图 6:基于生成的编码性能。对于每个单独的微电极单元,我们基于三个不同的特征表示拟合三个编码模型:z -、w - 和 CLIP 潜在表示。因此,我们拟合了 3 × 960 个独立编码器,从而得到 3 × 960 个预测神经响应,因为 V1、V4 和 IT 分别有七个、四个和四个微电极阵列(每个 64 个单元)(即 V1 中 7 × 64 = 448,V4 中 4 × 64 = 256,IT 中 4 × 64 = 256)。散点图在 X 轴上显示一个编码模型的预测-目标相关性 (r),在 Y 轴上显示另一个编码模型,以研究两者之间的关系。每个点代表一个建模微电极单元在两个编码模型方面的性能(因此,每个图 960 个点)。负相关值设置为零。对角线表示两种模型的性能相同。Bonferonni 校正的 α = 5 . 21e − 5 的临界 r 值分别为人脸 ( df = 100 ) 和自然图像 ( df = 200 ) 的 r = 0 . 3895 和 r = 0 . 2807,用阴影区域表示。很明显,w 潜在值优于 z 潜在值和 CLIP 潜在值,因为大多数点位于 w 轴方向(对角线上方)。星号表示基于阴影区域外的数据点的每个感兴趣区域的平均相关系数。
功能蛋白与微透明剂的精确和高分辨率耦合对于制造微型生物电子设备至关重要。此外,微电极的电化学对电化学分析和传感器技术产生了重大影响,因为微电极的尺寸较小会影响分析物的径向扩散通量,从而提供了增强的质量传输和电极动力学。然而,与这种微电子相关的工艺技术与通常使用的召集生物结合技术之间存在了巨大的技术差距。在这里,我们使用溶剂辅助的蛋白质 - 麦克塞尔吸附印刷(GPS)进行了高分辨率和快速的几何蛋白自我图案(GPS)方法,以将夫作生物分子送到微电源上,以最小特征大小为5μm,并且打印时间约为一分钟。GPS方法用于微观的多种生物分子,包括酶,抗体和抗生物素生物素化的蛋白质,可提供良好的几何比对并保留生物学功能。我们进一步证明,用于葡萄糖检测的酶偶联的微电极表现出良好的电化学性能,从GPS方法中受益,可以最大程度地提高生物接口处有效的信号转导。这些微电极阵列保持了快速收敛分析物扩散,显示典型的稳态I - V特性,快速响应时间,良好的线性灵敏度(0.103 Na mm-2 mm-2 mm-1,r 2 = 0.995)和超宽线性动态范围(2 - 100 mm)。我们的发现为生物分子与微电体阵列的精确耦合提供了一种新的技术解决方案,对诊断,生物燃料细胞和生物电机设备的规模和生产具有重要意义,这些设备无法经济地实现其他现有技术。
2015年12月26日收到,2016年1月16日修订,2016年1月19日接受摘要乳酸是临床分析和食品行业中最重要的代谢产物之一。其检测是诊断许多人类疾病疾病的重要临床测定法。结果,最终提出了基于乳酸氧化酶(LOX)酶的检测方法,对乳酸及其相关的乳酸离子进行了分析。需要在显微镜下的智能乳酸生物传感器的开发基于智能乳酸生物传感器的开发(电化学效果晶体管)。乳酸和丙酮酸浓度谱,并从电极表面上的氢过氧化氢通量计算出电流。在存在乳酸离子的情况下,它负责在电化学微电极上氧化过氧化氢H 2 O 2,从而导致质子H +的产生,最后导致局部pH值降低。提出的模型指出了电子设计的作用,即每个体积单位n enz的酶单元数量,L-乳酸氧化酶Michaelis常数K M和乳酸浓度[S 1]。将电子概念扩展到检测到乳酸[1-6 mm]浓度范围的检测。灵敏度为13 mV/mm。关键字:基于乳酸生物传感器的电源,解决,电流,电化学微电极,ph。1。引言乳酸(C3-CH-OH-COOH)是一种与生命,健康和食物领域有关的许多生化和生物学过程涉及的众所周知的化学物种。对于食物化学,评估牛奶,牛奶产品,水果,蔬菜和葡萄酒的新鲜度和稳定性很有用。乳酸检测是通过使用四种酶:乳酸脱氢酶(LDH),乳酸氧化酶(LOX),单氧化酶乳酸(LMO)和细胞色素B2(Cyt B2)。在所有三种情况下,该过程都会导致丙酮酸和LMO导管乙酸盐。在所有情况下,检测都是基于乳酸氧化酶的酶促反应[1]。通过实现基于LOX的安培微传感器[2 3]成功完成了这项工作。检测原理是基于使用金属工作的微电极的使用,该微电极在其上被固定的酶层含有乳酸氧化酶。基于技术,使用了各种金属电极(铂[1 4 5 6],石墨[1],碳[1])和各种酶
图 2 。丘脑底和皮质导线的解剖和生理定位(示例来自 RCS04)。a、STN 触点相对于微电极映射定义的 STN 边界(蓝色轮廓)的定位。微电极图(绿线)显示 STN 的边界,其由具有典型 STN 单元放电模式和速率的细胞(红点)定义。DBS 导线的预期深度由此图确定,并标记接触号。中间触点(1 和 2)位于 STN(运动区)背侧 4 毫米内。黑点是黑质网状部中的细胞。b、从硬膜下桨状导线记录的体感诱发电位(来自正中神经的刺激),由三个重叠的接触对拼接而成。 8-9 对和 9-10 对之间的 N20 电位反转(箭头)表明触点 9 定位到主电机
