複数のフレキシブルポリマー電極アレイの慢性移植

この原稿に記載されているすべての動物関連プロトコルは、UCSFの機関動物ケアおよび使用委員会によって承認されています。 1. 挿入用ポリマー電極アレイの調製(約30分) ピース1をピース2に取り付け、ネジを通して位置合わせされた垂直方向の穴を挿入して、ピースを一緒にロックします(図2)。この2つを悪徳に持ちなさい。両面テープ (材料のテーブル)をピース 2 の上部に取り付けます。安定したピース4をピース1の端に取り付けます。それは摩擦によって所定の位置に保持されます。 図2:アレイシャトル位置合わせのアセンブリ。(A)挿入シャトルアタッチメントを準備するピース1、2、および安定化片の組み立て。(B)ピース1と2を親指ねじと一緒に保持する。この図のより大きなバージョンを表示するには、ここをクリックしてください。 手で、電極アレイを位置合わせし、挿入シャトルをピース1の狭い端部に取り付けます。プローブがピース1の縦軸に位置合わせされた場合は、アレイコネクタをピース2の平らな部分にあるポリイミド両面テープに貼り付けます。 プラスチック製の先端鉗子を用いて、アレイリボンに取り付けられたポリイミド翼のみに接触し、挿入シャトル電極装置先端をピース1から、安定化片の外側に持ち上げる(図3A)。 ピース1の末端に少量のシアノクリレート(材料表)またはその他の接着剤(~10 μL)を塗布します。少なすぎると、挿入シャトルがピース1に強く付着せず、挿入または引き込み時に剥離する危険性があります。シャトルがあふれ、アレイ自体をピース1に付着させるリスクが多すぎます。 プラスチック製の先端鉗子を使用して、アレイリボンに取り付けられたポリイミド翼のみに接触し、デバイスをピース1の狭いセグメントに再位置合わせし、挿入シャトルの正方形タブ(およびシャトルのみ)を接着剤の上に置きます(図3B)。シリコンシャトルまたはPEGの側面を操作して、小さな位置合わせ調整を行います。リボンやシャンクに過度の力を加えないようにしてください。 図3:アレイシャトルの位置合わせ、取り付け、殺菌。(A)ピース1のドッキングステーションに接着剤を塗布するための挿入シャトル電極アレイ装置の適切な向き。2シャンクアレイシャトルが表示されます。(B)ポリマー電極アレイと挿入シャトルは、アライメントのための一時的な安定化ピースで、挿入片に取り付けられています。2シャンクアレイシャトルが表示されます。(C)滅菌時の保護のためにプラスチック製の箱に包まれた挿入装置。この図のより大きなバージョンを表示するには、ここをクリックしてください。 安定部分の両側に鉗子で穏やかな下向き圧力を加え、配列を動かさずにアセンブリから取り外します。 取り付けられた装置アセンブリ(ピース1および2、アレイ、挿入シャトル、およびアレイコネクタ)をバイスから取り外し、エチレンオキシドによる殺菌用の小さなプラスチックボックスのベースに両面テープで貼り付けます(図3C)。蒸気殺菌は、これらのデバイスには適していません。 2. ベースピースのデザイン 選択した定位ターゲットの頭蓋切除サイズと、頭蓋骨ねじとアースネジの位置を決定します。頭蓋切除のサイズは配列の足跡によって決定され、表面の血管系を避けるために配置調節のための数百(〜300)ミクロン円周と。 設計ソフトウェア(CADなど)を使用して、計画された頭蓋骨を囲み、側頭尾根と頭蓋骨ネジで定義された周囲に収まるベースピースのフットプリントを設計し、ベースピースの外側にある頭蓋骨表面積を最大化します。接着剤の接着セメントは、頭蓋骨にインプラントを付着させるために結合することができます。 ベースピースの底面を輪郭を描いて、隙間なく頭蓋骨に付着できるようにし、感染の可能性を減らし、生理生理生理生理生またはシリコーンエラストマーが外れるのを防ぎます。 ベースピースの高さを3~7mmに設定し、生理生理生理生理とシリコーンエラストマーを保持するのに十分な高さですが、アレイ挿入時の視認性を妨げないように十分に低く設定します。注:ベースピースは、ポリイミド翼が頭蓋骨の上のポイントでつながることができる垂直ポストまたは同様の特徴で設計することができます。アタッチメント ポイントがビューを妨げないようにします。 