نعترف الدعم المالي للجائزة NSF CMMI - 1000724.

1A. الأولية على تشكيل المونولاير سيليكون <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> قطع رقاقة السيليكون في 1cm 2 ركائز والغبار وشطف مع الماء والايثانول تصفيتها. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إزالة التلوث العضوي عن طريق غمر ركائز السيليكون في صحن الزجاج نانو تحتوي على الشريط في 75 درجة مئوية. بعد 15 دقيقة ، شطف كل الركيزة بالماء ، منزوع الأيونات التي تمت تصفيتها. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> وضع كل الركيزة في محلول HF 5 ٪ (تحذير : HF هي مادة خطيرة للغاية) لإزالة طبقة أكسيد الأصلي. بعد 5 دقائق الجافة أكسيد السيليكون خالية مع النيتروجين </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> الركيزة لانتاج الكلور ، يغرق كل فورا أكسيد خالية قطعة السليكون في قارورة تحتوي على التلألؤ 2 مل من PCL 5 في المشبعة كلور البنزين. وينبغي أن تتم تصفيته هذا الحل إلى 0.2 ميكرون. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تعيين تجميع مكثف على رأس القنينة القنينة الواحدة ووضعها في heatblock إلى 112 درجة مئوية لمدة ساعة واحدة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> بعد اكتمال ردود الفعل ، واسمحوا قنينة باردة وشطف كل surfaم مع كلور البنزين والجافة تحت النتروجين التي تمت تصفيتها. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> لتشكل ركيزة بروبينيل ، ينهي ، ومكان كل سطح السيليكون المكلورة في قارورة تحتوي على الضغط 4 مل من كلوريد المغنيسيوم بروبينيل. وضع كل قارورة الضغط في heatblock ب 130 درجة مئوية لمدة 24 ساعة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تأخذ كل قارورة الضغط من heatblock والسماح لتبرد. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> شطف كل سطح بسرعة مع DCM والايثانول والجافة تحت النتروجين التي تمت تصفيتها. </li></ol> 1B. الأولية تشكيل المونولاير على الجرمانيوم <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> قطع رقاقة الجرمانيوم في ركائز 1cm2 والغبار وشطف بالماء والايثانول تصفيتها. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إزالة التلوث العضوي عن طريق الغطس في الأسطح الزجاجية التي تحتوي على الأسيتون طبق لمدة 20 دقيقة </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> كل مكان السطح في حل حمض الهيدروكلوريك 10 ٪ لمدة 15 دقيقة. هذه العملية في وقت واحد يزيل طبقة أكسيد المحلية وchlorinates السطح. بعد 5 دقائق من ركائز الجافة مع النيتروجين. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> لتشكل الركيزة الأوكتيل منتهية ، جيش التحرير الشعبى الصينىCE كل المكلورة الجرمانيوم السطحية في قارورة تحتوي على الضغط 4 مل من كلوريد المغنيسيوم الأوكتيل (2 ملم). وضع كل قارورة الضغط في heatblock ب 130 درجة مئوية لمدة 48 ساعة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تأخذ كل قارورة الضغط من heatblock والسماح لتبرد إلى درجة حرارة الغرفة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> شطف كل سطح بسرعة مع DCM والايثانول والجافة تحت النتروجين التي تمت تصفيتها. </li></ol> 2. NHS Functionalization الركيزة على السيليكون والجرمانيوم <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تعد المصفاة 0،1 M - NHS diazirine حل في رابع كلوريد الكربون. تحذير : حافظ على التعرض للضوء إلى الحد الأدنى. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> الماصة بضع قطرات من الحل على أسطح الميثيل إنهاؤها. يسمح حل لتنتشر عبر السطح بأكمله. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> مكان السطوح تحت مصباح الأشعة فوق البنفسجية (☐ = 254 نانومتر ، في 4400/cm2 0.74 بوصة). السماح للرد على السطوح تحت ضوء الأشعة فوق البنفسجية لمدة 30 دقيقة ، ثم إضافة المزيد من NHS - diazirine إلى السطح ، والسماح للتفاعل المضي قدما لمدة 30 دقيقة إضافية. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> شطف تعديل NHS قurfaces مع DCM والايثانول والجافة تحت النتروجين التي تمت تصفيتها. </li></ol> 3. جزيء صغير Functionalization <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تتفاعل NHS معدلة وركائز في مخلقة ثالثي بوتيل 20 ملم (بوك) الإيثيلنديامين في حل ثنائي كلورو ميثان (DCM) لمدة ساعتين في درجة حرارة الغرفة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> بعد رد الفعل ، وشطف الركيزة بوك المعدلة مع DCM والايثانول. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> Deprotect الركيزة تعديل بوك باستخدام حمض trifluoroacetic 25 ٪ (TFA) في DCM لمدة ساعة في درجة حرارة الغرفة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> شطف السطح الناتج مع DCM ، والإيثانول و 10 ٪ (W / V) بيكربونات البوتاسيوم في الماء والنيتروجين الجاف تحت تصفيتها. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تحليل جميع الأسطح التي XPS لتحديد التركيب العنصري. </li></ol> 4. الحمضية البولي أكريليت قسائم (بوا) إعداد <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تمييع اكريليت وبنسبة 30 ٪ وباء trimethylolpropane triacrylate ethoxylate لخفض اللزوجة. إضافة photoinitiators C و D إلى خليط التفاعل (الشكللدى عودتهم 6). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إضافة الصوديوم 2 - mercaptoethanesulfonate (0.2 غرام ، 1.22 ملمول) في التوصل إلى حل حمض الهيدروكلوريك في 4N ديوكسان (10 مل) ويحرك في درجة حرارة الغرفة لمدة 2 دقيقة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تصفية قبالة كلوريد الصوديوم أولا من خلال تصفية الزجاج غرامة ثم من خلال حقنة 0.2 متر μ غشاء PTFE مرشح لتحمل حلا واضحا من 2 mercaptoethanesulfonic الحمضية في ديوكسان. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ديوكسان تتبخر تحت ضغط منخفض </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> يتفاعل حامض السلفونيك الناتج مع 2 مل من مزيج من البولي يوريثين ، اكريليت prepolymeric في درجة حرارة الغرفة ثم تحت الفراغ في 50 درجة مئوية. تأكد من الخليط خالية تماما من فقاعات الهواء المحاصرين. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تبريد حل يؤدي إلى درجة حرارة الغرفة وتتبلمر بين شريحتين المجهر الزجاج أو شريحة زجاجية وإتقان عن التعرض للأشعة فوق البنفسجية لمدة 2 ساعة في درجة حرارة الغرفة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> بعد البلمرة ، بعناية قشر قبالة الطابع الرئيسي ، ويغسل مع الطابع الايثانول والمياه وجفاف مع nitroge تصفيتهان. </li></ol> 5. الحفاز الطباعة والتحليل SEM / فؤاد <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> مكان المقابلة من البولي يوريثين ، اكريليت الدمغة على رأس الركيزة NHS المعدلة في درجة حرارة الغرفة لمدة دقيقة واحدة مع عدم التحميل الخارجية لتحميلهم معا. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> بعد رد الفعل ، فصل الطوابع والركيزة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> شطف الركيزة مع الايثانول والمياه والايثانول الجاف مع النيتروجين ثم تصفيتها. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> شطف الطابع مع الايثانول والمياه والايثانول الجاف مع النيتروجين ثم تصفيتها. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> الاحتفاظ الطوابع في درجة حرارة الغرفة قبل تطبيق المقبل. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تحليل نمط المنتجة باستخدام الاتصال النمط الوحشي microsopy القوة الذرية (AFM) والمجهر الإلكتروني (SEM) </li></ol> 6. الزخرفه والبروتين والميكروسكوب نيون <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> يغرق الركيزة NHS نقوش bifunctional في ليسين - N ، N - diacetic حمض (20 ملم) وإت 3 N (100 ملم) في DMF : H20 (1:1) في درجة حرارة الغرفة لمدة 1 ساعة ثم تشطف معالماء والايثانول. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> احتضان ركائز في حل NiSO4 50 ملي لمدة 5 دقائق في درجة حرارة الغرفة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> شطف ركائز مفرطة بالكلاب بالماء وملزم العازلة (20 NAP مم ، 250 مم كلوريد الصوديوم ، 10MM إيميدازول ، ودرجة الحموضة 7.5) ، ويغرق في حل GFP تصفيتها (~ μ M 40) : 1 ساعة عند 0 درجة مئوية. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> شطف على الفور مع ركائز العازلة ملزم تلاه PBS (الرقم الهيدروجيني 7.4). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إبقاء ركائز رطب في برنامج تلفزيوني في 0 درجة مئوية حتى انهم مستعدون للتحليل المجهري مضان. </li></ol> 7. الزخرفه والبروتين والميكروسكوب نيون <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> يغرق الركيزة NHS نقوش bifunctional في ليسين - N ، N - diacetic حمض (20 ملم) وإت 3 N (100 ملم) في DMF : H 2 0 (1:1) في درجة حرارة الغرفة لمدة 1 ساعة ثم تشطف بالماء والايثانول. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> احتضان ركائز في حل ملي 50 4 NISO لمدة 5 دقائق في درجة حرارة الغرفة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> شطف ركائز مفرطة بالكلاب ثإيث المياه وملزم العازلة (20 NAP مم ، 250 مم كلوريد الصوديوم ، 10MM إيميدازول ، ودرجة الحموضة 7.5) ، ويغرق في حل GFP تصفيتها (~ 40 ميكرون) لمدة 1 ساعة عند 0 درجة مئوية. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> شطف على الفور مع ركائز العازلة ملزم تلاه PBS (الرقم الهيدروجيني 7.4). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إبقاء ركائز رطب في برنامج تلفزيوني في 0 درجة مئوية حتى انهم مستعدون للتحليل المجهري مضان. </li></ol> 8. ممثل النتائج : ويرد مثال لينة الزخرفة الحجرية نانو حفاز في الشكل 7. النهج يخلق أنماط chemoselective على أكسيد خالية من السيليكون والجرمانيوم ، والتي يمكن functionalized orthogonally الكيميائية تختلف مع والأنصاف البيولوجية. التفاعل بين الركيزة NHS - functioanlized والطابع الحفاز منقوشة يؤدي إلى التحلل من الأنصاف NHS في مجالات الاتصال امتثالي ، مما أسفر عن منقوشة تحمل الركيزة bifunctional مناطق NHS المنشط والأحماض الكربوكسيلية الحرة. نظرا لdiffusايون طبيعة خالية من أسلوبنا ، ونحن على مقربة من تحقيق هذا القرار من ضوئيه. على سبيل المثال ، يبين الشكل 7 ميزات نانومتر 125 ، التي استنسخت بشكل موحد في جميع أنحاء سطح السيليكون الركيزة بأكمله. بشكل ملحوظ ، ويمكن إعادة استخدامها الطابع الحفاز عدة مرات دون أن تفقد فعاليتها. functionalization Chemoselective أشباه الموصلات منقوشة مع الجزيئات الحيوية يفتح احتمال دمج المواد الالكترونية التقليدية مع ركائز البيولوجية انتقائي للغاية لتقديم الطلبات في الاستشعار عن بعد ، التشخيص ، ومجالات البحوث التحليلية. ويرد مثال على هذه functionalization في الشكل 8 ، حيث كان functionalized انتقائي NHS نقوش السيليكون مع جزيئات البروتين. من خلال استغلال الفرق reactivities من الأحماض الكربوكسيلية المنشط وحرة ، ونحن الملصقة first nitrilotriacetic حمض إنهاء (NTA) linkers heterobifunctional إلى المناطق NHS - functionalized ، ثم استخدم الناتجةNTA نقوش سطح كقالب لمرفق الانتقائي للسداسي الحامض الاميني الموسومة GFP. 8B الشكل يظهر بوضوح كثافة الفرق بين مضان GFP المعدلة وتحلل الأحماض الكربوكسيلية المناطق الحرة. حجم وشكل ملامح منسوخة تتسق بين السطحية منقوشة NHS (الشكل 8A) وGFP معدلة والسطحية (8B الشكل) ، مؤكدا على استقرار ملحوظ من الكربون تخميلها السطوح والانتقائية للنهج دمغ. ولا يقتصر البروتوكول على البروتين صاحب الموسومة ، ويمكن استخدامها لنمط الجزيئات الحيوية الأخرى بما في ذلك الحمض النووي والأجسام المضادة. <img src="/files/ftp_upload/3478/3478fig1.jpg" alt="الشكل 1"/> الرقم المخطط العام 1. تمثل الحفاز الطباعة microcontact <img src="/files/ftp_upload/3478/3478fig2.jpg" alt="الشكل 2"/> الشكل 2 : هيكل ثنائي الطبقات مolecular النظام على قه وسي. الألكيل الأولية المونولاير أشكال مستقرة GE - C أو C - سي السندات مع الركيزة ويوفر نظام خاملة كيميائيا ومعبأة وثيق يحمي سطح الكامنة من التدهور. (ب) overlayer أشكال السندات الثانوية CC مستقرة مع طبقة واقية الأولية وتوفر محطة وظيفية المجموعات <img src="/files/ftp_upload/3478/3478fig3.jpg" alt="الشكل 3"/> الشكل 3. المخططات التي تمثل رد الفعل تشكيل monolayers الحماية في المقام الأول على سي (A) وجنرال الكتريك (B) <img src="/files/ftp_upload/3478/3478fig4.jpg" alt="الشكل 4"/> الشكل 4. functionalization الكيميائية للأحادي الطبقة الوقائية الأولية مع المانحين carbene heterobifunctional <img src="/files/ftp_upload/3478/3478fig5.jpg" alt="الشكل 5"/> الشكل 5. مخطط يدل رد الفعل التعديلات جزيء صغير من NHS - functionalized الفرعيةstrates والأطياف XPS المقابلة <img src="/files/ftp_upload/3478/3478fig6.jpg" alt="الشكل 6"/> الشكل 6. تكوين الخليط قبل البوليمرية الحفاز ، وظروف البلمرة ، والصور SEM من الطوابع منقوشة حمض السلفونيك تعديل والمناظرة ، سي سيد PMMA <img src="/files/ftp_upload/3478/3478fig7.jpg" alt="الرقم 7"/> الرقم 7. SEM و AFM من الاحتكاك الصور المنقوشة على صواريخ سام سي وقه مع طابع الحمضية <img src="/files/ftp_upload/3478/3478fig8.jpg" alt="الشكل 8"/> الرقم 8 لينة والزخرفة الحجرية functionalization من السيليكون تخميلها مع الجزيئات العضوية والبيولوجية أ :.. صورة SEM من نمط NHS المعدلة الركيزة ب : صورة مجهرية من نيون الركيزة تعديل GFP.

