Novel Microelectrode Array Architectures...

Registos de atividade elétrica em culturas neuronais serão fundamentais para futuros desenvolvimentos médicos, científicos e tecnológicos. Matrizes de microelétrodos (MEAs) são instrumentais em eletrofisiologia, mas são tradicionalmente planares, insuficientes para medir a atividade de culturas 3D, que melhor replicam sistemas in vivo. MEAs 3D ultrapassam esta limitação, geralmente com maior complexidade de fabrico. Nesta tese, múltiplas configurações de MEAs 3D e respetivas estratégias de fabrico são apresentadas, utilizando apenas técnicas de microfabricação convencionais. Elétrodos em forma de cogumelo foram fabricados por eletrodeposição.

Matrizes 3D de elétrodos foram obtidas a partir de desenhos 2D, utilizando tensão de filmes finos num material flexível (poliimida). Caracterização com Espetroscopia de Impedância Elétrica e mapeamento de nível de ruído dos elétrodos, garantiu propriedades dos MEAs compatíveis com a aplicação final. Matrizes de elétrodos em forma de cogumelo foram fabricados com sucesso. O protocolo de caracterização estabelece um padrão de comparação entre diferentes camadas de passivação, com Si3N4//SiO2//Si3N4 apresentando o melhor desempenho.

A geometria 3D levou a baixo ruído elétrico. MEAs 3D auto-atuados foram conseguidos com 100% das estruturas em poliimida tendo ângulos de 90° em relação ao substrato, mostrando a reprodutibilidade e uniformidade do processo. As matrizes fabricadas têm capacidade de endereçamento em 3D. A validade de ambos os tipos de MEAs 3D foi demonstrada com registos de atividade neuronal. O trabalho aqui apresentado marca um avanço significativo para o fabrico a baixo custo de MEAs 3D de alta precisão. Os dispositivos fabricados nesta tese estão na posição de se tornarem ferramentas indispensáveis no futuro de estudos eletrofisiológicos e neurociência.