Monolithic 3D Nanoelectrode Arrays on CMOS Circuitry for Scalable, High-Resolution Neural Recording

Área de la Ciencia:

• Neurociencia
• Bioingeniería
• Ciencia de Materiales

Sus antecedentes:

• Las interfaces neuronales avanzadas son cruciales para comprender la función cerebral, las enfermedades neurodegenerativas y el desarrollo de fármacos.
• Las tecnologías existentes a menudo carecen de la sensibilidad a nanoescala y las capacidades de grabación a gran escala de alta resolución requeridas.

Objetivo del estudio:

• Presentar un array de nanoelectrodos de alta densidad (HD-NEA) monolíticamente integrado.
• Demostrar su capacidad para la grabación neuronal de alta fidelidad.
• Permitir biointerfaces nanoescalares escalables y compatibles con CMOS.

Principales métodos:

• Fabricación de un array de nanoelectrodos de alta densidad (HD-NEA) con electrodos de nanohilo verticales integrados en circuitos CMOS comerciales.
• Se utilizó una estrategia de post-fabricación a escala de oblea a baja temperatura (<400 °C) para desacoplar la formación de nanoestructuras de la integración de circuitos.
• Se interconectó el HD-NEA con neuronas corticales in vitro para la grabación neuronal.

Principales resultados:

• El HD-NEA, que comprende 26.400 electrodos, demostró un alto rendimiento y uniformidad en obleas de 4 pulgadas.
• Se obtuvieron amplitudes de espiga y relaciones señal/ruido significativamente más altas en comparación con microelectrodos planares sin electroporación.
• Permitió la obtención de mapas de espiga de alta resolución, revelando una desintegración espacial de la señal más pronunciada y la detección de morfologías de formas de onda distintas, incluidas señales putativas dendríticas.

Conclusiones:

• El HD-NEA desarrollado es una biointerfaz nanoescalar escalable y compatible con CMOS.
• Permite la grabación neuronal de alta fidelidad para la investigación en neurociencia, la interfaz cerebro-máquina y el diagnóstico bioelectrónico.
• Esta tecnología avanza el desarrollo de fármacos preclínicos y nuestra comprensión de la función cerebral.