灵活和可扩展的带电缆连接器用于植入电气神经接口
Negar Geramifard1, Mahasty Khajehzadeh1, Behnoush Dousti1
1Department of Bioengineering, The University of Texas at Dallas, Richardson, Texas 75080, United States.
ACS applied materials & interfaces
|October 30, 2024
概括
研究人员开发了高度灵活和可伸缩的薄膜带电缆用于神经植入物. 一种新的格子设计可实现高达300%的延长,改善了与微电极阵列的集成,以实现更好的神经记录.
科学领域:
- 生物医学工程 生物医学工程
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 神经科学是一个神经科学.
背景情况:
- 植入的神经设备需要可靠的电气互连.
- 现有的互连往往缺乏与微电极阵列最佳集成所需的灵活性和可扩展性.
- 薄膜技术为小型化和灵活的神经接口提供了潜力.
研究的目的:
- 设计和描述用于神经刺激和录音设备的新型薄膜带电缆.
- 开发灵活和可扩展的互连,可以与薄膜微电极阵列 (MEAs) 无集成.
- 为了研究一个格子几何学,以提高电缆的延伸性,而不会损害电气功能.
主要方法:
- 使用无形碳化 (a-SiC),聚胺和/金薄膜制造多通道带电缆.
- 通过光刻法和薄膜加工对线性,蛇形和开放格子电路设计的研究.
- 电缆灵活性,拉伸延伸耐受性和阻抗变化的表征.
- 开发和测试使用导电环氧体进行MEA集成的电气互连工艺.
- 在生体内测试带电缆-MEA系统用于在老鼠皮层中的急性神经记录.
主要成果:
- 带电缆表现出对曲曲的耐受性 (50微米半径) 没有阻抗变化.
- 标准设计在拉伸率<5%时失败,而格子设计在没有故障的情况下实现了300%的延伸.
- 格子结构的外平面移位机制可以防止高延长过程中的断裂.
- 可伸缩电缆承受了5万个周期的45%拉伸延伸,没有故障.
- 通过使用带电缆连接到大鼠皮层中的a-SiC MEA,成功地实现了急性神经元记录.
结论:
- 高度灵活和可伸缩的薄膜带电缆成功设计和制造.
- 格子几何学对于在神经互连中实现显著的延长耐受性至关重要.
- 这些电缆可以容纳大型延伸,有助于手术植入,并可能减少MEA上的绑定力.
- 开发的互连显示了改善慢性神经记录性能和设备寿命的前景.
