodes37, mais qui n’avait pas été précédemment décrit pour le modèle MXe. Les propriétés électriques exceptionnelles de Ti3C2, couplé avec sa processabilité et la morphologie 2D en font un matériau très prometteur pour les interfaces neuronales. En particulier, Ti3C2 offre une voie vers le dépassement du compromis fondamental entre la zone géométrique des électrodes et l’impédance de l’interface électrochimique, un facteur limitant principal pour la performance des électrodes à micro-échelle. En outre, la procédure de fabrication décrite dans ce protocole peut être adaptée pour produire des réseaux d’électrodes MXene de différentes tailles et géométries pour différents paradigmes d’enregistrement, et peut également être facilement adaptée pour incorporer d’autres encres conductrices en plus de 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

Les technologies implantables de microélectrode ont été employées couramment pour élucider la dynamique neurale à l’échelle micrométrique pour acquérir une compréhension plus profonde des fondements neuronaux des maladies et des dommages de cerveau. Comme les électrodes sont miniaturisées à l’échelle des cellules individuelles, une augmentation correspondante de l’impédance d’interface limite la qualité des signaux enregistrés. En outre, les matériaux d’électrode conventionnels sont rigides, ce qui entraîne un décalage mécanique significatif entre l’électrode et le tissu cérébral environnant, ce qui provoque une réponse inflammatoire qui conduit finalement à une dégradation des performances de l’appareil. Pour relever ces défis, nous avons développé un procédé de fabrication de microélectrodes flexibles à base de Ti3C2 MXene, un nanomatériau récemment découvert qui possède une capacité volumétrique remarquablement élevée, la conductivité électrique, la fonctionnalité de surface et la processabilité dans les dispersions aqueuses. Les réseaux flexibles de microélectrodes Ti3C2 MXene ont une impédance remarquablement faible en raison de la conductivité élevée et de la surface spécifique élevée des films Ti3C2 MXene, et ils se sont avérés extrêmement sensibles pour l’enregistrement de l’activité neuronale. Dans ce protocole, nous décrivons une nouvelle méthode pour micropatterning Ti3C2 MXene dans des tableaux de microélectrode sur des substrats polymères flexibles et dénonçons leur utilisation pour l’enregistrement in vivo de micro-électrocorticographie. Cette méthode peut facilement être étendue pour créer des réseaux d’électrodes MXene de taille arbitraire ou de géométrie pour une gamme d’autres applications en bioélectronique et il peut également être adapté pour une utilisation avec d’autres encres conductrices en plus de Ti3C2 MXene. Ce protocole permet la fabrication simple et évolutive de microélectrodes à partir d’encres conductrices basées sur des solutions, et permet spécifiquement d’exploiter les propriétés uniques de l’hydrophile Ti3C2 MXene pour surmonter bon nombre des obstacles qui ont longtemps entravé l’adoption généralisée de nanomatériaux à base de carbone pour les microélectrodes neurales à haute fidélité.

Les données micro-ECoG enregistrées sur un réseau de microélectrodes MXene sont affichées à la figure 5. Après l’application du réseau d’électrodes sur le cortex, des signaux physiologiques clairs ont été immédiatement apparents sur les électrodes d’enregistrement, avec environ 1 mV d’amplitude ECoG signaux apparaissant sur toutes les électrodes MXene. Les spectres de puissance de ces signaux ont confirmé la présence de deux rythmes cérébraux couramment observés ch...

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Fabrication of Ti3C2 MXene Microelectrode Arrays for In Vivo Neural Recording

Nous décrivons ici une méthode pour fabriquer des tableaux de microélectrode Ti3C2 MXene et les utiliser pour l’enregistrement neuronal in vivo.

