开源工具包：用于神经记录的台式碳纤维微电极阵列

碳纤维电极比神经元更小，造成的损伤极小。此外，它们可以在实验台上使用最少的专用设备进行制备。该技术的主要优势在于其简便性。

它允许用户在无需洁净室经验的情况下构建和定制神经电极阵列。操作碳纤维并放置银环氧树脂具有较高难度且十分关键。这两部分步骤需要大量练习和精细的运动控制能力。

第一天总是最困难的，但经过练习，大约一周后，你就能制作出一个功能性的神经阵列。首先，将电烙铁温度设置为 315 摄氏度。在所有焊盘上涂抹助焊剂。

在柔性阵列的背面焊盘上形成少量焊料堆，然后焊接连接器两侧的引脚。固定后，轻轻将烙铁头插入前端引脚之间，以焊接背面剩余的连接。如果焊接耗时较长，可额外涂一层助焊剂，然后将前端一排引脚焊接到电路板上。

使用100%异丙醇和短毛刷清除多余的助焊剂。接着，将环氧树脂装入注射器，针尖斜面朝下对准引脚，缓慢推动已调配好的环氧树脂，以包封焊点连接处。在电路板背面挤一条少量环氧树脂，并将其拉至连接器边缘，以固定连接器。

使用玻璃拉制仪和细丝制备毛细管。切割拉制后的玻璃毛细管，使其尖端能够插入阵列的导线之间。然后，用两根棉签的木质端头在塑料皿中以约1:1的比例舀取银环氧树脂，并将其混合均匀。

混合后丢弃涂抹棒。用剃刀刀片将碳纤维束末端剪下2至4毫米，置于打印纸上。轻轻将层压纸从纤维束顶部拉过，以分离纤维和纤维束。

接下来，取少量环氧树脂涂在拉制好的毛细管末端，然后用特氟龙涂层镊子将一根碳纤维放置在电路板末端每隔一条线路的环氧树脂上，轻轻填充间隙。

然后，使用洁净的拉制毛细管调整碳纤维，使其与柔性阵列板的末端垂直，并将其埋入环氧树脂中。将阵列放置在木块上，使带纤维的一端悬于木块边缘之外。将木块和阵列在140摄氏度下烘烤20分钟，以固化银环氧树脂，从而将纤维固定到位。

如果银导电胶使两根或更多光纤短路，可使用洁净的玻璃毛细管轻轻刮除电路板上的胶体以去除。将制作完成的电路板存放在带有抬高平台的盒子中，使电路板的光纤端悬空，以防止光纤断裂。使用洁净的毛细管在暴露的导线上滴加少量紫外固化胶，继续逐滴添加，直至导线完全被覆盖。

使用紫外笔将紫外固化胶在电路板一侧固化两分钟，然后对另一侧重复相同操作。在体视显微镜下利用目镜分划板和外科剪刀将光纤切割至一毫米长度。为检测电路连接情况，将恒电位仪设置为零伏并持续五秒，使记录信号达到稳定状态。

使用恒电位仪对每根纤维进行1 kHz的阻抗扫描。通过与恒电位仪配套的软件记录测量数据。随后将纤维浸入烧杯中的去离子水中，重复三次，以冲洗纤维。

用镊子轻轻刮去电路板上接地线和参考电极导线处的聚对二甲苯C涂层。接着，用刀片截取两段长度为五厘米的绝缘银线。将其中一端的2至3毫米以及另一端约10毫米处的绝缘层剥除。

接下来，将电烙铁加热至 315 摄氏度，并在导线上涂抹少量助焊剂。将每根电生理导线插入电路板上的导线中约 2 至 3 毫米，并在导线顶端施加焊料。待探针冷却后，将其翻转，在导线背面也涂抹少量焊料。

剪去从背面焊料堆中伸出的任何裸露导线。将阵列放入储存盒中，将导线向后弯曲，远离光纤，并用胶带固定导线，以防止光纤与导线之间可能的相互作用。采用扫描电镜（SEM）图像来确定暴露的碳纤维长度及尖端几何形状。

剪刀切割的光纤尖端几何形状不一致，聚对二甲酰氯（Parylene C）会折叠覆盖在末端。NDYAG激光切割的光纤在记录位点区域、形状和阻抗方面保持一致。火焰灼烧切割的光纤导致电极尺寸最大，形状变异最明显，并形成尖锐的尖端。

平均重新暴露了140微米的碳。紫外激光切割的光纤与火焰灼烧的光纤相似，从尖端暴露出约120微米的碳。所得阻抗处于电生理记录的可用范围内。

NDYAG激光切割的纤维表面积最小，但阻抗最高，其次是火焰灼烧和紫外激光切割的纤维。然而，在所有情况下，经PEDOT:pTS涂层处理的纤维阻抗均低于110千欧的阈值。

将四根经紫外激光处理的碳纤维（长度均为两毫米）同时植入大鼠运动皮层进行急性记录，结果显示所有纤维中共检测到三个神经单元，表明使用低成本紫外激光处理纤维的方法与其他切割方法效果相似。在实施该方案时，操作碳纤维应预留充足且洁净的操作空间。由于操作空间不足，很容易不慎将所有纤维扫落桌面。

这些阵列现在适用于从大脑中记录信号单元。这些构建技术使得密歇根大学的Dr. Barnes团队以及凯斯西储大学的Dr. Chiel团队能够报告细胞内记录结果