<ol>
	<li>Kumar, A., Abbott, N. L., Kim, E., Biebuyck, H. A., Whitesides, G. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Patterned+Self-Assembled+Monolayers+and+Mesoscale+Phenomena.">Patterned Self-Assembled Monolayers and Mesoscale Phenomena.</a> Accounts. Chem. Res. 28 (5), 219-226 (1995).</li><li>Kumar, A., Biebuyck, H. A., Whitesides, G. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Patterning+Self-Assembled+Monolayers:+Applications+in+Materials+Science.">Patterning Self-Assembled Monolayers: Applications in Materials Science.</a> Langmuir. 10 (5), 1498-1511 (1994).</li><li>Kumar, A., Whitesides, G. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Features+of+gold+having+micrometer+to+centimeter+dimensions+can+be+formed+through+a+combination+of+stamping+with+an+elastomeric+stamp+and+an+alkanethiol+"ink"+followed+by+chemical+etching.">Features of gold having micrometer to centimeter dimensions can be formed through a combination of stamping with an elastomeric stamp and an alkanethiol "ink" followed by chemical etching.</a> Applied Physics Letters. 63 (14), 2002-2004 (1993).</li><li>Wilbur, J. L., Kumar, A., Biebuyck, H. A., Kim, E., Whitesides, G. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microcontact+printing+of+self-assembled+monolayers:+applications+in+microfabrication.">Microcontact printing of self-assembled monolayers: applications in microfabrication.</a> Nanotechnology. 7 (4), 452-457 (1996).</li><li>Wilbur, J. L., Kumar, A., Kim, E., Whitesides, G. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microfabrication+by+microcontact+printing+of+self-assembled+monolayers.">Microfabrication by microcontact printing of self-assembled monolayers.</a> Advanced Materials (Weinheim, Germany). 6 (7/8), 600-604 (1994).</li><li>Ruiz, S. A., Chen, C. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microcontact+printing:+a+tool+to+pattern.">Microcontact printing: a tool to pattern.</a> Soft Matter. 3 (2), 168-177 (2007).</li><li>Perl, A., Reinhoudt, D. N., Huskens, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microcontact+Printing:+Limitations+and+Achievements.">Microcontact Printing: Limitations and Achievements.</a> Advanced Materials (Weinheim, Germany). 21 (22), 2257-2268 (2009).</li><li>Kumar, A., Biebuyck, H. A., Abbott, N. L., Whitesides, G. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+use+of+self-assembled+monolayers+and+a+selective+etch+to+generate+patterned+gold+features.">The use of self-assembled monolayers and a selective etch to generate patterned gold features.</a> J. Am. Chem. Soc. 114 (23), 9188-9191 (1992).</li><li>Ravoo, B. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microcontact+chemistry:+surface+reactions+in+nanoscale+confinement.">Microcontact chemistry: surface reactions in nanoscale confinement.</a> Journal of Materials Chemistry. 19 (47), 8902-8906 (2009).</li><li>Biebuyck, H. A., Larsen, N. B., Delamarche, E., Michel, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Lithography+beyond+light:+Microcontact+printing+with+monolayer+resists.">Lithography beyond light: Microcontact printing with monolayer resists.</a> Ibm. J. Res. Dev. 41 (1-2), 159-170 (1997).</li><li>Delamarche, E., Schmid, H., Bietsch, A., Larsen, N. B., Rothuizen, H., Michel, B., Biebuyck, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Transport+Mechanisms+of+Alkanethiols+during+Microcontact+Printing+on+Gold.">Transport Mechanisms of Alkanethiols during Microcontact Printing on Gold.</a> J. Phys. Chem. B. 102 (18), 3324-3334 (1998).</li><li>Larsen, N. B., Biebuyck, H., Delamarche, E., Michel, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Order+in+microcontact+printed+self-assembled+monolayers.">Order in microcontact printed self-assembled monolayers.</a> J Am Chem Soc. 119 (13), 3017-3026 (1997).</li><li>Michel, B., Bernard, A., Bietsch, A., Delamarche, E., Geissler, M., Juncker, D., Kind, H., Renault, J. P., Rothuizen, H., Schmid, H., Schmidt-Winkel, P., Stutz, R., Wolf, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Printing+meets+lithography:+Soft+approaches+to+high-resolution+printing.">Printing meets lithography: Soft approaches to high-resolution printing.</a> IBM Journal of Research and Development. 45 (5), 697-719 (2001).</li><li>Libioulle, L., Bietsch, A., Schmid, H., Michel, B., Delamarche, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Contact-Inking+Stamps+for+Microcontact+Printing+of+Alkanethiols+on+Gold.">Contact-Inking Stamps for Microcontact Printing of Alkanethiols on Gold.</a> Langmuir. 15 (2), 300-304 (1999).</li><li>Sharpe, R. B. A., Burdinski, D., Huskens, J., Zandvliet, H. J. W., Reinhoudt, D. N., Poelsema, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Spreading+of+16-Mercaptohexadecanoic+Acid+in+Microcontact+Printing.">Spreading of 16-Mercaptohexadecanoic Acid in Microcontact Printing.</a> Langmuir. 20 (20), 8646-8651 (2004).</li><li>Workman, R. K., Manne, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Molecular+Transfer+and+Transport+in+Noncovalent+Microcontact+Printing.">Molecular Transfer and Transport in Noncovalent Microcontact Printing.</a> Langmuir. 20 (3), 805-815 (2004).</li><li>Li, X. -. M., Peter, M., Huskens, J., Reinhoudt, D. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Catalytic+Microcontact+Printing+without+Ink.">Catalytic Microcontact Printing without Ink.</a> Nano Lett. 3 (10), 1449-1453 (2003).</li><li>Shestopalov, A. A., Clark, R. L., Toone, E. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Inkless+Microcontact+Printing+on+Self-Assembled+Monolayers+of+Fmoc-Protected+Aminothiols.">Inkless Microcontact Printing on Self-Assembled Monolayers of Fmoc-Protected Aminothiols.</a> J. Am. Chem. Soc. 129 (145), 13818-13819 (2007).</li><li>Shestopalov, A. A., Clark, R. L., Toone, E. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Catalytic+Microcontact+Printing+on+Chemically+Functionalized+H-Terminated+Silicon.">Catalytic Microcontact Printing on Chemically Functionalized H-Terminated Silicon.</a> Langmuir. 26 (3), 1449-1451 (2010).</li><li>Shestopalov, A. A., Clark, R. L., Toone, E. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Inkless+Microcontact+Printing+on+SAMs+of+Boc-+and+TBS-Protected+Thiols.">Inkless Microcontact Printing on SAMs of Boc- and TBS-Protected Thiols.</a> Nano Lett. 10 (1), 43-46 (2010).</li><li>Snyder, P. W., Johannes, M. S., Vogen, B. N., Clark, R. L., Toone, E. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Biocatalytic+Microcontact+Printing.">Biocatalytic Microcontact Printing.</a> J. Org. Chem. 72 (19), 7459-7461 (2007).</li><li>Morris, C. J., Shestopalov, A. A., Gold, B. H., Clark, R. L., Toone, E. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Patterning+NHS-Terminated+SAMs+on+Germanium.">Patterning NHS-Terminated SAMs on Germanium.</a> Langmuir. 27 (10), 6486-6489 (2011).</li><li>Shestopalov, A. A., Morris, C. J., Vogen, B. N., Hoertz, A., Clark, R. L., Toone, E. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Soft-Lithographic+Approach+to+Functionalization+and+Nanopatterning+Oxide-Free+Silicon.">Soft-Lithographic Approach to Functionalization and Nanopatterning Oxide-Free Silicon.</a> Langmuir. 27 (10), 6478-6485 (2011).</li></ol>