提出并实验验证了一种灵活的多模态化学传感平台新概念“传感器芯片”。该概念的灵感来自于大规模集成电路 (LSI) 的最新趋势,即通过 LSI“芯片”快速实现高功能性。作为概念验证,通过由两个具有微电极阵列 (MEA) 的平面“传感器芯片”组成的双模态装置展示了 pH 值和白蛋白传感。使用表面微加工、深反应离子刻蚀 (RIE) 和随后的化学功能化,制造、功能化、集成和测试了两个 8 ×16 mm 2 Si 芯片,其中有十三个金 (Au) 和氧化铟锡 (ITO) 微电极,最大电极尺寸为 512 × 512 µm 2。结果表明,提出的概念能够集成多种模式而不会牺牲灵敏度。 关键词
体外模型现已成为心脏毒性评估动物模型的现实替代品。但是,实施体外电生理系统来研究心脏细胞所需的成本和专业知识构成了广泛使用的强大障碍。这项研究介绍了一种新型的,具有成本效益的方法,用于使用完全印刷的石墨烯的微电极阵列(PGMEAS)以及开源信号采集系统结合使用的全印刷石墨烯的微电极阵列(PGMEAS)。我们表征了PGMEAS的电性能和生物相容性,观察到低阻抗值和细胞活力。我们证明了该平台从HL-1细胞培养物中记录自发的电生理活性的能力,并监测和量化了它们对去甲肾上腺素的化学刺激的反应。这项研究证明了为体外电生理学产生完全印刷的基于石墨烯的设备的可行性。我们在这里提供的可访问且通用的平台代表了开发心脏安全筛查替代方法的进一步。
1 加州大学圣地亚哥分校电气与计算机工程系,美国加利福尼亚州拉霍亚 92093 2 加州大学圣地亚哥分校生物工程系,美国加利福尼亚州拉霍亚 92093 3 加州大学圣地亚哥分校材料科学与工程项目,美国加利福尼亚州拉霍亚 92093 4 加州大学圣地亚哥分校纳米工程系,美国加利福尼亚州拉霍亚 92093 5 加州大学圣地亚哥分校神经科学研究生项目,美国加利福尼亚州拉霍亚 92093 6 加州大学圣地亚哥分校心理学系,美国加利福尼亚州拉霍亚 92093 7 加州大学圣地亚哥分校生物科学部神经生物学科,美国加利福尼亚州拉霍亚 92093 8 圣地亚哥州立大学工程学院机械工程系 NanoFab.SDSU 实验室,5500美国加利福尼亚州圣地亚哥 Campanile Drive 92182-1323 9 神经技术中心 (CNT),Box 37,比尔和梅琳达盖茨计算机科学与工程中心,3800 E Stevens Way NE,华盛顿州西雅图 98195,美国 10 通讯作者。
许多实验神经科学实验室正在进行一项研究,即对清醒行为的动物进行长期/纵向光学成像和神经记录。在许多情况下,动物需要在数据采集过程中固定头部。固定系统通常需要一个永久固定在动物头骨上的头柱,以提供机械稳定性。纳米制造技术的最新进展促成了微电极阵列的发展,这些阵列大部分或完全透明(例如 [1,2])。这些阵列与神经光子学方法相结合,可以同时采集多模态数据集。在这里,我们提出了一种用于光学成像和电生理学 (OIE) 的模块化头柱系统,允许长期安装微电极阵列。我们的设计需要满足以下标准:(1) 长期植入微阵列,使用寿命长达 6 个月。(2) 可以使用不同尺寸的显微镜物镜。(3) 头柱和头柱支架可畅通无阻地接触胡须垫以进行感官刺激。 (4)该设计可适应不同的大脑区域和更大的曝光。
摘要 —我们首次介绍了一种高密度、聚合物基穿透微电极阵列的设计、制造和初步的台式表征,该阵列专为在行为大鼠的皮层和海马中进行长期、大规模记录而开发。我们针对这些目标大脑区域提出了两种架构,均采用 512 个 Pt 记录电极,这些电极在微机械加工的八柄薄膜聚对二甲苯 C 阵列上前后图案化。与之前基于聚合物的微电极阵列的研究相比,这些设备在记录电极的数量和密度方面都有了数量级的提高。我们介绍了与光刻分辨率相关的聚合物微加工方面的进展以及一种用于电极背面图案化的新方法。体外电化学数据验证了合适的电极功能和表面特性。最后,我们描述了在自由移动的动物模型中实施这些阵列进行长期、大规模记录研究的后续步骤。[2020-0109]
大脑功能依赖于脉冲神经元回路,其中突触在融合传输与记忆存储和处理方面发挥着关键作用。电子技术在模拟神经元和突触方面取得了重要进展,而将大脑和受大脑启发的设备连接起来的脑机接口概念也开始实现。我们报告了大脑和硅脉冲神经元之间的忆阻连接,这些连接模拟了真实突触的传输和可塑性。与金属薄膜氧化钛微电极配对的忆阻器将硅神经元连接到大鼠海马的神经元。忆阻可塑性解释了连接强度的调节,而传输则由通过薄膜氧化物的加权刺激介导,从而产生类似于兴奋性突触后电位的反应。反向大脑到硅的连接是通过微电极-忆阻器对建立的。在此基础上,我们展示了一个三神经元脑硅网络,其中忆阻突触经历由神经元放电率驱动的长期增强或抑制。