Perspectives

 Géométrie des implants

Lors de prochains enregistrements sur animaux, nous espérons que la géométrie actuelle de l’implant permette d’analyser l’influence de la taille et de la forme (droite ou ondulée) des fils sur la stabilité des signaux sur le moyen et le long terme. On a cependant pu constater que les fils de 11 µm de large étaient relativement fragiles. En effet, lors de la manipulation des implants et de la mise en place des fils sur un véhicule de transport (voir 3.1.3), il est assez fréquent d’observer la détérioration de ces fils. Les fils de 20 et 50 µm sont en revanche plus résistants. Nous allons observer si les fils seront toujours aussi fragiles en remplaçant la SU-8 par du polyimide qui est plus résistant.

La géométrie du connecteur de l’implant est aussi susceptible d’évoluer. En effet, la géométrie ZIF actuellement utilisée est fonctionnelle mais une distance de séparation plus importante des pads de contacts entre eux permettrait de limiter les risques d’interconnection. De plus, les phases d’alignement entre le Cicor et l’implant seraient beaucoup plus rapides.

-3E-5

-2E-5

-1E-5

0E+0

1E-5

2E-5

3E-5

4E-5

-1E+0

-5E-1

0E+0

5E-1

1E+0

Cour

an

t

(mA)

Potentiel (V)

Pedot 30

Platine implant 15

 Matériaux utilisés

La SU-8 est un matériau facile à utiliser mais sa fragilité en fait un matériau difficile à manipuler. Dans la cadre d’une collaboration avec l’ESIEE (projet ANR Neuromeddle), nous allons réaliser des implants en polyimide afin de pouvoir comparer la résistance mécanique des deux polymères. De plus, tous les tests de caractérisation seront aussi effectués sur les nouveaux implants en polyimide.

De nouveaux matériaux pourront être déposé sur l’électrode, dont la couche en contact avec le tissu est actuellement réalisée en platine. Des matériaux comme le PEDOT ou le diamant nanostructuré ont de très bonnes impédances (voir chapitre 4).

 Etapes de fabrication

Lors de la fabrication des implants de nombreuses étapes ont été optimisées mais il reste cependant quelques points à améliorer.

Les électrodes réalisées ont un diamètre de 15 µm. Si on souhaite obtenir des diamètres de 20 µm, une solution pourrait être de changer des paramètres lors de la fabrication. Le temps d’exposition au UV lors de lithographie pourrait être diminué. Lorsque le temps d’exposition est trop élevé, les UV peuvent se propager dans les régions masquées et faire polymériser la SU-8 au niveau de l’ouverture. Une autre possibilité pourrait être d’augmenter le temps de développement de la SU-8 dans le mr-dev 600. Ces méthodes seront testées afin d’augmenter le diamètre des électrodes. Lors de la formation des nanostructures, l’EDX avait montré des traces d’aluminium au niveau des nanostructures qui devraient être constituées entièrement de platine. Une analyse plus poussée au microscope electronique en transmission (TEM) permettrait d’observer le taux d’occupation de l’aluminium. En effet, savoir si l’aluminium n’est présent qu’à la surface des nanostructures ou à l’intérieur pourrait nous aider à comprendre et à enlever l’aluminium qui peut être toxique. Une autre solution sera de tester d’autres matériaux pour réaliser le masque métallique permettant de réaliser la forme de l’implant.

 Caractérisation des implants

Lors des tests de passivation, seul les fils de 50 µm ont montré une bonne tenue mécanique. Les impulsions de 2 volts étaient peut-être trop puissantes et ont engendré la détérioration de l’implant sur les fils de 11 et 20 µm. D’autres manipulations similaires devront être réalisées avec de nouveaux implants afin de vérifier ces résultats.

Les mesures d’impédances ont montré une grande variabilité des résultats. Heim et al ont obtenu 2200 KOhm avec des électrodes de platine de 12 µm de diamètre. Les faibles impédances (autour de 710 KOhm) obtenues lors de la mesure sur l’implant seul peuvent être la conséquence des nanostrutures ou des défauts d’isolation (même si les mesures ont été réalisées sur les fils de 50 µm). Un grand nombre d’électrodes (80%) sur les implants connectés avec un Cicor ont des impédances supérieures à 5000 KOhms ce qui est très élevé. Cette disparité des résultats peut provenir de différents paramètres. La position de la pointe lors de la mesure d’impédance influence la valeur de l’impédance. De plus, les nanostructures observables sur les différentes électrodes peuvent être de tailles et de formes variables ce qui joue sur la valeur des impédances. Pour finir, la connexion entre le cicor et l’implant est aussi un facteur pouvant modifier les impédances. Si lors de la connexion un décallage trop important est présent entre le cicor et l’implant alors certaines pistes peuvent être interconnectées ou mal connectées.

