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

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

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

<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>

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

Nöral devrelerin altında yatan temel mekanizmaları ve dinamiklerinin hastalık veya yaralanmada nasıl değiştiğini anlamak, çok çeşitli nörolojik ve nöromüsküler bozukluklar için etkili tedavi geliştirmek için kritik bir hedeftir. Mikroelektrot teknolojileri ince mekansal ve zamansal ölçeklerde nöral dinamikleri açıklamak için yaygın olarak kullanılmaktadır. Ancak, mikro ölçekli elektrotlardan yüksek sinyal-gürültü oranı (SNR) ile kararlı kayıtların elde edilmesi özellikle zor olmuştur. Elektrotların boyutları hücresel ölçeğe yaklaştıkça, elektrot empedansındaki artış sinyal kalitesini düşürür1. Ayrıca, çok sayıda çalışma, konvansiyonel silikon ve metal elektronik malzemelerden oluşan katı elektrotların nöral dokuda önemli hasar ve inflamasyon ürettiğini göstermiştir, bu da uzun süreli kayıt için kullanışlılığını sınırlar2,3,4,5. Bu gerçekler göz önüne alındığında, elektrot-doku arabirim empedansını azaltabilen ve yumuşak ve esnek form faktörlerine dahil edilebilen yeni malzemelerle mikroelektrotların geliştirilmesine büyük ilgi gösterilmiştir.
Elektrot-doku arabirim empedansını azaltmak için yaygın olarak kullanılan yöntemlerden biri, hücre dışı sıvıdaki iyonik türlerin elektrotla veya elektrotun "etkili yüzey alanı" ile etkileşebileceği alanı artırmaktır. Bu nanopatterning ile elde edilebilir6, yüzey pürüzlü7, veya gözenekli katkı maddeleri ile elektrokaplama8,9. Nanomalzemeler bu alanda önemli bir ilgi kazanmıştır çünkü özünde yüksek spesifik yüzey alanları ve uygun elektriksel ve mekanik özelliklerin benzersiz kombinasyonları10sunuyoruz. Örneğin, karbon nanotüpler önemli ölçüde elektrot empedansı azaltmak için bir kaplama olarak kullanılmıştır11,12,13, grafen oksit yumuşak içine işlenmiş, esnek serbest duran prob elektrotlar14, ve lazer-pyrolizeded poroz grafen esnek için kullanılmıştır, düşük empedanmikro-elektrokortikografi (mikro-ECoG) elektrotlar15. Onların sözüne rağmen, ölçeklenebilir montaj yöntemlerinin eksikliği nöral ara elektrotlar için nanomalzemelerin yaygın benimsenmesini sınırlamıştır. Karbon bazlı nanomalzemeler özellikle hidrofobik, ve böylece yüzey aktif madde kullanımı gerektirir16, superacids17, veya yüzey işlevselleştirme18 çözüm işleme üretim yöntemleri için sulu dağılımlar oluşturmak için, üretim alternatif yöntemler, kimyasal buhar birikimi gibi (CVD), genellikle birçok polimerik substratlar 19 ile uyumsuz yüksek sıcaklıklar gerektirir19,20,21 ,22.
