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

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

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

<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>

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

הבנת המנגנונים הבסיסיים העומדים בבסיס המעגלים העצביים, וכיצד הדינמיקה שלהם משתנה במחלה או בפציעה, היא מטרה קריטית לפיתוח therapeutics אפקטיבית למגוון רחב של הפרעות נוירולוגיות ונוירו-מולקולרית. טכנולוגיות microelectrode שימשו רבות כדי להבהיר את הדינמיקה העצבית על מרחבי מרחבית ומאזניים הזמני. עם זאת, קבלת הקלטות יציבות עם יחס האות לרעש גבוה (SNR) מן אלקטרודות microscale הוכיחה להיות מאתגרת במיוחד. ככל שממדי האלקטרודות מופחתות להגיע לקנה המידה הסלולארי, עלייה מקבילה בעכבה האלקטרודה מועלת באיכות האות1. בנוסף, מחקרים רבים הראו כי אלקטרודות נוקשה מורכב סיליקון קונבנציונאלי וחומרים אלקטרוניים מתכת לייצר נזק משמעותי ודלקת ברקמת העצבים, אשר מגביל את התועלת שלהם להקלטה ארוכת טווח2,3,4,5. בהינתן עובדות אלה, היה עניין משמעותי בפיתוח מיקרואלקטרודות עם חומרים חדשים אשר יכולים להפחית את העכבה של ממשק אלקטרודה רקמה ניתן לשלב לתוך מרכיבי טופס רך וגמיש.
אחד השיטה הנפוצה להפחתת העכבה ממשק ברקמת האלקטרודה היא להגדיל את האזור שעליו מינים יוניים בנוזל החילוץ יכול לתקשר עם האלקטרודה, או "שטח אפקטיבי המשטח" של האלקטרודה. זה יכול להיות מושגת באמצעות nanopatterning6, פני השטח המטילי7, או כציפוי חשמלי עם תוספים נקבובי8,9. ננו השיגו תשומת לב משמעותית בתחום זה, כי הם מציעים באזורים גבוהים מבחינה מהותית משטח ושילובים ייחודיים של תכונות חשמליות ומכניות חיוביות10. לדוגמה, צינורות פחמן שימשו כציפוי להפחית באופן משמעותי עכבה האלקטרודה11,12,13, תחמוצת הגראפן כבר מעובד לתוך רך, גמיש שעומד חופשי בדיקה אלקטרודות14, ו-לייזר פירול נקבובי גרפיפן מנוצל עבור גמיש, נמוך עכבה מיקרו-electrocorticography (מיקרו-ecog) אלקטרודות15. למרות ההבטחה שלהם, חוסר שיטות הרכבה מדרגיים הגביל את האימוץ הנפוץ של ננו-חומרים עבור אלקטרודות ממשק עצבי. ננו-חומרים מבוססי פחמן בפרט הם בדרך כלל הידרופובי, ובכך דורשים שימוש בחומרים מקצועיים16, חומצות סופר17, או פונקציונליזציה של פני השטח18 כדי ליצור בליטות מימיות עבור שיטות ייצור פתרונות עיבוד, בעוד שיטות חלופיות של הייצור, כגון התצהיר אדי כימי (cvd), בדרך כלל דורשים טמפרטורות גבוהות אשר אינם תואמים עם מצעים פולימריים רבים19,20,21 ,22