Les bruits lors des enregistrements sont plus importants que les bruits obtenus dans la littérature (10- 30 µV contre 7 µV). Ces bruits élevés peuvent être la conséquence des micro mouvements de l’implant (électrodes flottantes) pendant la manipulation. Une impédance élevée au niveau de la connexion implant/Cicor peut aussi être une source de bruit. Ces hypothèses devront être vérifiées en améliorant la connectique implant/Cicor, ou en réalisant des mesures de bruit sur des implants non décollés du wafer silicium.

La raison la plus plausible de ces valeurs d’impédances et de bruits très variables est la connectique entre le Cicor et les implants. En effet, 6 des implants testés proviennent du même wafer, seule la connectique est différente et réalisée sur chaque implant indépendamment des autres. Les différents paramètres influençant la qualité de la connexion entre le cicor et l’implant sont la qualité de l’ACF, la montée en température de l’ACF lors du soudage, la pression exercée par la thermopresse lors de la soudure et l’alignement entre les pistes de l’implant et les pistes du cicor.

L’alignement entre l’implant et le cicor est différent pour chaque implant. L’alignement était réalisé sans point de repère précis (figure 81). Il dépend ainsi du ressenti et de la dextérité de l’opérateur (erreur de positionnement de l’ordre de 30 µm).

Figure 81 : Vue de dessus de la connexion implant/cicor a : pad de l'implant en bleu et pad du cicor (les contacts sont sur la face opposée) en jaune et marron. Les deux éléments ne sont pas alignés. b : Alignement parfait de l’ensemble implant/cicor réalisé grâce aux « oreilles » servant de points de repère situés sur les bords.

Bien que la température et la pression soient des paramètres rentrés dans la machine et donc identiques lors du soudage de chaque implant, la montée en température et la pression exercée au niveau de la connexion sont dépendantes du montage réalisé au niveau de la connexion. Un film de Téflon est déposé une fois l’ensemble Cicor/implant aligné. Un repli au niveau du film peu influencer le niveau de pression et la répartition de la température sur la connexion lors du thermopressage (figure 82b). L’alignement de la thermopresse avec la zone à connecter est aussi variable pour chaque implant. Il est important de bien aligner les deux car la tête (zone de la thermopresse en contact avec l’ensemble implant/Cicor) de la thermopresse n’est que très légèrement plus large que la zone à connecter (figure 82). Un mauvais alignement machine/zone de connexion conjugué avec la surépaisseur de 200 µm du renfort sur le cicor peut entrainer un glissement du cicor sur l’implant et ainsi initier le désalignement de l’ensemble cicor/implant et un mauvais soudage cicor/implant (figure 82b).

Figure 82 : Vue de côté du montage lors du soudage de l'ensemble implant/cicor. a : Montage idéal b : Montage comportant les problèmes rencontrés. 1 : décalage entre la machine et la zone de connexion. 2 : Repli en relief au niveau du film en Téflon. 3 : glissement du cicor lors de la mise sous pression.

Pour régler une partie de ces problèmes de nouveaux cicors vont être réalisés sans renfort. Cela devrait permettre d’éviter tout glissement et d’améliorer la montée en température. Les implants ont été connectés avant décollement directement sur le wafer en silicium. Or d’une part, le silicium conduit la chaleur ce qui ne permet pas une montée en température idéale au niveau de la connexion. D’autre part, le silicium ne permettait pas l’utilisation du rétro-éclairage (éclairage situé sous l’implant) afin d’aligner correctement l’implant et le Cicor. L’objectif sera donc de décoller les implants du wafer et de les placer sur une feuille en plastique transparente. Dans cette configuration il sera alors possible d’aligner au mieux l’implant et le Cicor ainsi que d’optimiser la montée en température de l’ACF.

Chapitre 3 :

Méthode d’insertion de l’implant,

enregistrements in vivo et mise en place

du protocole pour l’analyse de la

biocompatibilité de l’implant

Dans cette partie les différentes méthodes d’implantation étudiées sont présentées. Les 3 méthodes testées sont l’insertion magnétique, l’insertion à l’aide du PLGA ainsi que l’insertion grâce à un véhicule de transport. Une partie sur les signaux enregistrés in vivo décrit les enregistrements obtenus sur différents rats. Enfin, des premiers résultats de biocompatibilité sont aussi exposés.

3 Méthode d’insertion de l’implant, enregistrements in vivo et