Son zamanlarda, iki boyutlu bir sınıf (2D) nanomalzemeler, MXenes olarak bilinen, yüksek iletkenlik olağanüstü bir kombinasyon sunuyor tarif edilmiştir, esneklik, hacimsel kapasitans, ve doğal hidrofilitit, onları nöral interfacing elektrotlar için nanomalzemelerin umut verici bir sınıf yapma23. MXenes 2D geçiş metal karbürler ve nitrides en yaygın katmanlı öncüllerden A elemanı oyma tarafından üretilen bir ailedir. Bunlar genellikle Mn+1AXngenel formülü ile MAX fazlarıdır, M erken geçiş metalidir, A periyodik tablonun 12−16 grubudur, X karbon ve/veya azottur ve n = 1, 2 veya 324. İki boyutlu MXen gevreği hidroksil (−OH), oksijen (−O) veya flor (−F) içerebilen yüzey terminatör fonksiyonel gruplara sahiptir. Bu fonksiyonel gruplar MXenes doğal hidrofilik yapmak ve esnek yüzey modifikasyonu veya işlevselleştirme sağlar. MXenes büyük sınıf, Ti3C2 en kapsamlı çalışılan ve karakterize olmuştur 25,26,27. Ti3C2 oldukça yüksek hacimsel kapasitans gösterir (1,500 F/cm3)28 aktif grafen daha (~60−100 F/cm3)29, karbür türetilmiş karbonlar (180 F / cm3)30, ve grafen jel filmler (~ 260 F / cm3)31. Ayrıca, Ti3C2 son derece yüksek elektronik iletkenlik gösterir (~ 10,000 S / cm)32, ve biyouyumluluk çeşitli çalışmalarda gösterilmiştir33,34,35,36. Ti3C2 filmlerinin yüksek hacimsel kapasitansi biyolojik algılama ve stimülasyon uygulamaları için avantajlıdır, çünkü kapasitif yük transferi sergileyen elektrotlar potansiyel olarak zararlı hidroliz reaksiyonlarını önleyebilir.
Grubumuz son zamanlarda esnek göstermiştir, ince film Ti3C2 mikroelektrot dizileri, çözüm işleme yöntemleri kullanılarak hazırlanan, hangi mikro-elektrokortikografi kayıt yeteneğine sahiptir (mikro-ECoG) ve intrakortikal nöronal spiking aktivitesi in vivo yüksek SNR36ile. Bu MXene elektrotlar, MXen'in yüksek iletkenliğine ve elektrotların yüksek yüzey alanına atfedilebilir boyut uyumlu altın (Au) elektrotlara göre önemli ölçüde azalmış empedans gösterdi. Bu protokolde, ti3C2 MXene düzlemsel mikroelektrot dizilerinin esnek parilen-C yüzeyleri üzerinde üretilmesi ve intraoperatif mikro-ECoG kaydı için in vivo kullanılması nın temel adımlarını açıklıyoruz. Bu yöntem, sabit sulu süspansiyonlar elde etmek için yüzey aktif maddeler veya süperasitler kullanımını gerektirmeyen basit ve ölçeklenebilir çözüm işleme yöntemlerinin kullanımını mümkün kılan MXene hidrofilik doğası yararlanır. Bu işlenebilirlik kolaylığı, diğer karbon nanomalzemelere dayalı cihazların yaygın olarak benimsenmesi için önemli bir sınırlama olan endüstriyel ölçeklerde MXene biyosensörlerinin uygun maliyetli üretimine olanak sağlayabilir. Elektrot imalatındaki en önemli yenilik, çözelti işlenmiş poli (3,4-etilenedioxythiophene):poly (stiren sülfonat) (PEDOT:PSS) mikroelektrotlar37, ancak daha önce desen Mxene sonra mxen mikrodesen bir kurban polimerik tabaka kullanımı yatıyor MXene sonra- çözüm işlenmiş poli (3,4-etilenedioxythiophene) literatürden uyarlanmış bir yöntem. Ti3C2'ninolağanüstü elektriksel özellikleri, işlenebilirliği ve 2D morfolojisi ile birleştiğinde onu sinirsel arayüzler için çok umut verici bir malzeme haline getirmektedir. Özellikle, Ti3C2 elektrot geometrik alan ve elektrokimyasal arayüz empedansı arasındaki temel trade-off üstesinden gelmek için bir yol sunuyor, mikro ölçekli elektrot performansı için birincil sınırlayıcı faktör. Ayrıca, bu protokolde açıklanan üretim prosedürü farklı kayıt paradigmaları için farklı boyutlarda ve geometrilerde MXene elektrot dizileri üretmek için uyarlanabilir ve ayrıca kolayca MXene yanı sıra diğer iletken mürekkepleri dahil etmek için uyarlanabilir.

