Seminário

Glassy Carbon Microelectrodes for High Charge Injection, High Stability and Low Noise Neural Interfaces

Sala de Seminários do IBEB, FCUL, Lisboa

Sam Kassegne, PhD, PE
Professor of Mechanical Engineering
MEMS Research Lab, Department of Mechanical Engineering
San Diego State University

For neural applications, materials that are capable of interfacing with the brain and spinal cord without harming them while recording high-fidelity signals over long-term are still sought after. In this talk, we report on a new electrode material fabricated from lithographically patterned glassy carbon (GC) that promises to achieve this by combining superior electrochemical properties for neural recordings and better long-term stability under electrical stimulation than current thin-film metal microelectrodes.

We demonstrate that lithographically patterned glassy carbon microelectrodes can withstand at least 5 million pulses at 0.45mC/cm2 charge density with <7.5% impedance change, have >70% wider electrochemical window and 70% higher CTC (charge transfer capacity) than platinum (Pt) microelectrodes of similar geometry, which delaminated after 1 million pulses. For direct comparisons, ultra-flexible, micro-electrocorticography (μ-ECoG) arrays with GC electrodes were manufactured using recently introduced pattern transfer techniques, while thin-film platinum arrays were fabricated using conventional microfabrication methods. Additionally, poly(3,4-ethylenedioxythiophene)-poly(styrenesulfonate) (PEDOT-PSS) was selectively electrodeposited on both sets of devices to specifically reduce their impedances for smaller diameters (<60μm). We observed that PEDOT-PSS adhered significantly better to GC than Pt, presumably due to stronger interaction between GC and carbonaceous PSS-PEDOT chains, and allowed drastic reduction of electrode size while maintaining same amount of delivered current.

Further, acute in-vivo characterization was performed in rats and it is shown that GC microelectrode arrays recorded somatosensory evoked potentials (SEP) with an almost twice SNR (signal-to-noise ratio) when compared to the Pt ones. Supported by characterizations and computational modeling results, the talk will demonstrate (i) the reason behind long-term corrosion problems in thin-film metal microelectrodes and the promise of homogenous electrode material such as GC and (ii) the microenvironment and response of tissues to long-term electrical stimulations. In this talk, we will also introduce some of the key research activities being carried out at CSNE (Center for Sensorimotor and Neural Engineering), NSF-funded Engineering Research Center with University of Washington, MIT, and San Diego State University (SDSU) as leading institutions.


Dr. Sam Kassegne holds a Ph.D. degree in engineering mechanics from Virginia Tech. His research interests are in the general areas of NeuroMEMS, sensors, and bionanoelectronics. His experimental research work is focused primarily in Carbon-MEMS, new bionanoelectronics platforms, and NeuroMEMS where his group is developing several innovative neural interfaces for Intracortical, epicortical, and spinal cord signal recording and stimulation as part of bi-directional closed-loop brain-computer interface (BBCI) system.

Dr. Kassegne is currently deputy director of NSF funded (~$40 million for 10 years) ERC (Engineering Research Center) on sensorimotor neural engineering. The leading partner institutions are University of Washington and MIT. Dr. Kassegne has an extensive industrial experience in MEMS and other areas acquired through his employment at Nanogen, Microfabrica and Bentley Systems in Southern California. He also has consulted for several companies such as Corning/Intellisense, SAIC, Nevada Nanotech, OxyHeal, Game Changers, Cooley LLP, Nokia, etc. Further, as evidenced by the breadth and depth of his publication records and the companies he has consulted for, Dr. Kassegne has a unique engineering background that spans a number of engineering disciplines. Dr. Kassegne's research has been funded by NSF, DOE, DOD (SPAWAR), CSUPERB, Amco (Korea), etc. He has also taught MEMS & FEA courses at UCSD and UCI where he was a visiting scientist at his mentor's Marc Madou's Lab.

10h00
IBEB - Instituto de Biofísica e Engenharia Biomédica
Imagem do evento - título, local e data do evento

Investigação Ecológica ao Serviço da Conservação

Durante este dia, acesso gratuito ao Museu, ao Jardim Botânico de Lisboa e ao Jardim Botânico Tropical.