ليس لدينا ما تكشف

بروتوكول قدم هو شكل أو بدون حبر الطباعة microcontact التي يمكن تطبيقها عالميا لأية ركيزة قادرة على دعم بسيط وأمرت monolayers. في هذا الأسلوب ، والطوابع يجمد حافزا نقل نمط إلى السطح مع المجموعات الوظيفية ذات الصلة. لأن العملية لا تعتمد على نقل الحبر من الطابع إلى السطح قرار الحد من ناشر μCP التقليدية وعلى رد الفعل هو تفاديها ، والسماح الروتيني للتصنيع الكائنات النانو. إدماج نظام عالي أمر أساسي الجزيئي يوفر حماية كاملة من أشباه الموصلات من الأضرار الكامنة الأكسدة. في الوقت نفسه ، الأسلوب تؤيد تجميد رد الفعل من الجماعات الضخمة من خلال الاستفادة من رد الفعل overlayer الثانوية ؛ معا يحقق نظام الحماية وfunctionalization. تقنية يبدأ مع تشكيل سندات الكربون على سطح مستقر يسمح للprimar خامل كيميائياذ أحادي الطبقة التي هي بمثابة عقبة فعالة لتشكيل أكسيد. تشكيل overlayer رد الفعل الثانوي توفر محطة NHS الجماعات الوظيفية التي تكون بمثابة نقطة ارتباط لمجموعة متنوعة من الأنصاف الكيميائية والبيولوجية. غير منقوشة في وقت لاحق هذا نظام مستقر bilayered الجزيئي باستخدام نهجنا μCP الحفاز. النهج المقدمة في هذه الدراسة توفر طريقة عامة لركائز أشباه الموصلات الزخرفة مع طائفة واسعة من المواد العضوية والبيولوجية. القدرة على خلق نمط العضوي أشباه الموصلات واجهات من دون الأجهزة ، ومكلفة يوفر المجمع العديد من الفرص في مجالات مثل الالكترونيات ، وتكنولوجيا النانو والكيمياء الحيوية والفيزياء الحيوية.