<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

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

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

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

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

In Vivo Nöral Kayıt için Ti3C2 MXen Mikroelektrot Dizilerinin İmalatı

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

Bu sentez protokolü, 10.000 Siemens santimetrenin üzerine ulaşan metalik iletkenliğe sahip yüksek kaliteli MXen mürekkebi üretir. Bu tekniğin en büyük avantajı, mxen filmlerinin hassas mikro desenlemesini filme zarar vermeden veya elektrotlarda zararlı kalıntılar bırakmadan sağlamasıdır. Titanyum karbür müreksü hazırlamak için, seçici gravür çözeltisi içeren 125 mililitrelik reaksiyon kabına iki gram titanyum alüminyum karbür öncüsü ekleyin ve dakikada 400 dönüşte 35 derecede 24 saat boyunca Teflon manyetik çubukla çözeltiyi karıştırın.Kuluçka sonunda, iki 175 mililitre lik centrifuge tüplere 50 mililitre deiyonize su ekleyin, gravür reaksiyonu karışımını tüpler arasında eşit olarak bölün ve 150 mililitrelik işareti doldurun. Malzemeyi tekrarlanan santrifüj le yıkayın, asidik süpernatantı plastik bir tehlikeli atık kabına ayırın ve süpernatant çözeltinin pH'ı pH altının üzerine ulaşana kadar santrifüj basamakları arasındaki tüplere tatlı su ekleyerek. Çok katmanlı MXene parçacığı arasındaki moleküllerin düzlem etkileşimlerini zayıflatmak için moleküllerin intercalation için, deiyonize su 100 mililitre iki gram lityum klorür ekleyin ve dakikada 200 rotasyonlarda çözelti yitirin.Lityum klorür çözündüğünde, lityum klorür çözeltisinin 100 mililitresini titanyum karbür titanyum alüminyum karbür tortusu ile karıştırın. Çözeltiyi 125 mililitrelik plastik kapa aktarın ve reaksiyonu 25 santigrat derecede 12 saat ve dakikada 200 dönüşle karıştırın. Dökme çok katmanlı parçacıktan tek katmanlı titanyum karbür MXene'ye kadar delaminasyon için, ara kalişen çözeltiyi birden fazla santrifüjle yıkayın ve koyu bir süpernatant gözlemlenene kadar açık süpernatantı dekantlayın.Sonra seyreltilmiş yeşil supernatant decanting önce bir saat için karanlık supernatant santrifüj. Şişmiş tortuyu 150 mililitre deiyonize su yla yeniden dağıtın ve çözeltiyi eşit olarak üç 50 mililitrelik santrifüj tüpüne bölün. Kalan MXene tortularını MXene supernatant'tan ayırmak için numuneleri santrifüj edin ve süpernatantları tek bir kapta birleştirin.Daha sonra daha fazla boyut seçimi ve birkaç katman pultek izole etmek için çözeltinin optimizasyonu için ek bir saat için çözüm santrifüj. Titanyum karbür mikroelektrot dizi imalatı için, temiz bir silikon gofret üzerine Parylene-C dört mikrometre kalınlığında alt tabaka mevduat. Gofret üzerinde metal desenler tanımlamak için fotolitografi kullanmak için, spin ceket photoresist gofret üzerine 3, 000 dönüşler dakikada 40 saniye yumuşak 95 santigrat derece 14,5 dakika boyunca bir sıcak tabaküzerinde gofret pişirme önce.Daha sonra, gofret ve maske bir maske hizalayıcı içine fotomaske halka gofret tüm kenarları ile çakışacak şekilde konumlandırılmış gofret ile yükleyin. Santimetre kare dozda 90 milijoule kare dozda göz çizgisinin 365 nanometre dalga boyları ile gofret maruz ve sert 115 santigrat derece bir dakika için bir sıcak tabakta gofret pişirin. Sert fırınSonunda, deiyonize su ile iyice durulama ve bir azot tabancası ile kurutma darbe önce sürekli ajitasyon ile iki dakika boyunca RD6 geliştirici gofret batırın.Gofrete 10 nanometre titanyum ve ardından 100 nanometre altın yatırmak için bir elektron ışını buharlaştırıcı kullanın. Daha sonra fotodirenç eriyene ve fazla metal tamamen havalanana kadar gofretini yaklaşık 10 dakika boyunca çözücü striptizciye batırın. Kalkış tamamlandıktan sonra, istenmeyen metal inkalan izlerini kaldırmak için 30 saniye boyunca gofret sonicate ve bir azot tabancası ile kurutmadan önce taze çözücü striptizci ve deiyonize su ile gofret durulayın.Kalkış işleminin sonunda, altın istenilen ara bağlantı izlerinde ve gofret in kenarı çevresindeki halkada görünür olacaktır. Kurban parylene-C tabakasının birikmesi için, ilk olarak gofretin oksijen plazmasına 30 saniye boyunca maruz bırakarak, spin kaplama