לאחרונה, מחלקה של דו מימדי (2D) ננו, המכונה MXenes, תוארה אשר מציעה שילוב יוצא דופן של מוליכות גבוהה, גמישות, קיבוליות נפחי, ו hydrophilicity הטבועה, מה שהופך אותם מחלקה מבטיח של ננו לצורך ממשק עצבי23. MXenes הם משפחה של carbides מתכת מעבר דו-מימדית ומתקנים המיוצרים באופן הנפוץ ביותר על ידי חריטה סלקטיבי של אלמנט משני סמנים שכבתית. אלה הם בדרך כלל שלבים MAX עם הנוסחה הכללית Mn + 1AXn, כאשר M הוא מתכת מעבר מוקדם, a היא קבוצה 12-16 האלמנט של הטבלה המחזורית, X הוא פחמן ו/או חנקן, ו n = 1, 2, או 324. פתיתי MXene דו-ממדיים מסיימים קבוצות פונקציונליות שיכולות לכלול הידרוקסיל (למטה), חמצן (או-או) או פלואור (למעלה). קבוצות אלה פונקציונליות להפוך MXenes מיסודם הידרופיפילית ולאפשר שינוי משטח גמיש או פונקציונליזציה. של המעמד הגדול של mxenes, Ti3C2 היה למדו בהרחבה ומאופיין25,26,27. Ti3C2 מראה קיבוליות במידה ניכרת גבוהה יותר (1,500 F/cm3)28 מאשר הופעל באמצעות הגרפיפן (~ 60-100 f/cm 3)29, קרביד הנגזר (180 f/cm3)30, ו גראפן סרטי ג'ל (~ 260 f/cm3)31. יתר על כן, Ti3ג2 מראה מוליכות אלקטרונית גבוהה במיוחד (~ 10,000 S/cm)32, ואת תאימות שלה הפגינו במספר מחקרים33,34,35,36. הקיבול הגבוה נפחי של Ti3C2 סרטים הוא יתרון עבור יישומים ביולוגיים חישה וגירוי, משום אלקטרודות המוצגים העברת טעינה קיבולי יכול למנוע תגובות הידרוליזה מזיקים.
הקבוצה שלנו הוכיחה לאחרונה גמיש, דק סרט Ti3C2 מערכי מיקרואלקטרודה, הכין באמצעות שיטות עיבוד פתרון, אשר מסוגלים להקליט הן מיקרו-electrocorticography (מיקרו-ecog) ו הפעילות עצבי התאיים בvivo עם גבוהה SNR36. אלקטרודות MXene אלה הראו עכבה מופחתת באופן משמעותי בהשוואה לגודל בהתאמה זהב (Au) אלקטרודות, אשר ניתן לייחס את המוליכות הגבוהה של MXene ואת השטח הגבוה של אלקטרודות. בפרוטוקול זה, אנו מתארים את השלבים המרכזיים עבור בדיית מערכים מיקרואלקטרודה מישורי של Ti3C2 mxene על מצעים פארילין-C גמיש וניצול אותם vivo עבור הקלטה מיקרו-ecog הפעיל. שיטה זו מנצלת את הטבע ההידרופיפילית של MXene, אשר מאפשר את השימוש בשיטות עיבוד הפתרון, כי הם פשוטים ומדרגיים תוך שאינם דורשים שימוש בחומרים מסורמים או חומצות על כדי להשיג השעיות יציבות מימית. זה קל של מעבד יכול לאפשר ייצור חסכוני של ביוחיישנים MXene בסולמות תעשייתיים, אשר כבר מגבלה גדולה לאימוץ נרחב של התקנים המבוססים על ננו פחמן אחרים. החדשנות המפתח בייצור אלקטרודה טמון בשימוש שכבת ההקרבה פולימריים כדי microxene לאחר הציפוי ספין, שיטה המותאמת מספרות על התמיסה המעובדת פולי (3, 4-אתיוליאדיטיתפסיטזיס):p ולי (פאין: PSS) מיקרואלקטרודות37, אך שלא תוארה בעבר לפנינג MXene. התכונות החשמליות יוצאת דופן של Ti3C2, ביחד עם מעבד שלה ומורפולוגיה דו-ממדית להפוך אותו לחומר מבטיח מאוד עבור ממשקים עצביים. בפרט, Ti3ג2 מציעה תוואי לקראת התגברות על הסחר הבסיסי בין האזור הגיאומטרי האלקטרודה ועכבה ממשק אלקטרוכימי, גורם מגביל עיקרי עבור ביצועי האלקטרודה מיקרו בקנה מידה. בנוסף, את הליך הייצור המתואר בפרוטוקול זה ניתן להתאים כדי לייצר מערכי אלקטרודה MXene בגדלים שונים וגאומטריות לתבניות הקלטה שונות, והוא יכול גם בקלות להתאים כדי לשלב סוגי דיו אחרים מוליך מלבד MXene.

