Desenvolvimento de elétrodos de grafeno para retinas artificiais

Electrical neural interfaces are fundamental for the development of new devices able to improve lost body functions to impaired people. Retinal damage is a common cause of loss of vision, that can be mitigated through retinal implants able to electrically stimulate the nerve cells in response to the incident light. Such electrical contacts should be small and biocompatible, and for this particular application transparency can be an added feature for design flexibility. The main objective of this work is to study the application of graphene as electrodes for artificial retinas, taking advantage of the excellent electrical properties, flexibility and biocompatibility of this material. The graphene was synthesized by chemical vapor deposition, following two approaches: thermal activation (TCVD) and microwave plasma activation (MPCVD). The obtained films were transferred onto different substrates, in order to characterize the graphene by Raman spectroscopy, scanning electron microscopy, sheet resistance measurements, optical transmittance and electrochemical characterization. The flexible implants, composed by four graphene electrodes on polyimide substrates, were produced by microfabrication in a clean room, with the optimization of the respective processes. The characterization of the resulting devices relied on electrochemical techniques such as cyclic voltammetry and electrochemical impedance spectroscopy. The results of this characterization were analyzed in the context of the various microfabrication steps, pointing towards challenges inherent to the compatibility of graphene with the patterning processes employed here. As such, this work opens the door for future developments in the field of artificial retinas, contributing with the identification and study of important practical aspects for the integration of graphene in these devices.Interfaces neuronais são fundamentais para o desenvolvimento de novos dispositivos capazes de melhorar o funcionamento de funções corporais perdidas em pessoas com deficiências. Danos na retina são uma causa comum de perda de visão, os quais podem ser mitigados através de implantes retinais, capazes de estimular eletricamente as células nervosas. Estes contactos elétricos devem ser pequenos e biocompatíveis, e, para esta aplicação em particular, a sua transparência pode ser uma mais-valia, fornecendo flexibilidade no desenho dos dispositivos. Este trabalho tem como principal objetivo o estudo da aplicação de grafeno em retinas artificiais, tirando partido das excelentes propriedades elétricas, flexibilidade e biocompatibilidade deste material. O grafeno foi sintetizado por deposição química em fase de vapor por duas abordagens: ativada térmica (TCVD) e ativada por plasma (MPCVD). Os filmes obtidos foram transferidos para diferentes substratos para caracterizar o grafeno por espetroscopia de Raman, microscopia eletrónica de varrimento, medidas de resistência de folha, transmitância ótica e medidas eletroquímicas. Implantes flexíveis constituídos por quatro elétrodos de grafeno em substratos de poliimida foram produzidos através do recurso a técnicas de microfabricação em sala limpa, passando pela otimização dos respetivos processos. A caracterização dos dispositivos resultantes teve por base a utilização de técnicas eletroquímicas, nomeadamente voltametria cíclica e espetroscopia de impedância eletroquímica. Os resultados da caracterização foram analisados no contexto dos vários passos de microfabricação, apontando para os desafios associados à compatibilidade do grafeno com os processos de padronização usados. Assim, este trabalho abre a porta a futuros desenvolvimentos no campo dos implantes neuronais, contribuindo com a identificação e estudo de vários aspetos práticos importantes para a integração do grafeno nestes dispositivos.Mestrado em Engenharia Físic