Fabrication de Ti3C2 MXene Microelectrode Arrays pour In Vivo Neural Recording

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

Ce protocole de synthèse produit de l’encre MXene de haute qualité avec une conductivité métallique qui dépasse les 10 000 Siemens par centimètre. Le principal avantage de cette technique est qu’elle permet le micro-modelage précis des films MXene sans endommager le film ou laisser des résidus nocifs sur les électrodes. Pour préparer une encre carbure de titane, ajoutez lentement deux grammes de carbure en aluminium titane précurseur d’un récipient de réaction de 125 millilitres contenant une solution de gravure sélective et remuez la solution avec une barre magnétique en téflon pendant 24 heures à 35 degrés Celsius à 400 rotations par minute.À la fin de l’incubation, ajouter 50 millilitres d’eau déionisée à deux tubes centrifugeuses de 175 millilitres, diviser le mélange de réaction de gravure également entre les tubes et remplir à la marque de 150 millilitres. Lavez le matériau par centrifugation répétée, décantant le supernatant acide dans un récipient de déchets dangereux en plastique et ajoutant de l’eau douce aux tubes entre les étapes de centrifugation jusqu’à ce que le pH de la solution supernatale atteigne au-dessus du pH six. Pour que l’intercalation des molécules entre la particule multicouche MXene s’affaiblisse des interactions plane, ajouter deux grammes de chlorure de lithium à 100 millilitres d’eau déionisée et remuer la solution à 200 rotations par minute.Lorsque le chlorure de lithium s’est dissous, mélangez 100 millilitres de la solution de chlorure de lithium avec le sédiment carbure en titane carbure en titane. Transférez la solution dans le contenant en plastique de 125 millilitres et remuer la réaction pendant 12 heures à 25 degrés Celsius et 200 rotations par minute. Pour la délamination de la particule multicouche en vrac en carbure de titane MXene à couche unique à quelques couches, lavez la solution d’intercalation avec de multiples centrifugations, décantant le supernatant clair jusqu’à ce qu’un supernatant foncé soit observé.Puis centrifuger le supernatant foncé pendant une heure avant de décanter le supernatant vert dilué. Redispersez les sédiments gonflés avec 150 millilitres d’eau déionisée et divisez la solution également en trois tubes de centrifugeuse de 50 millilitres. Centrifugez les échantillons pour séparer les sédiments MXene restants du supernatant MXene et mettre en commun les supernatants en un seul récipient.Ensuite, centrifugez la solution pendant une heure supplémentaire pour la sélection de la taille et l’optimisation de la solution pour isoler les flocons simples à quelques couches. Pour la fabrication de réseau de microélecrodes en titane carbure, déposez une couche inférieure épaisse de quatre micromètres de Parylène-C sur une plaquette de silicium propre. Pour utiliser la photolithographie pour définir les motifs métalliques sur la gaufrette, faites tourner le photorésistant sur la gaufrette à 3000 rotations par minute pendant 40 secondes avant de cuire doucement la gaufrette sur une plaque chaude pendant 14,5 minutes à 95 degrés Celsius.Ensuite, chargez la gaufrette et masquez-en une dans une gouttière de masque avec la gaufrette positionnée de sorte que l’anneau sur le masque photo chevauche tous les bords de la gaufrette. Exposez la gaufrette avec des longueurs d’onde de 365 nanomètres de ligne oculaire à une dose carrée de 90 millijoule par centimètre et faites cuire la gaufrette sur une plaque chaude pendant une minute à 115 degrés Celsius. À la fin de la cuisson dure, plonger la gaufrette dans la RD6 développeur pendant deux minutes avec agitation continue avant de rincer soigneusement avec de l’eau déionisée et souffler le séchage avec un pistolet à azote.Utilisez un évaporateur de faisceau d’électrons pour déposer 10 nanomètres de titane suivis de 100 nanomètres d’or sur la plaquette. Puis immerger la gaufrette dans la décapante solvant pendant environ 10 minutes jusqu’à ce que le photorésiste se soit dissous et que l’excès de métal ait complètement décollé. Une fois le décollage terminé, sonifier la gaufrette pendant 30 secondes pour enlever les traces restantes de métal indésirable et rincer la gaufrette à l’aide d’une décapante de solvant frais et d’eau déionisée avant de sécher à l’aide d’un pistolet à azote.À la fin du processus de décollage, de l’or sera visible dans les traces d’interconnexion souhaitées et dans l’anneau autour du bord de la plaquette. Pour le dépôt de la couche sacrificielle de Parylène-C, exposez d’abord la gaufrette au plasma d’oxygène pendant 30 secondes pour rendre la couche hydrophilique sous-jacente de parylène-C avant que le revêtement spin dilue la solution de nettoyage sur la gaufrette à 1000 rotations par minute pendant 30 secondes. Laisser sécher la gaufrette pendant au moins cinq minutes avant de déposer trois micromètres de Parylène-C sur la plaquette, comme il est démontré.Après une deuxième série de photolithographie à l’aide du masque deux, utilisez l’ion réactif plasma à oxygène pour graver à travers la couche sacrificielle parylène-C dans les zones non couvertes par le photorésistant pour définir les