<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

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

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

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

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

הייצור של Ti3C2 Mxene מערכים מיקרואלקטרודה בVivo הקלטה עצבית

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

פרוטוקול סינתזה זה מייצר דיו MXene באיכות גבוהה עם מוליכות מתכתית שמגיעה מעל 10,000 סימנס לס"מ. היתרון העיקרי של טכניקה זו הוא שהיא מאפשרת מיקרו-דפוס מדויק של סרטי MXene מבלי לפגוע בסרט או להשאיר שאריות מזיקות על האלקטרודות. כדי להכין דיו קרביד טיטניום, לאט להוסיף שני גרם של טיטניום אלומיניום קרביד מבשר למכל תגובה 125 מיליליטר המכיל פתרון תחריט סלקטיבי ומערבבים את הפתרון עם מוט מגנטי טפלון במשך 24 שעות ב 35 מעלות צלזיוס ב 400 סיבובים לדקה.בסוף הדגירה, להוסיף 50 מיליליטר של מים deionized לשני צינורות צנטריפוגה 175 מיליליטר, לפצל את תערובת התגובה תחריט באופן שווה בין הצינורות, ולמלא את סימן 150 מיליליטר. לשטוף את החומר על ידי צנטריפוגה חוזרת ונשנית, decanting על טבעי חומצי לתוך מיכל פסולת מסוכנת פלסטיק והוספת מים מתוקים לצינורות בין שלבי צנטריפוגה עד pH של הפתרון על טבעי מגיע מעל pH שש. לאינטרקלציה של המולקולות בין חלקיק MXene רב שכבתי כדי להחליש מתוך אינטראקציות המטוס, להוסיף שני גרם של ליתיום כלורי ל 100 מיליליטר של מים deionized ומערבבים את הפתרון ב 200 סיבובים לדקה.כאשר ליתיום כלוריד התמוסס, לערבב 100 מיליליטר של פתרון ליתיום כלוריד עם טיטניום קרביד טיטניום אלומיניום קרביד מים. מעבירים את הפתרון בחזרה למיכל פלסטיק 125 מיליליטר ומערבבים את התגובה במשך 12 שעות ב 25 מעלות צלזיוס ו 200 סיבובים לדקה. עבור delamination מן החלקיק רב שכבתי בתפזורת לתוך יחיד עד כמה שכבה טיטניום קרביד MXene, לשטוף את פתרון intercalation עם צנטריפוגות מרובות, decanting על טבעי ברור עד על טבעי כהה נצפתה.ואז צנטריפוגה על טבעי כהה במשך שעה אחת לפני decanting על טבעי ירוק מדולל. גלה מחדש את הנפח הנפוח עם 150 מיליליטר של מים deionized ולפצל את הפתרון באופן שווה לשלושה צינורות צנטריפוגה 50 מיליליטר. צנטריפוגה הדגימות כדי להפריד את משקעים MXene הנותרים מן העל-טבעי MXene ולאסוף את supernatants לתוך מיכל אחד.לאחר מכן צנטריפוגה הפתרון לשעה נוספת עבור בחירת גודל נוסף ואופטימיזציה של הפתרון כדי לבודד פתיתי שכבה בודדים עד כמה. לייצור מערך מיקרואלקטרוניקה של טיטניום קרביד, הפקידו שכבה תחתונה בעובי 4 מיקרומטר של Parylene-C על וופל סיליקון נקי. כדי להשתמש בפוטוליתוגרפיה כדי להגדיר דפוסי מתכת על הוופל, סובבו את פוטורסיסט המעיל על הוופל ב-3,000 סיבובים בדקה במשך 40 שניות לפני אפייה רכה של הוופל על צלחת חמה במשך 14.5 דקות ב-95 מעלות צלזיוס.לאחר מכן, לטעון את הוופל ולהסוות אחד לתוך מיישר מסכה עם הוופל ממוקם כך הטבעת על מסכת התמונה חופף עם כל הקצוות של הוופל. חשוף את הוופל עם 365 אורכי גל ננומטר של קו העין במינון בריבוע 90 מיליג'ול וס"מ קשה לאפות את הוופל על צלחת חמה במשך דקה אחת ב 115 מעלות צלזיוס. בסוף האפייה הקשה, לטבול את הוופל מפתח RD6 במשך שתי דקות עם תסיסה רציפה לפני שטיפה יסודית עם מים deionized ולפוצץ ייבוש עם אקדח חנקן.השתמש אידוי קרן אלקטרונים להפקיד 10 ננומטר של טיטניום ואחריו 100 ננומטר של זהב על הוופל. ואז לטבול את רקיק חשפנית ממס במשך כ 10 דקות עד photoresist התמוסס המתכת העודפת הוסרה לחלוטין. לאחר ההמראה מופיע שלם, sonicate את הוופל במשך 30 שניות כדי להסיר את כל העקבות הנותרים של מתכת לא רצויה לשטוף את הוופל עם חשפנית ממס טרי מים deionized לפני ייבוש עם אקדח חנקן.