seyreltik temizleme çözeltisini 30 saniye boyunca dakikada 1,000 dönüşte gofrete çevirmeden önce altta yatan Parylene-C tabakasıhidrofilik hale getirin. Gofret en az beş dakika boyunca parylene-c üç mikrometre yatırmadan önce hava izin gofret gösterildiği gibi gofret üzerine.Maske iki kullanarak fotolitografi ikinci bir tur sonra, MXene elektrotlar ve izleri tanımlamak için fotodirenç tarafından kapsanmayan alanlarda kurban Parylene-C tabakası ile aşındırmak için oksijen plazma reaktif iyon gravür kullanın. Gravür kısmen titanyum altın ara bağlanır yanı sıra gofret kenarları etrafında halka ile örtüşmelidir. Daha sonra, açıktitanyum ve altın ara bağlantıları ile alt Parylene-C tabakası arasındaki profili ölçmek için bir profilometre kullanarak kurbanlık Parylene-C tabakasının tam bir gravürünü onaylayın.MXene çözeltisini gofrete çevirmek için, gofretin dakikada 1.000 dönüşte 40 saniye boyunca döndürülmeden önce çözümü istenilen MXen desenlerinin her birine dağıtın. MXen filmden kalan suyu çıkarmak için 120 derecelik bir sıcak plaka üzerindeki gofreti 10 dakika boyunca kurutun ve ardından 50 nanometrelik silikon dioksit tabakasını gofret üzerine yatırmak için elektron ışını buharlaştırıcısını kullanın. Kurban Parylene-C tabakası kaldırmak için, gofret kenarına deiyonize su küçük bir damla yerleştirin ve tabakanın kenarları gofret in dış çevresindeki halka tanımlanır yerden başlayarak kurban Parylene-C tabakası soymak için cımbız kullanın.Daha sonra, kalan temizleme çözeltisi kalıntısını gidermek ve gofretini azot tabancasıyla kurutmak için gofretiyi taze deiyonize suyla iyice durulayın. 120 derece santigrat derece sıcak plaka üzerine kurutulmuş gofret yerleştirin bir saat boyunca desenli MXen filmlerinden herhangi bir artık su kaldırmak için gösterildiği gibi gofret üzerine Parylene-C dört mikrometre kalınlığında tabaka yatırmadan önce. Maske üç ile fotolitografi başka bir tur yaptıktan sonra, gofret üzerine 100 nanometre alüminyum yatırmak için bir elektron ışını buharlaştırıcı kullanın ve metal tamamen gofret kaldırdı kadar 10 dakika solvent striptizci gofret batırın.Sonication sonra, durulama, ve gösterildiği gibi kurutma, alüminyum elektrotlar ve yapıştırma pedleri için açıklıklar ile cihazları kapsayan görülebilir. Parylene-C katmanları ile aşındırmak için oksijen plazma reaktif iyon gravür kullanın cihazlar çevreleyen ve üst Parylene-C tabakası hem MXene elektrot kontaklar ve altın yapıştırma pedleri kapsayan üzerinden. Cihazlar arasında gofret üzerinde Parylene-C kalıntısı kalmadığında, 50 santigrat derecede 50 santigrat derecede veya alüminyumun tüm görsel izleri kaybolana kadar ıslak kimyasal bir etch kullanın.MXene elektrotlarını kaplayan silikon oksit aşındırmak için, 30 saniye boyunca altıya bir tamponlu oksit eter içinde ıslak kimyasal bir etch kullanın. Daha sonra cihazın sonuna küçük bir damla deiyonize su yerleştirin. Cihazı silikon substrat gofretinden serbest bırakmak için kılcal hareketle cihazın altında su olduğu için cihazı yavaşça soyun.Burada MXen mikroelektrot dizisinde kaydedilen örnek mikro-elektrokortikografi verileri gösterilmiştir. Putatif kortikal DOWN durumları bir iki hertz yavaş salınım çukurdayanmaktadır. Elektrot dizisinin kortekse uygulanmasının ardından, kayıt elektrotlarında net fizyolojik sinyaller hemen görüldü ve mxen elektrotların tümlerinde yaklaşık bir milivolt genlikelektrokortikografi sinyalleri görüldü.Bu sinyallerin güç spektrumları ketamin deksmetomidin anestezi altında sıçanlarda sık gözlenen iki beyin ritmi nin varlığını doğruladı, bir-iki hertz yavaş salınımlar ve gama salınımları 40-70 hertz. Buna ek olarak, yavaş salınımın DOWN durumunda imzalı bir geniş bant güç zayıflaması ve yavaş salınımın UP durumunda seçici 15-30 hertz beta bandı ve 40-120 hertz gama bandı güç amplifikasyonu gözlenmiştir. Sentez yönteminin optimizasyonu, MXenes kullanımının optoelektronik cihazlar, akıllı tekstil ler ve daha fazlası gibi diğer uygulamalara genişletilmesine olanak sağlamıştır.Bu prosedür hidroflorik asit, alüminyum etchant ve photoresist geliştirici dahil olmak üzere tehlikeli kimyasalların kullanımını içerir. Bu kimyasalları kullanırken her zaman uygun PPE kullandığınızdan emin olun.