3Dはベースピース(図4)を印刷し、埋め込み前にベースピースを殺菌します。 図4:インプラント用に用意された頭蓋骨。頭蓋骨に固定された頭蓋骨のねじ、ベースアクリル層およびベースピースと完全なdurectomi。 3. 頭蓋骨の準備(~2時間) インプラントの重量を支えるために400g以上のラットを選択する。雄のロングエバンスラットは、生後6〜12ヶ月で使用された。 ラットを麻酔する。動物を麻酔室に入れなさい。5%のイオフランをオンにします。 ケタミン(50mg/kg)、キシラジン(6mg/kg)、アトロピン(0.14mg/kg)の精米内投与量を注入する。 足のピンチからの撤退がないことを確認することにより、手順全体を通じて20分ごとに麻酔深度を監視し、呼吸数は50〜75呼吸/分のままです。 ラットに目のミントを適用します。 ネズミの頭を剃る。 動物を立体ホルダーに入れます。 ポビドネ-ヨウ素外科スクラブのそれぞれ3つの交互スクラブでスクラブし、続いて滅菌生理食生をスクラブすることによって外科部位を準備する。 頭皮に0.5%リドカインの0.2 ccを注入します。 頭蓋骨の中間線で、少なくとも3mmの前部を子羊に、3mm後部をラムダにさらす矢状切開を行う。 綿棒を使用して骨膜を取り除く。 ステレオタクティック機器でブレグマでゼロにされたデカルト座標面を使用してメスで頭蓋骨を採点することにより、挿入および頭蓋切除部位をマークします。 鉗子で取り除くことができる骨の薄い層を残して、頭蓋骨切除部位をドリル。デュラを公開しないでください。これは、デュラを破壊することなく、骨のほこりの頭蓋骨を洗浄することができます。 骨の粉塵が穴に入るのを防ぐために、骨ねじを一度に1本ずつドリルで挿入します。骨のほこりを取り除くために寛大な等位灌漑を使用してください。約50グラムのインプラントの場合は、10~12本のネジを使用してください。チタンねじはオッセオインテグレーション49を可能にする。 脳に影響を与えることなく、頭蓋骨を完全に貫通する深さにネジを進める。 少なくとも 1 本のボーン ネジを電気伝導電線に接続して、回路アースとして機能させます。 すべての掘削が完了したら、生理生理物洗浄で骨粉塵の頭蓋骨をきれいにします。 綿棒または他の吸収剤で頭蓋骨を乾燥させ、接着剤の接着剤セメント(材料の表)の初期層をネジに適用します(げっ歯類の頭蓋骨にエナメルエトシャントを使用しないでください)。この予備的な接着剤の接着セメント層はインプラントの接着を高め、後の付着ステップの分娩を減らす。 各頭蓋切除部位に残っている骨の薄い層を取り除きます。 血管系を避けながら、曲がった先端を持つ30ゲージの針を使用してデュラを切開します。切開の長さは挿入シャトルの寸法と一致する。 出血がある場合は、穏やかな生理的な点滴で手動で灌漑し、出血が止まるまで続行しません。 複数のデュレクトミーが行われている場合は、体温生理生理で数分ごとに定期的な灌漑など、ゲルフォームまたは別の方法で湿った部位を保ちます。 ベースピースの根底部分の接着に備えて、綿棒または他の吸収剤で頭蓋骨を再び乾燥させます。 無菌ベースピースを配置します。ベースピースがブレグマをカバーする場合は、既知の距離にある別の場所をプロキシとしてマークします。 ベースピースの周囲に接着剤の接着セメントを適用します。付着したベースピースを生理生理生理塩分で埋めます。ベースピースとスカルインターフェースの間の接体で接着剤接着セメントで漏れを特定し、パッチを当ててください(図5)。注:これは頭蓋骨へのインプラントの十分な接着を防ぐため、人工硬膜シーラントシリコーンゲルの漏れを防ぐために、ベースピースを頭蓋骨に完全に固定することが重要です。動物は配列を挿入する準備ができています。 4. アレイのシリアル挿入とシャトルの取り消し(アレイあたり約1時間) 注:この手順は、特に1つのデバイスが後続のデバイスの移植を妨げる可能性がある複数アレイインプラントの場合は、実行不可能なデバイスで試験的に行う必要があります。 引き込みマイクロマニピレータピストンにピース1と2をロードします。ピース1のマイクロマニピュレータを拡張位置に、ピース3のマイクロマニピュレータを引き込んだ位置にセットします。ピストンはピース1の内側の端子深さにスライドします。