<table border="1" style=";text-align:right;direction:rtl"><tbody><tr><th> اسم الكاشف </th><th> الشركة / النموذج </th></tr><tr><td> XPS مطياف </td><td> كراتوس المحور الترا </td></tr><tr><td> مجهر القوة الذرية </td><td> Veeco D3100 </td></tr><tr><td> SEM - FEG المجهر </td><td> الاتحاد الدولي للفروسية XL30 </td></tr><tr><td> الفلورسنت المجهر </td><td> زايس تصوير محوري </td></tr><tr><td> Heatblock </td><td> VWR </td></tr><tr><td> فراغ مضخة </td><td> BOC ادواردز </td></tr><tr><td> نظام تنقية المياه </td><td> ميليبور </td></tr><tr><td> TESP تحقيقات السيليكون </td><td> Veeco </td></tr><tr><td> السيليكون </td><td></td></tr><tr><td> الضغط قوارير </td><td> Chemglass </td></tr><tr><td> فراغ مشعب </td><td> Chemglass </td></tr><tr><td> مصباح الأشعة فوق البنفسجية </td><td> UVP </td></tr><tr><td> ختم المواد </td><td> أنظر المراجع 20 و 18 </td></tr><tr><td> مرشحات PFTE حقنة </td><td> VWR </td></tr><tr><td> نانو قطاع </td><td> Cyantek </td></tr><tr><td> حمض الهيدروكلوريك </td><td> سيغما </td></tr><tr><td> الإيثانول </td><td> سيغما </td></tr><tr><td> الأسيتون </td><td> سيغما </td></tr><tr><td> HF </td><td> سيغما </td></tr><tr><td> كلور البنزين </td><td> سيغما </td></tr><tr><td> PCL5 </td><td> سيغما </td></tr><tr><td> كلوريد المغنيسيوم بروبينيل </td><td> سيغما </td></tr><tr><td> كلوريد المغنيسيوم الأوكتيل </td><td> سيغما </td></tr><tr><td> رابع كلوريد الكربون </td><td> سيغما </td></tr><tr><td> BOC الإيثيلنديامين المحمية </td><td> سيغما </td></tr><tr><td> TFA </td><td> سيغما </td></tr><tr><td> الصوديوم 2 - mercaptoethanesulfonate </td><td> سيغما </td></tr><tr><td> 4N حمض الهيدروكلوريك في حل ديوكسان </td><td> سيغما </td></tr><tr><td> يسين - N ، N - diacetic حمض </td><td> سيغما </td></tr><tr><td> وآخرون 3 N </td><td> سيغما </td></tr><tr><td> DMF </td><td> سيغما </td></tr><tr><td> NISO 4 </td><td> سيغما </td></tr><tr><td> برنامج العمل الوطني </td><td> سيغما </td></tr><tr><td> كلوريد الصوديوم </td><td> سيغما </td></tr><tr><td> إيميدازول </td><td> سيغما </td></tr><tr><td> برنامج تلفزيوني </TD&gt; <td> سيغما </td></tr></tbody></table>

soft lithographic functionalization and patterning oxide-free silicon and germanium