בסוף תהליך ההמראה, זהב יהיה גלוי עקבות החיבור הרצוי בטבעת סביב קצה הוופל. לתצהיר של שכבת Parylene-C ההקרבה, תחילה לחשוף את הוופל לפלזמה חמצן במשך 30 שניות כדי להפוך את שכבת Parylene-C הבסיסית הידרופילית לפני ספין ציפוי לדלל פתרון ניקוי על הוופל ב 1, 000 סיבובים לדקה במשך 30 שניות. אפשר לוופל להתייבש לפחות חמש דקות לפני הפקדת שלושה מיקרומטרים של Parylene-C על הוופל כפי שהוכח.לאחר סיבוב שני של פוטוליטוגרפיה באמצעות מסכה 2, להשתמש תחריט יון תגובתי פלזמה חמצן לחרוט דרך שכבת Parylene-C ההקרבה באזורים שאינם מכוסים על ידי photoresist להגדיר את אלקטרודות MXene ועקבות. התחריט צריך לחפוף חלקית עם חיבורי זהב טיטניום, כמו גם את הטבעת סביב הקצוות של הוופל. לאחר מכן השתמשו בפרופילומטר כדי למדוד את הפרופיל בין חיבורי הטיטניום והזהב החשופים לבין שכבת Parylene-C התחתונה כדי לאשר תחריט מלא של שכבת Parylene-C ההקרבה.כדי לסובב את פתרון MXene על הוופל, תחילה לוותר על הפתרון על כל אחד דפוסי MXene הרצוי לפני סיבוב הוופל ב 1, 000 סיבובים לדקה במשך 40 שניות. יבש את הוופל על צלחת חמה 120 מעלות צלזיוס במשך 10 דקות כדי להסיר את כל המים שיורית מהסרט MXene ואז להשתמש מאייד קרן אלקטרונים להפקיד שכבת 50 ננומטר סיליקון דו חמצני מוגן על הוופל. כדי להסיר את שכבת Parylene-C ההקרבה, מניחים טיפה קטנה של מים deionized על קצה הוופל ולהשתמש פינצטה לקלף את שכבת Parylene-C הקרבה החל מהמקום שבו הקצוות של השכבה מוגדרים בטבעת סביב החלק החיצוני של הוופל.לאחר מכן, לשטוף את הוופל ביסודיות עם מים deionized טריים כדי להסיר את כל שאריות פתרון ניקוי שנותרו לייבש את הוופל עם אקדח חנקן. מניחים את הוופל המיובש על צלחת חמה של 120 מעלות צלזיוס למשך שעה כדי להסיר את כל שאריות המים מסרטי MXene בדוגמת לפני הפקדת שכבה בעובי ארבעה מיקרומטר של Parylene-C על הוופל כפי שהודגם. לאחר ביצוע סיבוב נוסף של פוטוליטוגרפיה עם מסכה שלוש, להשתמש אידוי קרן אלקטרונים להפקיד 100 אלומיניום ננומטר על הוופל לטבול את הוופל בחשפנית ממס במשך 10 דקות עד המתכת הוסרה לחלוטין של רקיק.לאחר sonication, שטיפה, וייבוש כפי שהודגם, אלומיניום ניתן לראות מכסה את המכשירים עם פתחים עבור אלקטרודות רפידות מליטה. השתמש תחריט יון תגובתי פלזמה חמצן לחרוט דרך שכבות Parylene-C להקיף את המכשירים דרך השכבה העליונה Parylene-C המכסה הן את מגעי האלקטרודה MXene ואת רפידות מליטה זהב. כאשר לא נשאר שאריות פארילן-C על הוופל בין המכשירים, השתמשו בחרטה כימית רטובה בחתיר אלומיניום מסוג A ב-50 מעלות צלזיוס למשך 10 דקות או עד שדקה אחת חלפה כאשר כל העקבות החזותיים של האלומיניום נעלמו.כדי לחרוט את תחמוצת הסיליקון המכסה את אלקטרודות MXene, להשתמש תחריט כימי רטוב תחריט תחמוצת חציצה 6 ל-1 במשך 30 שניות. ואז למקם טיפה קטנה של מים deionized בסוף המכשיר. בעדינות לקלף את המכשיר כמו מים הוא רשע מתחת למכשיר על ידי פעולה נימי לשחרר את המכשיר מן רקיק מצע הסיליקון.כאן מוצגים נתוני מיקרו-אלקטרוקורטיוגרפיה לדוגמה שנרשמו במערך מיקרואלקטרודה MXene. מצבי DOWN קליפת המוח putative מבוססים על השוקת של התנודות האיטיות באחד עד שניים הרץ. בעקבות היישום של מערך האלקטרודה על קליפת המוח, אותות פיזיולוגיים ברורים היו ברורים מיד על אלקטרודות ההקלטה עם כמילי ומילי וולט משרעת אלקטרוקורטיקוגרפיה אותות המופיעים על כל אלקטרודות MXene.ספקטרום כוח של אותות אלה אישר את נוכחותם של שני מקצבי מוח שנצפו בדרך כלל בחולדות תחת הרדמה קטמין dexmedetomidine, אחד עד שניים תנודות איטיות הרץ תנודות גמא ב 40 עד 70 הרץ. בנוסף, התעצמות כוח פס רחב חתימה במהלך מצב DOWN של תנודות איטיות סלקטיבית 15 עד 30 להקת הרץ בטא ו 40 עד 120 הרץ גמא הלהקה הגברה כוח במהלך מצב UP של תנודות איטיות נצפו. אופטימיזציה של שיטת הסינתזה אפשרה הרחבת השימוש ב- MXenes ליישומים אחרים כגון במכשירים אופטו-אלקטרוניים, טקסטיל חכם ועוד.הליך זה כרוך בשימוש בכימיקלים מסוכנים כולל חומצה הידרופלואורית, תחריט אלומיניום ומפתח פוטוריסט. הקפד תמיד להשתמש PPE המתאים בעת טיפול בכימיקלים אלה.

