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Bitte beziehen Sie sich beim Zitieren dieses Dokumentes immer auf folgende
URN: urn:nbn:de:bsz:25-opus-81510
URL: http://www.freidok.uni-freiburg.de/volltexte/8151/


Rubehn, Birthe

Polymer-based microimplants for the neurosciences

Polymerbasierte Mikroimplantate für die Neurowissenschaften

Dokument1.pdf (19.027 KB) (md5sum: 545f8545b25292c762bb4b35d09bf37d)

Kurzfassung in Englisch

This thesis describes the development and fabrication of flexible MEMS-processed im-plants and their application in neuroscientific research. The standard fabrication process of polyimide-platinum-polyimide thin-films on wafer-level was used and further developed to manufacture microelectrodes that meet the demands emerging from certain fields of contemporary neuroscientific research.
In the neuroengineering community, polyimide has been proposed as a suitable material for flexible and chronic microimplants. As it was also used as a substrate material in this work, an in vitro study on the long-term mechanical properties of three commercially available polyimides was conducted with micro-processed specimens stored in phosphate buffered saline at different temperatures over the course of 20 months.
A highly flexible 252-channel epicortical electrode array was developed for high-channel chronic recording from large areas of the primate cortex in the field of cognitive neurosci-ence. Apart from interfaces for the brain surface, penetrating approaches have been in-vestigated. A shaft microelectrode with multimodal capabilities was fabricated in order to contact the brain with fluids, light and electrode recording sites. This microdevice can be chronically implanted to conduct optogenetic experiments in rodents. The polymer-based microelectrodes presented here can be implemented in different applications, opening new possibilities for basic neuroscientific research.


Kurzfassung in Deutsch

Diese Arbeit beschreibt die Entwicklung und Realisierung mikrotechnisch hergestellter Implantate und ihre Anwendung in der neurowissenschaftlichen Forschung. Der Standardherstellungsprozess für Polyimid-Platin-Polyimid-Dünnfilme auf Waferebene wurde benutzt und für die Anforderungen spezieller Fragestellungen der Neurowissenschaften weiterentwickelt.
Im Bereich der Neurotechnik wird Polyimid schon lange als ein mögliches Material für chronische Nervenimplantate vorgeschlagen. Da es auch in der vorliegenden Arbeit als Substratmaterial verwendet wurde, wurde eine Langzeitstudie mit drei kommerziell erhält-lichen Polyimiden durchgeführt. Über einen Zeitraum von 20 Monaten wurden mikrotech-nisch hergestellte Probekörper in phosphatgepufferter Kochsalzlösung bei verschiedenen Temperaturen gelagert und ihre mechanischen Eigenschaften monatlich untersucht.
Für das Gebiet der kognitiven Neurowissenschaften wurde ein flexibles, epikortikales E-lektrodenarray mit 252 Elektrodenflächen für die hochkanalige Ableitung großer Kortex-areale des Primaten entwickelt. Neben Nervenschnittstellen für die Gehirnoberfläche wur-den auch penetrierende Ansätze verfolgt. Eine schaftförmige Mikroelektrode wurde her-gestellt, die es ermöglicht tief liegende Gehirnareale der Maus elektrisch, optisch und mit Flüssigkeiten zu kontaktieren. Diese chronisch implantierbare Schaftelektrode vereinigt alle Modalitäten in einem Implantat, die für die Durchführung optogenetischer Versuche benötigt werden. Diese polymerbasierten Mikroelektroden können für verschiedenste An-wendungen eingesetzt werden und eröffnen neue Möglichkeiten für die neurowissen-schaftlichen Grundlagenforschung.


SWD-Schlagwörter: Biomedizinische Technik
Freie Schlagwörter (deutsch): Polymid , MEMS , Neurotechnik , Neuroelektroden , ECOG
Freie Schlagwörter (englisch): polymide , MEMS , neural engeneering , neuroelectrodes , ECOG
Institut: Institut für Mikrosystemtechnik
Fakultät: Technische Fakultät (bisher: Fak. f. Angew. Wiss.)
DDC-Sachgruppe: Technik
Dokumentart: Dissertation
Erstgutachter: Stieglitz, Thomas (Prof. Dr.)
Sprache: Englisch
Tag der mündlichen Prüfung: 15.12.2010
Erstellungsjahr: 2010
Publikationsdatum: 01.07.2011
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