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

Dinamik Maske Projeksiyon Fotolitografi kullanarak Sinir Kültür Sistemleri Micropatterned Hidrojeller Fabrikasyon

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

Biyomühendislik

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

Nükleik Asitler, Proteinler ve Küçük Moleküller Reagentless Algılama Elektrokimyasal DNA Biyosensörler Fabrikasyon

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

3T fMRI Haptik Robot Adaptasyon

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

Mikroelektrod Diziler Kullanarak siRNA Bağlanan Hücre Yüksek verim, Siteye özgü Transfeksiyon (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.

Ölçüm Minyatür Çift elemanlı deformasyon ölçüm aletlerinin imalat ve implantasyon<em&gt; In Vivo</em&gt; Kemirgenler Gastrointestinal Kasılmalar.

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

Hücre-serbest Biyoloji yapışmalı femtoliter Odası Diziler

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

Micropost Diziler Kolay ve Doğru Mekanik-profil

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

Geliştirilmiş 3D hidrojel Neuroinflammation Vitro modelleme için birincil gliyal hücreler kültürleri

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

Katı, sabit ve lekeli, genel olarak, milimetre ölçekli örnekler için bölüm ücretsiz 3D Histoloji mikro bilgisayarlı tomografi tarafından katıştırma

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

Nöronal iletişim ve aksonal sinyal yayma çalışmak için elektrot dizileri ile ara yüz kullanımını Havacilik

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