Publicação
Optrode em silício com μ-LED integrado
| Resumo: | Nos dias que correm, as sondas neuronais são amplamente utilizadas na área da neurociência para estudar o comportamento e mapeamento cerebral bem como desmistificar a origem de doenças associadas ao foro neurológico. O aperfeiçoamento de novos métodos de fabrico das sondas neuronais e a investigação de novos materiais tem como objetivo procurar a melhor forma de inserir implantes neuronais provocando o mínimo impacto possível no cérebro e extraindo o máximo de informação. A optogenética é uma técnica que combina a capacidade de leitura elétrica dos neurónios nas sondas neuronais com ótica e genética. A genética é usada para inserir proteínas nos neurónios (denominadas de opsinas) e torná-los sensíveis à luz num determinado comprimento de onda. As sondas neuronais para utilização em optogenética devem ser capazes de aplicar luz aos neurónios (estimulador/inibidor, dependendo da opsina e comprimento de onda da luz), ao mesmo tempo que fazem a leitura elétrica dos sinais neuronais. As sondas neuronais para utilização em optogenética são denominadas de optrodes. O objetivo principal desta dissertação é o desenvolvimento de um optrode em substrato de silício para estimulação/leitura cerebral profunda. O optrode terá vários μ-elétrodos (pontos de leitura) e um μ-LED com o intuito de realizar a estimulação/inibição dos neurónios através da emissão de luz num determinado comprimento de onda. As técnicas de fabrico utilizadas para o fabrico do optrode foram a litografia (para padronização dos μ-elétrodos, pistas e contactos), a deposição de filmes-finos por deposição física de vapor (para formar os μ-elétrodos, pistas e contactos) e o corte com lâmina para definir a geometria do optrode. O optrode foi caracterizado realizando testes a nível da mecânica, ótica, eletroquímica e resistência às condições da aplicação. A caraterização mecânica do optrode foi realizada medindo a força aquando da sua inserção/desinserção em gelatina agar-agar e cérebro de vitelo cadáver. A caracterização ótica foi realizada medindo a curva de emissão e a intensidade de luz do μ-LED acoplado no optrode. A caracterização eletroquímica foi conseguida através de espectroscopia de impedância dos μ-elétrodos, utilizando a sua impedância a 1 kHz (frequência à qual os neurónios interagem) como referência. A resistência às condições da aplicação foi testada submetendo o optrode a condições adversas e comparáveis com as do cérebro, realizando testes de espetroscopia de impedância aos μ-elétrodos ao longo do tempo. |
|---|---|
| Autores principais: | Souto, Márcio Rafael Rodrigues |
| Assunto: | Engenharia e Tecnologia::Engenharia Eletrotécnica, Eletrónica e Informática |
| Ano: | 2018 |
| País: | Portugal |
| Tipo de documento: | dissertação de mestrado |
| Tipo de acesso: | acesso aberto |
| Instituição associada: | Universidade do Minho |
| Idioma: | português |
| Origem: | RepositóriUM - Universidade do Minho |
| Resumo: | Nos dias que correm, as sondas neuronais são amplamente utilizadas na área da neurociência para estudar o comportamento e mapeamento cerebral bem como desmistificar a origem de doenças associadas ao foro neurológico. O aperfeiçoamento de novos métodos de fabrico das sondas neuronais e a investigação de novos materiais tem como objetivo procurar a melhor forma de inserir implantes neuronais provocando o mínimo impacto possível no cérebro e extraindo o máximo de informação. A optogenética é uma técnica que combina a capacidade de leitura elétrica dos neurónios nas sondas neuronais com ótica e genética. A genética é usada para inserir proteínas nos neurónios (denominadas de opsinas) e torná-los sensíveis à luz num determinado comprimento de onda. As sondas neuronais para utilização em optogenética devem ser capazes de aplicar luz aos neurónios (estimulador/inibidor, dependendo da opsina e comprimento de onda da luz), ao mesmo tempo que fazem a leitura elétrica dos sinais neuronais. As sondas neuronais para utilização em optogenética são denominadas de optrodes. O objetivo principal desta dissertação é o desenvolvimento de um optrode em substrato de silício para estimulação/leitura cerebral profunda. O optrode terá vários μ-elétrodos (pontos de leitura) e um μ-LED com o intuito de realizar a estimulação/inibição dos neurónios através da emissão de luz num determinado comprimento de onda. As técnicas de fabrico utilizadas para o fabrico do optrode foram a litografia (para padronização dos μ-elétrodos, pistas e contactos), a deposição de filmes-finos por deposição física de vapor (para formar os μ-elétrodos, pistas e contactos) e o corte com lâmina para definir a geometria do optrode. O optrode foi caracterizado realizando testes a nível da mecânica, ótica, eletroquímica e resistência às condições da aplicação. A caraterização mecânica do optrode foi realizada medindo a força aquando da sua inserção/desinserção em gelatina agar-agar e cérebro de vitelo cadáver. A caracterização ótica foi realizada medindo a curva de emissão e a intensidade de luz do μ-LED acoplado no optrode. A caracterização eletroquímica foi conseguida através de espectroscopia de impedância dos μ-elétrodos, utilizando a sua impedância a 1 kHz (frequência à qual os neurónios interagem) como referência. A resistência às condições da aplicação foi testada submetendo o optrode a condições adversas e comparáveis com as do cérebro, realizando testes de espetroscopia de impedância aos μ-elétrodos ao longo do tempo. |
|---|