ピース2は、穴を整列させた穴で、ピース3の上部に収まります。 挿入マイクロマニピタピストンにピース3をロードし、ピース3の下側にネジで固定します(図5A,B)。 2と3を一緒に積み込みねじ、挿入マイクロマニピュレータを動かして挿入装置全体を動かすことを(図5C)。 ピース1と2を一緒に保持するネジを取り外します。ピース1はピース2とは独立して移動し、装置からの挿入シャトルを別々に引き込むことを可能にする。 このネジをピストントラックに垂直なピース1の横穴に挿入し、ネジがピストンに圧力をかけるまで挿入します。これは図5Dに見られるように、ピース1が引き込みピストンに従って動く保証します。装置が定位装置に取り付けられているときに視界を妨げない横の穴を選びなさい。 図5:インサーターの組み立て。(A)マイクロマニピュレータにピース3を取り付ける. (B) ピース1および2の取り付けは挿入装置に取り付ける。(C)電極アレイ挿入シャトル装置を搭載した挿入片。(D)親指ねじ保持片1及び2を一緒に取り外した。この図のより大きなバージョンを表示するには、ここをクリックしてください。 頭蓋からゲルフォームを取り除きます。ステレオタイプターゲティングには、実数またはプロキシブレグマを使用します。デバイスを挿入部位に移動する場合は、頭蓋骨の上に少なくとも数センチメートルの高さを維持します。 頭蓋骨または脳の近くにあるアレイシャトル装置の長時間を避けて、凝縮が挿入前または挿入中に挿入シャトルからアレイを切り離す可能性を減らします。これが発生した場合は、脳と頭蓋骨の上のアレイシャトル装置を上げ、乾燥して再付着するのを待ちます。 表面血管系を避けるためにインプラント座標を調整します。頭蓋切除術および小児摘出術の間のように、容器を直接貫通することは避けてください。 デバイスを活発に挿入し(~25 μm/s)、装置が脳に入るまで立体計測器で下げる。装置はすぐに脳に浸透しない。抵抗とディンプリングの程度は、ターゲットの位置とデバイスの設計(例えば、2対4のシャンク、先端角度)に依存しますが、ディンプリングは通常1mmを超えません(図6)。 図6:アレイシャトル挿入。アレイシャトルは、ターゲット深さに脳に進み込みます。4シャンクアレイシャトルが表示されます。 脳内に一度、マイクロマニピュレータで低く、ターゲット深さにアプローチする速度を低下させます。 定位アームを使用して、25 μm/s で挿入を開始します。 マイクロマニピュレータを使用して、ターゲット深さより2mm~1mm上の場合、10 μm/sで挿入します。 マイクロマニピュレータでの低速挿入は、目標深さより1mm~500μmの場合に5μm/sにします。 ターゲットへの最終500 μmの間にさらに1-2 μm/sへの遅い挿入。 デバイスの翼(水平ポリイミドチューブ)と下げ中の挿入点を可視化し、早期のシャトルアレイの剥離を避けます。 目標深度に達したら(図7A)、ポリイミド翼を軽く硬化性アクリルまたはシアノクリレートなどの別の接着剤を介してベースピース取り付け部位に二国間に固定する(材料の表)。結露は、これらの表面に収集し、接着を防ぐことができるように、必要に応じて、翼やベースピース上の取り付けポイントを乾燥させます。可視性やその他のスペースの制約が必要な場合は、通常、ポリイミド翼を 1 つだけに固定するだけで十分です。 溶解する前に、PEGはアレイと挿入シャトルインターフェースの上に座っている球状の塊として現れます(図7A)。シャトルに付着した位置で、体温生理生理生理をアレイにそっと滴下してPEGを溶かします。これが必要な時間の長さは選択されたPEGの分子量に依存し、完全な溶解は直接可視化によって確認することができる。PEG が完全に溶解した場合、アレイの境界はシャトルとピース 1 から完全に識別可能になります (図 7B)。 図7:シャトルの撤退。(A)引き込む前に翼のテザリング。ツーシャンクアレイとシャトルが表示されます。(B)PEG溶解とシャンクフィーチャー(丸で囲まれた青)を備えた翼の接着により、引き込み時にアレイとシャトルの分離が成功したことを視覚的に確認できます。(C)挿入シャトルの挿入後に正常にアレイ挿入が完了しました。