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

המצאה של הידרוג micropatterned למערכות התרבות עצבית באמצעות photolithography דינמי הקרנה מסכת

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

המצאה של אלקטרוכימי-DNA Biosensors לגילוי Reagentless של חומצות, חלבונים ומולקולות קטנות גרעין

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

ההסתגלות של רובוט לתחושה ב fMRI 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

יעילות גבוהה Transfection, אתר ספציפי של תאים חסידים עם siRNA שימוש במערכי microelectrode (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.

ייצור והשרשה של מדי עיבור Dual-אלמנט הזעיר למדידה<em&gt; בVivo</em&gt; במערכת העיכול התכווצויות במכרסמים.

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

מערכים רבים סגר Femtoliter הלשכה לביולוגיה ללא סלולארי

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

Mechano-פרופיל קל ומדויק על מערכי Micropost

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

שיפור תרבויות הידרוג 3D של תאי גליה העיקרי עבור במבחנה דוגמנות של Neuroinflammation

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

נוקשה ההטמעה של קבוע, צבעונית, ככלל, דגימות מילימטר-סולם עבור היסטולוגיה ללא סעיף תלת-ממד על-ידי מיקרו-שחושב טומוגרפיה

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

התממשקות מיקרופלואידיקה עם מערכים Microelectrode ללמוד תקשורת עצביים והתפשטות אות עצב

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