The development of hybrid electronic devices relies in large part on the integration of (bio)organic materials and inorganic semiconductors through a stable interface that permits efficient electron transport and protects underlying substrates from oxidative degradation. Group IV semiconductors can be effectively protected with highly-ordered self-assembled monolayers (SAMs) composed of simple alkyl chains that act as impervious barriers to both organic and aqueous solutions. Simple alkyl SAMs, however, are inert and not amenable to traditional patterning techniques. The motivation for immobilizing organic molecular systems on semiconductors is to impart new functionality to the surface that can provide optical, electronic, and mechanical function, as well as chemical and biological activity. 
Microcontact printing (&mu;CP) is a soft-lithographic technique for patterning SAMs on myriad surfaces.1-9 Despite its simplicity and versatility, the approach has been largely limited to noble metal surfaces and has not been well developed for pattern transfer to technologically important substrates such as oxide-free silicon and germanium. Furthermore, because this technique relies on the ink diffusion to transfer pattern from the elastomer to substrate, the resolution of such traditional printing is essentially limited to near 1 &mu;m.10-16
In contrast to traditional printing, inkless &mu;CP patterning relies on a specific reaction between a surface-immobilized substrate and a stamp-bound catalyst. Because the technique does not rely on diffusive SAM formation, it significantly expands the diversity of patternable surfaces. In addition, the inkless technique obviates the feature size limitations imposed by molecular diffusion, facilitating replication of very small (&lt;200 nm) features.17-23 However, up till now, inkless &mu;CP has been mainly used for patterning relatively disordered molecular systems, which do not protect underlying surfaces from degradation.
Here, we report a simple, reliable high-throughput method for patterning passivated silicon and germanium with reactive organic monolayers and demonstrate selective functionalization of the patterned substrates with both small molecules and proteins. The technique utilizes a preformed NHS-reactive bilayered system on oxide-free silicon and germanium. The NHS moiety is hydrolyzed in a pattern-specific manner with a sulfonic acid-modified acrylate stamp to produce chemically distinct patterns of NHS-activated and free carboxylic acids. A significant limitation to the resolution of many &mu;CP techniques is the use of PDMS material which lacks the mechanical rigidity necessary for high fidelity transfer. To alleviate this limitation we utilized a polyurethane acrylate polymer, a relatively rigid material that can be easily functionalized with different organic moieties. Our patterning approach completely protects both silicon and germanium from chemical oxidation, provides precise control over the shape and size of the patterned features, and gives ready access to chemically discriminated patterns that can be further functionalized with both organic and biological molecules. The approach is general and applicable to other technologically-relevant surfaces.

Watch this Scientific Journal Video about Soft Lithographic Functionalization and Patterning Oxide-free Silicon and Germanium at JoVE.com

Soft Lithographic Functionalization and Patterning Oxide-free Silicon and Germanium

نحن هنا وصف طريقة بسيطة لfunctionalization الزخرفة السيليكون والجرمانيوم مع monolayers التفاعل العضوي والتظاهر أكسيد خالية من ركائز منقوشة مع الجزيئات الصغيرة والبروتينات. نهج يحمي الأسطح تماما من أكسدة المواد الكيميائية ، ويوفر دقة السيطرة على التشكل الميزة ، ويوفر سهولة الوصول إلى أنماط التمييز كيميائيا.

Functionalization حجرية ناعمة وخالية من الزخرفة أوكسيد السيليكون والجرمانيوم

The development of hybrid electronic devices relies in large part on the integration of (bio)organic materials and inorganic semiconductors through a ...

soft-lithographic-functionalization-patterning-oxide-free-silicon

Research

JoVE Journal

Bioengineering

14.6K Views.  Duke University. نحن هنا وصف طريقة بسيطة لfunctionalization الزخرفة السيليكون والجرمانيوم مع monolayers التفاعل العضوي والتظاهر أكسيد خالية من ركائز منقوشة مع الجزيئات الصغيرة والبروتينات. نهج يحمي الأسطح تماما من أكسدة المواد الكيميائية ، ويوفر دقة السيطرة على التشكل الميزة ، ويوفر سهولة...

Video: Soft Lithographic Functionalization and Patterning Oxide-free Silicon and Germanium

Plasma Lithography Surface Patterning for Creation of Cell Networks

Systematic manipulation of a cell microenvironment with micro- and nanoscale resolution is often required for deciphering various cellular and molecular phenomena. To address this requirement, we have developed a plasma lithography technique to manipulate the cellular microenvironment by creating a patterned surface with feature sizes ranging from 100 nm to millimeters. The goal of this technique is to be able to study, in a controlled way, the behaviors of individual cells as well as groups of cells and their interactions.
This plasma lithography method is based on selective modification of the surface chemistry on a substrate by means of shielding the contact of low-temperature plasma with a physical mold. This selective shielding leaves a chemical pattern which can guide cell attachment and movement. This pattern, or surface template, can then be used to create networks of cells whose structure can mimic that found in nature and produces a controllable environment for experimental investigations. The technique is well suited to studying biological phenomenon as it produces stable surface patterns on transparent polymeric substrates in a biocompatible manner. The surface patterns last for weeks to months and can thus guide interaction with cells for long time periods which facilitates the study of long-term cellular processes, such as differentiation and adaption. The modification to the surface is primarily chemical in nature and thus does not introduce topographical or physical interference for interpretation of results. It also does not involve any harsh or toxic substances to achieve patterning and is compatible for tissue culture. Furthermore, it can be applied to modify various types of polymeric substrates, which due to the ability to tune their properties are ideal for and are widely used in biological applications. The resolution achievable is also beneficial, as isolation of specific processes such as migration, adhesion, or binding allows for discrete, clear observations at the single to multicell level.
This method has been employed to form diverse networks of different cell types for investigations involving migration, signaling, tissue formation, and the behavior and interactions of neurons arraigned in a network.

