폴리머 기반 3차원 뉴런 프로브의 잔류 스트레스 제거 및 생체 외 신호 측정 (Removal of Residual Stress and In-vitro Recording Test in Polymer-based 3D Neural Probe)

서지정보

· 발행기관 : 한국마이크로전자및패키징학회
· 수록지 정보 : 마이크로전자 및 패키징학회지 / 16권 / 2호 / 33 ~ 42페이지
· 저자명 : 남민우, 임천배, 이기근

초록

뇌로부터 뉴런의 움직임을 탐지할 수 있는 폴리머 계열 기반의 유연한 뉴런 프로브가 개발되었다. 삽입 강도 증가를 위해서 5μm 두께의 생체 적합성이 우수한 금을 상하층 폴리머 사이에 전기도금 하였다. 개발된 뉴런 프로브는 실제 뇌 조직과 비슷한 강도를 지닌 젤에 조금의 균열도 없이 삽입되었다. 또한 기계적 잔류 스트레스 및 이로 인해 발생하는 뉴런 프로브의 휘어짐을 최소화하기 위하여 두 가지의 새로운 방법이 적용되었다; (1) 제작 완료 후 후열처리 과정을 통하여 잔류 스트레스를 최소화하는 방법 (2) 상하층을 서로 다른 물질로 제작하여 상호 간의 잔류 스트레스를 보상하는 방법. 위 두 가지의 방법을 적용한 후에는 제작된 직후 뉴런 프로브의 끝부분에서 보여졌던 휘어짐이 뚜렷하게 제거되었다. 전기적 특성 측정 결과 뉴런 프로브는 뇌로부터 뉴런의 신호를 기록하기에 적절한 임피던스 값을 가지고 있음을 보였으며 측정된 임피던스 값은 72시간 후에도 변함이 없었다. 또한 생체 외 신호 측정 실험 결과 제작된 프로브는 잔류 스트레스의 완전한 제거뿐만 아니라 우수한 신호 기록 능력을 보였다. 일주일 후에도 측정 결과에는 변함이 없었으며, 이는 제작된 전극이 생체 내에서 뉴런 파이어링(firing)으로부터 장기간의 안정적인 신호 기록의 가능성을 보인다고 할 수 있다.

영어초록

A polymer-based flexible neural probe was fabricated for monitoring of neural activities from a brain. To improve the insertion stiffness, a 5µm thick biocompatible Au layer was electroplated between the top and bottom polymer layers. The developed neural probe penetrated a gel whose elastic modulus is similar to that of a live brain tissue without any fracture. To minimize mechanical residual stress and bending from the probe, two new methods were employed: (1) use of a thermal annealing process after completing the device and (2) incorporation of multiple different layers to compensate the residual stress between top and bottom layers. Mechanical bending around the probe tip was clearly removed after employing the two processes. In electrical test, the developed probe showed a proper impedance value to record neural signals from a brain and the result remained the same for 72 hours. In simple in-vitro probe characterization, the probe showed a great removal of residual stress and an excellent recording performance. The in-vitro recording results did not change even after 1 week, suggesting that this electrode has the potential for great recording from neuron firing and long-term implant performance.

참고자료

· 없음