électrodes et les traces de MXene. La gravure doit se chevaucher partiellement avec les interconnexions d’or de titane ainsi que l’anneau autour des bords de la gaufrette. Ensuite, utilisez un profilomètre pour mesurer le profil entre les interconnexions de titane et d’or exposées et la couche inférieure parylène-C pour confirmer une gravure complète de la couche sacrificielle parylène-C.Pour faire tourner la solution MXene sur la gaufrette, distribuez d’abord la solution sur chacun des motifs MXene désirés avant de faire tourner la gaufrette à 1000 rotations par minute pendant 40 secondes. Séchez la gaufrette sur une plaque chaude de 120 degrés Celsius pendant 10 minutes pour enlever toute eau résiduelle du film MXene puis utilisez un évaporateur de faisceau d’électrons pour déposer une couche protégée de dioxyde de silicium de 50 nanomètres sur la gaufrette. Pour enlever la couche sacrificielle de Parylène-C, placez une petite goutte d’eau déionisée sur le bord de la gaufrette et utilisez des pinces à épiler la couche sacrificielle parylène-C à partir de l’endroit où les bords de la couche sont définis dans l’anneau autour de l’extérieur de la gaufrette.Ensuite, rincez soigneusement la gaufrette avec de l’eau désionisée fraîche pour enlever tout résidu de solution de nettoyage restant et séchez la gaufrette à l’aide d’un pistolet à azote. Placez la gaufrette séchée sur une plaque chaude de 120 degrés Celsius pendant une heure pour enlever toute eau résiduelle des films mxene à motifs avant de déposer une couche épaisse de quatre micromètres de Parylène-C sur la gaufrette, comme on l’a démontré. Après avoir effectué une autre ronde de photolithographie avec le masque trois, utilisez un évaporateur de faisceau d’électrons pour déposer de l’aluminium de 100 nanomètres sur la gaufrette et plonger la gaufrette dans une décapante de solvant pendant 10 minutes jusqu’à ce que le métal ait complètement décollé de la plaquette.Après la sonication, le rinçage et le séchage comme démontré, l’aluminium peut être observé couvrant les dispositifs avec des ouvertures pour les électrodes et les garnitures de liaison. Utilisez la gravure réactive d’ion de plasma d’oxygène pour graver par les couches de Parylene-C entourent les dispositifs et par la couche supérieure de Parylene-C couvrant les contacts d’électrode de MXene et les garnitures de liaison d’or. Lorsqu’aucun résidu de parylène-C ne reste sur la gaufrette entre les appareils, utilisez une gravure chimique humide dans l’aluminium etchant de type A à 50 degrés Celsius pendant 10 minutes ou jusqu’à ce qu’une minute passe lorsque toutes les traces visuelles de l’aluminium ont disparu.Pour graver l’oxyde de silicium qui recouvre les électrodes MXene, utilisez une gravure chimique humide en oxyde tamponné six contre un pendant 30 secondes. Placez ensuite une petite goutte d’eau déionisée à l’extrémité de l’appareil. Peler doucement l’appareil car l’eau est méchante sous l’appareil par action capillaire pour libérer l’appareil de la gaufrette substrat de silicium.Ici, des données de micro-électrocorticographie d’échantillon enregistrées sur un tableau de microélecrode de MXene sont montrées. Les états corticals putatifs de DOWN sont basés sur l’auge de l’oscillation lente à un à deux hertz. Après application du tableau d’électrode sur le cortex, des signaux physiologiques clairs étaient immédiatement apparents sur les électrodes d’enregistrement avec approximativement un millivolt signaux d’électrocorticographie d’amplitude apparaissant sur toutes les électrodes de MXene.Les spectres de puissance de ces signaux ont confirmé la présence de deux rythmes cérébraux couramment observés chez les rats sous anesthésie de kétamine dexmedetomidine, d’une à deux oscillations lentes d’hertz et d’oscillations gamma à 40 à 70 hertz. En outre, une atténuation de puissance à large bande de signature pendant l’état down de l’oscillation lente et une bande bêta sélective de 15 à 30 hertz et 40 à 120 hertz amplification de puissance de bande gamma pendant l’état d’UP de l’oscillation lente ont été observées. L’optimisation de la méthode de synthèse a permis d’expansion de l’utilisation de MXenes dans d’autres applications telles que les appareils optoélectroniques, les textiles intelligents, et plus encore.Cette procédure implique l’utilisation de produits chimiques dangereux, y compris l’acide fluorhydrique, l’aluminium etchant, et le développeur photorésiste. Assurez-vous d’utiliser toujours l’EPI approprié lors de la manipulation de ces produits chimiques.

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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

Amélioré l’Hydrogel 3D des Cultures de cellules gliales primaires pour In Vitro la modélisation du neuro-inflammation

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

Rigide incrustation du fixe et tachée, ensemble, échelle millimétrique spécimens pour histologie exempt de Section 3D de Micro-Computed Tomography

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

Interfaçage Microfluidics microélectrode tableaux pour étudier la Communication neuronale et la Propagation des signaux axonale

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