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
Palavra(s) a pesquisar
Género
Submit

Seminário do Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço, por Pier-Stefano Corasaniti (Observatoire de Paris-Meudon, France).

Seminário de Lógica Matemática, por Antonio Piccolomini D'Aragona (University of Tübingen/University of Siena).

Seminário do Centro de Física Teórica e Computacional, por Hugo Terças (Departamento de Física do Instituto Superior de Engenharia de Lisboa, Instituto Politécnico de Lisboa / Instituto de Plasmas e Fusão Nuclear, Instituto Superior Técnico, Universidade de Lisboa, Portugal).

Um programa estruturado que combina discussões em grupo, exploração de carreira e workshops informativos, com inscrições até 23 de maio.

Uma oportunidade para fortalecer a cultura de segurança e bem-estar em CIÊNCIAS.

Logótipo do EVM 2025

O objetivo é proporcionar a estudantes de todo o país - que estejam a concluir o 2.º ou 3.º ano de licenciaturas em Matemática, Física ou áreas afins - a oportunidade de participar num projeto de investigação com a duração de duas semanas - candidaturas até 28 de maio.

Seminário no âmbito do Doutoramento em Biologia e Ecologia das Alterações Globais, por Pierina Jocelyn Mendoza Yengle.

Cartaz do filme "O Melhor dos Mundos"

A 29 de maio o filme "O Melhor dos Mundos” é exibido numa sessão especial em CIÊNCIAS, promovida pela FCiências.ID e o Instituto Dom Luiz. Após a projeção do filme, realiza-se uma mesa redonda com quatro especialistas em Sismologia, que responderão a perguntas do público.

Uma oportunidade única para interagir com a comunidade global de computação científica.

Logótipo Moodle

Ação de formação para docentes e investigadores de CIÊNCIAS.

Copilot Chat

Nesta sessão, serão exploradas as funcionalidades e benefícios do Microsoft 365 Copilot Chat de forma personalizada à comunidade académica de CIÊNCIAS.

Logótipo Mentimeter

Ação de formação para docentes e investigadores de CIÊNCIAS.

Luís Saraiva (Ciências ULisboa) é o coordenador nacional do evento.

Título/data/local do evento e iconografia representativa de energias renováveis

Junta-te a esta revolução energética e faz a diferença!

Comemoração do Dia Mundial da Segurança dos Alimentos em CIÊNCIAS.

Neste curso ficarás a saber como te podes tornar um permacultor eficiente, produtivo e consciente! O curso está preparado para iniciantes na prática de permacultura.

Formação - Cultivar em Permacultura.

Pessoas a interagirem em frente a um computador portátil

As inscrições para a edição de 2025 da formação decorrem até às 17h do dia 23 de maio.

Químico a escrever fórmulas num quadro

Curso acreditado para efeitos de progressão na carreira dos professores do Ensino Básico e Secundário do Grupo 510 (CCPFC/ACC-118288/22), com candidaturas até 18 de maio.

Curso destinado a estudantes de Mestrado e de Doutoramento, bem como a profissionais que desenvolvam investigação científica na área da saúde.

Título/data/local do evento e fotografia do mar

Quais são os conceitos-chave para enfrentar os atuais desafios marinhos e costeiros? 

Representação de programação R

This course aims at providing students with basic knowledge of R programming, allowing them to manipulate and visualize data with R.

The conference focuses on "Algebra and its role in Computer Science", with special emphasis on the areas of study related to the work of M. V. Volkov, such as semigroups and automata.

Logótipo do Verão na ULisboa, sobre um fundo azul

Candidaturas a partir de 07 de abril!

Título/data/local do evento e fotografia do espaço

How far will you go? The IA Summer Program 2025 is your launchpad to the Universe - apply until 26 May!

Páginas