Seminário no âmbito do Mestrado em Bioestatística, por Sandra Rodrigues (Bioinsight e CEAUL).

Queres explorar diferentes áreas da Matemática de forma descontraída?

Seminário do Centro de Física Teórica e Computacional, por James Kennedy (Departamento de Matemática, Faculdade de Ciências, Universidade de Lisboa, Portugal).

IDL Lecture, por John Clinton (ETHZ).

Representação futurista de sistema de produção agrícola

Conferência Anual do Colégio F3 e da Rede Agro da Universidade de Lisboa.

Título/data/local do evento e representação do cérebro humano

A iniciativa reúne estudantes e investigadores que apresentam e discutem trabalhos de investigação em curso, e novas propostas e ideias nas áreas da mente, cérebro e cognição.

Seminário de Lógica Matemática, por Maria Beatrice Buonaguidi (King's College London).

O curso, a decorrer de 26 a 29 de novembro, destina-se a fornecer competências a quem pretende trabalhar com modelos experimentais ou com vertebrados selvagens.

Título/data/local do evento, logótipos DGES/ULisboa e fotografia de pormenor de docente a corrigir testes

O workshop visa identificar estratégias práticas que promovem a eficácia do estudo perante o aproximar de períodos avaliativos.

Join us for a discussion on the challenges and opportunities of developing and implementing sustainable marine spatial planning (MSP) and management around the globe. With international experts from Brazil, USA, Spain and Portugal as guest speakers!

Seminário Doutoral II (Doutoramento em Biologia - Especialidade em Ecologia), por Celso José Miguel Paulo.

Seminário em Biologia Humana e Ambiente, por Paula Alexandra Lopes (Faculdade de Medicina Veterinária - FMV - Universidade de Lisboa; Centre for Interdisciplinary Research in Animal Health - CIISA).

Seminário do Departamento de Física de Ciências ULisboa, por João Lin Yun (Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço, FCUL).

Fotografia de árvores com cores outonais e bancos de jardim

Estudantes de pós-graduação em Matemática de CIÊNCIAS falam, de forma descontraída e informal, sobre o seu trabalho.

Seminário Doutoral II (Doutoramento em História e Filosofia das Ciências), por André Gonçalo Azevedo Pedro.

This workshop aims to explore crucial issues raised by contemporary computational models and methods in AI. The focus will be on fostering discussions about the epistemological, ontological, and formal considerations, as well as the societal implications of AI systems.

Título/data/local do evento e logótipos de Ciências ULisboa e do GAPsi

Palestra promovida pelo GAPSI - Gabinete de Apoio Psicológico de Ciências ULisboa.

Título/data/local do evento e três fotografias relacionadas com a permacultura

Permacultura? Não é uma pseudociência esotérica? Uma utopia sem fundamento científico? Para desmistificar estas e outras ideias, o permacultor certificado Tiago Silva (SmartLeap) guiar-te-á pelos caminhos desta prática multidisciplinar, fundada em sólidas bases empíricas.

Título/data/local do evento e logótipos da FCT, PRR e ULisboa

O programa incluirá uma mesa-redonda e a apresentação do Programa ERC-Portugal, enquanto instrumento de apoio à comunidade científica nos vários ciclos da participação nacional nos concursos do ERC.

Título do evento, logótipos da ULisboa/DGES e fotografia de peças de xadrez

Sentes-te perdido/a em relação ao teu futuro académico/profissional? Ainda não sabes qual a melhor área a seguir ou como definir a tua carreira? Este workshop é para ti!

Logótipos de Ciências ULisboa/GAPsi e calendarização das palestras

Uma conversa sobre ti, alguém amigo ou apenas acerca de ansiedade.

Título da iniciativa, logótipos das entidades envolvidas e fotografias de dois jovens

Voa alto com o teu talento no Talent Bootcamp em CIÊNCIAS.

Logótipo do concurso

As candidaturas à 21.ª edição decorrem até 06 de dezembro.

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