Método de fabricação e caracterização de sondas neurais de SU-8

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Benavides Guevara, Jesus Arbey, 1987-
Data de Publicação: 2015
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
Texto Completo: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1627986
Resumo: Orientadores: Roberto Ricardo Panepucci, Roberto José María Covolan
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spelling Método de fabricação e caracterização de sondas neurais de SU-8Fabrication and characterization method of SU-8 based neural probesSondas neuraisBioMEMSMicrofabricaçãoCaracterização eletroquímicaNeural probesBioMEMSMicrofabricationElectrochemical characterizationOrientadores: Roberto Ricardo Panepucci, Roberto José María CovolanDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb WataghinResumo: O desenvolvimento de novas tecnologias aplicadas à pesquisa da atividade elétrica do cérebro é um dos tópicos de vanguarda na atualidade em neurociências. Nas últimas décadas, dispositivos denominados sondas neurais têm sido desenvolvidos, baseados nas técnicas atuais de produção e fabricação de biomedical (ou biological) microelectromechanical systems (Bio-MEMS). Estes dispositivos permitem registrar ou estimular eletricamente diferentes regiões do cérebro in vivo, ou conjuntos de células de cultura, in vitro. A consolidação desta nova tecnologia fornece uma ferramenta de alta precisão para pesquisa em neurociência, além de permitir seu uso clínico em condições patológicas tais como lesão medular, acidente vascular cerebral e distúrbios neurológicos, entre outras. O desenvolvimento de sondas neurais tem-se dado através de estudos que exploram diferentes possibilidades de desenho, fabricação e utilização de novos materiais, orientado pelas possíveis vantagens biológicas, de custo e de fabricação que possam ter. De particular interesse nesta área, é o entendimento dos mecanismos subjacentes ao comportamento eletroquímico durante estimulação e registro de atividade neuronal por microeletrodos do dispositivo, assim como a investigação de materiais que forneçam uma alta densidade de carga durante este processo. Neste projeto, foram fabricadas e caracterizadas sondas neurais baseadas no polímero SU-8, tanto quanto se saiba, as primeiras desenvolvidas no Brasil. Apresenta-se as metodologias empregadas nos processos de fabricação, em que foram testados diferentes protótipos de sondas e sondas funcionais com diferentes geometrias. Metais como Ti/Au, Ti, Cr/Au e TiN foram depositados por meio de sputtering e eletrodeposição. As propriedades eletroquímicas destes materiais condutores foram determinadas por técnicas de voltametria cíclica e espectroscopia de impedância eletroquímica. As sondas de Ti/Au foram as que apresentaram os melhores resultados em nossa pesquisa, tendo em vista a metodologia de fabricação utilizada, que manteve a integridade física dos microeletrodos e do dispositivo em geral, não obstante certas inomogeneidades apresentadas em diferentes etapas da fabricação, que ainda demandam um maior entendimento. Em conclusão, as sondas funcionais de Ti/Au produzidas e caracterizadas neste trabalho se apresentam como um dispositivo potencialmente adequado para registro da atividade neural em modelos animaisAbstract: The development of new technologies applied to the research of the cerebral electrical activity is one of the leading topics in neuroscience today. In recent decades, the so-called neural probe devices have been developed, based on current production and manufacturing techniques of biomedical (or biological) microelectromechanical systems (BioMEMS). These devices allow one to record or electrically stimulate different brain regions in vivo, or systems of cultured cells in vitro. The consolidation of this new technology provides a highly accurate tool for research in neuroscience, and allows their clinical use in pathological conditions such as spinal cord injury, stroke and neurological disorders, among others. The development of neural probes have been given through studies exploring different possibilities of design, manufacture and use of new materials, guided by the possible advantages they might have in terms of biology, manufacturing process and costs. Of particular interest in this area is the understanding of the mechanisms underlying the electrochemical behavior during stimulation and recording of neuronal activity by the microelectrodes of the device, as well as the research of materials providing a high density of charge during this process. In this project, were manufactured and characterized neural probes based on SU-8 polymer, to our knowledge the first developed in Brazil. The methods used in the manufacturing processes are presented for the various tested prototypes of probes and functional probes with different geometries. Metals such as Ti/Au, Ti, Cr/Au and TiN were deposited by sputtering and electrodeposition. The electrochemical properties of these conducting materials were determined by cyclic voltammetry and electrochemical impedance spectroscopy. Probes of Ti/Au showed the best results in our research, taking into consideration the manufacturing methodology, which kept the physical integrity of microelectrodes and the device in general, despite certain inhomogeneities presented in different stages of the manufacturing process, which still demand a greater understanding. In conclusion, the functional Ti/Au probes produced and characterized in this work have shown to be a potentially suitable device for recording neural activity in animal modelsMestradoFísicaMestre em FísicaCNPQ2012/151275-2[s.n.]Panepucci, Roberto RicardoCovolan, Roberto José Maria, 1955-Covolan, LucieneRiul Júnior, AntonioUniversidade Estadual de Campinas. Instituto de Física Gleb WataghinPrograma de Pós-Graduação em FísicaUNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINASBenavides Guevara, Jesus Arbey, 1987-2015info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdf82 f. : il.https://hdl.handle.net/20.500.12733/1627986BENAVIDES GUEVARA, Jesus Arbey. Método de fabricação e caracterização de sondas neurais de SU-8. 2015. 82 f. Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb Wataghin, Campinas, SP. Disponível em: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1627986. 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