Plasma deposited diamond-like carbon films for large neural arrays

Abstract

To understand how large systems of neurons communicate, we need to develop methods for growing patterned networks of large numbers of neurons. We have found that diamond-like carbon thin films formed by energetic deposition from a filtered vacuum arc carbon plasma can serve as "neuron friendly" substrates for the growth of large neural arrays. Lithographic masks can be used to form patterns of diamond-like carbon, and regions of selective neuronal attachment can form patterned neural arrays. In the work described here, we used glass microscope slides as substrates on which diamond-like carbon was deposited. PC-12 rat neurons were then cultured on the treated substrates and cell growth monitored. Neuron growth showed excellent contrast, with prolific growth on the treated surfaces and very low growth on the untreated surfaces. Here we describe the vacuum arc plasma deposition technique employed, and summarize results demonstrating that the approach can be used to form large patterns of neurons.

Щоб зрозуміти, як взаємодіють між собою великі системи нейронів, ми повинні розвивати методи вирощування рельєфних структур великого числа нейронів. Ми установили, що алмазоподібні вуглецеві тонкі плівки, що утворюються в результаті могутнього опромінення фільтрованою вуглецевою плазмою вакуумної дуги, можуть бути використані в ролі «нейроно-дружелюбніх» субстанцій для вирощування великих нейронних структур. Літографічні маски можуть бути використані для вормування алмазоподібної вуглецевої структури , а області селективного нейронного приєднання можуть утворювати систематичні нейронні структури. В експериментах, описаних нижче, як підкладку ми використовували предметні стекла мікроскопа, на які наносилися алмазоподібні вуглецеві покриття. Потім на опромінених підкладках були вирощені щурячі нейрони PC-12 і спостерігався ріст кліток. Спостерігався величезний контраст у рості нейронів, від багатого росту на опромінених поверхнях до слабкого на неопромінених. У даній роботі описана використовувана для опромінення вакуумно-дугова установка й узагальнені результати, що показують, що даний метод може бути використаний для формування великих структур нейронів.

Чтобы понять, как взаимодействуют между собой большие системы нейронов, мы должны развивать методы выращивания рельефных структур большого числа нейронов. Мы установили, что алмазоподобные углеродные тонкие пленки, образующиеся в результате мощного облучения фильтрованной углеродной плазмой вакуумной дуги, могут быть использованы в качестве «нейроно-дружелюбных» субстанций для выращивания больших нейронных структур. Литографические маски могут применяться для формирования алмазоподобной углеродной структуры, а области селективного нейронного присоединения могут образовывать систематические нейронные структуры. В экспериментах, описываемых ниже, в качестве подложки мы использовали предметные стекла микроскопа, на которые наносились алмазоподобные углеродные покрытия. Затем на облученных подложках были выращены крысиные нейроны PC-12 и наблюдался рост клеток. Отслежен огромный контраст в росте нейронов, от обильного роста на облученных поверхностях до слабого на необлученных. В данной работе описана используемая для облучения вакуумно- дуговая установка и обобщены результаты, показывающие, что данный метод может быть использован для формирования больших структур нейронов.