(D)シリコーンゲル充填付きのベースピースで、単一の2シャンクアレイ挿入用に使用できます。使用される低粘度シリコーンゲルは青い色調を有する。この図のより大きなバージョンを表示するには、ここをクリックしてください。 リトラクションマイクロマニピュレータを使用して、挿入シャトルをゆっくりと引き出します。引き込まれるアレイに対して生理生理物の灌漑(~1滴/s)を続けます。ターゲット深さからの関連する距離での挿入速度と同じリトラクション速度を使用します。 マイクロマニピュレータをターゲット深さから-500 μmまで1-2 μm/秒でリトラクトします。 -500 μm から -1 mm の場合は、マイクロマニピュレータを使用して引き込み速度を 5 μm/秒にします。 マイクロマニピュレータを使用して-1 mm から -2 mm の場合は、10 μm/秒で引き込み速度を上げます。 定数から上向きの-2mmから25μm/sの立体アームを使用して引き込みます。 リトラクション中にアレイと挿入シャトル間のインターフェイスを視覚化します。ポリマーアレイはシャトルから目に見えて分離し、シャトルが挿入シャトルのシャンク間の半円形のジャンクションで引き込まれるにつれて半透明に見えます(図7B)。 ピース 2 からアレイ コネクタを取り外し、後続の挿入を妨げない場所に移動します。ポリマー電極アレイは現在脳内にあり、立体計測器に接続されなくなりました(図7C)。挿入シャトルおよびその他の挿入ハードウェアを取り外します。 複数の挿入の場合は、手順 4.1 から 4.9 を繰り返します。必要な配列がすべて挿入されるまで、次のセクションに移動しないでください。歪み救済領域の脳と翼の間のデバイスリボンのわずかな弓は、少なくともここまで延長することができるので、お互いの250 μm以内に2つのデバイスを挿入することはお勧めしません。 5. インプラント施工(~2時間) 最終的な配列挿入後、ピペットまたは綿棒を用いてベースピースから空の生理生理生理物は、埋め込まれたアレイまたはリボンを破壊しないように注意する。 頭蓋切開とベースピースを低粘度シリコーンエラストマー、またはその他の人工硬膜シーラントで充填します。治癒を許可する(図7D)。複数の挿入を行う場合は、干渉しない場所にハードウェア コネクタを配置します (図 8A)。適切に配列コネクタの向きを設定し、インプラントを構築し、リボンが最終的に望ましい位置に入るようにします。 中粘度シリコーンエラストマーでアレイ、アレイリボン、コネクタをカバーします。このソフトハード材料インターフェイスは損傷を受けやすいため、ポリマーコネクタインターフェイスに特に注意してください。中粘度シリコーンが硬化する際に固定化されるアレイリボンを完全にカバーします。 エラストマーで覆われたデバイスを、設計されたケースに同封します。 歯科アクリルでインプラント基盤を補強する。アクリルがアレイリボンに直接接触するのを許さ、硬化しながらアクリルが導電性の痕跡を損傷する可能性があるためです。 切開部の周りにブピビケインとバシトラシンの乳化を適用します。 4-0ナイロン縫合糸と皮膚の接着剤を使用して切開部を閉じます。 6. 回復とインプラントケア 定位装置から動物を取り出し、加熱パッドの横に置きます。 水和動物に暖かいリンガー溶液(5 – 10 mL)の皮下注射を与えます。 動物がロコモティング(10~60分)になったら、ケージの半分を37°Cの加熱パッドの下に置き、2~3日間ケージに移します。 暖房パッドの下で、軟化した食品と水へのアクセスを与えます。 痛みのコントロールのために必要に応じて1週間毎24時間(皮下または経口投与)毎に2mg/kgメロキシカムで動物を注入します。 ラットを1〜2週間治癒させ、インプラント重量に調整する(図8B)。 インプラントの周りの組織の定期的なクロルヘキシジン洗浄を行い、刺激、感染、または脱ヒスジェンスのための毎日の検査を行います。 図8:移植からの回復後に複数挿入された配列およびラット。(A)後続の挿入を妨げない場所にあるハードウェア コネクタ。(B)A 1,024チャンネル、慢性ポリマーアレイインプラント。ニューロンの許可を受けて再現[補足図1H]1.この図のより大きなバージョンを表示するには、ここをクリックしてください。