A versatile plasma lithography technique has been developed to generate stable surface patterns for guiding cellular attachment. This technique can be applied to create cell networks including those that mimic natural tissues and has been used for studying several, distinct cell types.

البلازما الطباعة الحجرية الزخرفة السطحية لإنشاء شبكات الخليوي

Systematic manipulation of a cell microenvironment with micro- and nanoscale resolution is often required for deciphering various cellular and molecular ...

High-throughput Synthesis of Carbohydrates and Functionalization of Polyanhydride Nanoparticles

Transdisciplinary approaches involving areas such as material design, nanotechnology, chemistry, and immunology have to be utilized to rationally design efficacious vaccines carriers. Nanoparticle-based platforms can prolong the persistence of vaccine antigens, which could improve vaccine immunogenicity1. Several biodegradable polymers have been studied as vaccine delivery vehicles1; in particular, polyanhydride particles have demonstrated the ability to provide sustained release of stable protein antigens and to activate antigen presenting cells and modulate immune responses2-12.
The molecular design of these vaccine carriers needs to integrate the rational selection of polymer properties as well as the incorporation of appropriate targeting agents. High throughput automated fabrication of targeting ligands and functionalized particles is a powerful tool that will enhance the ability to study a wide range of properties and will lead to the design of reproducible vaccine delivery devices.
The addition of targeting ligands capable of being recognized by specific receptors on immune cells has been shown to modulate and tailor immune responses10,11,13 C-type lectin receptors (CLRs) are pattern recognition receptors (PRRs) that recognize carbohydrates present on the surface of pathogens. The stimulation of immune cells via CLRs allows for enhanced internalization of antigen and subsequent presentation for further T cell activation14,15. Therefore, carbohydrate molecules play an important role in the study of immune responses; however, the use of these biomolecules often suffers from the lack of availability of structurally well-defined and pure carbohydrates. An automation platform based on iterative solution-phase reactions can enable rapid and controlled synthesis of these synthetically challenging molecules using significantly lower building block quantities than traditional solid-phase methods16,17.
Herein we report a protocol for the automated solution-phase synthesis of oligosaccharides such as mannose-based targeting ligands with fluorous solid-phase extraction for intermediate purification. After development of automated methods to make the carbohydrate-based targeting agent, we describe methods for their attachment on the surface of polyanhydride nanoparticles employing an automated robotic set up operated by LabVIEW as previously described10. Surface functionalization with carbohydrates has shown efficacy in targeting CLRs10,11 and increasing the throughput of the fabrication method to unearth the complexities associated with a multi-parametric system will be of great value (Figure 1a).

In this article, a high throughput method is presented for the synthesis of oligosaccharides and their attachment to the surface of polyanhydride nanoparticles for further use in targeting specific receptors on antigen presenting cells.

الإنتاجية العالية لتخليق الكربوهيدرات وFunctionalization النانوية Polyanhydride

Transdisciplinary approaches involving areas such as material design, nanotechnology, chemistry, and immunology have to be utilized to rationally design ...

Visualization of Cortex Organization and Dynamics in Microorganisms, using Total Internal Reflection Fluorescence Microscopy

TIRF microscopy has emerged as a powerful imaging technology to study spatio-temporal dynamics of fluorescent molecules in vitro and in living cells1. The optical phenomenon of total internal reflection occurs when light passes from a medium with high refractive index into a medium with low refractive index at an angle larger than a characteristic critical angle (i.e. closer to being parallel with the boundary). Although all light is reflected back under such conditions, an evanescent wave is created that propagates across and along the boundary, which decays exponentially with distance, and only penetrates sample areas that are 100-200 nm near the interface2. In addition to providing superior axial resolution, the reduced excitation of out of focus fluorophores creates a very high signal to noise ratios and minimizes damaging effects of photobleaching2,3. Being a widefield technique, TIRF also allows faster image acquisition than most scanning based confocal setups.
At first glance, the low penetration depth of TIRF seems to be incompatible with imaging of bacterial and fungal cells, which are often surrounded by thick cell walls. On the contrary, we have found that the cell walls of yeast and bacterial cells actually improve the usability of TIRF and increase the range of observable structures4-8. Many cellular processes can therefore be directly accessed by TIRF in small, single-cell microorganisms, which often offer powerful genetic manipulation techniques. This allows us to perform in vivo biochemistry experiments, where kinetics of protein interactions and activities can be directly assessed in living cells.
We describe here the individual steps required to obtain high quality TIRF images for Saccharomyces cerevisiae or Bacillus subtilis cells. We point out various problems that can affect TIRF visualization of fluorescent probes in cells and illustrate the procedure with several application examples. Finally, we demonstrate how TIRF images can be further improved using established image restoration techniques.

Total Internal Reflection Fluorescence (TIRF) microscopy is a powerful approach to observe structures close to the cell surface at high contrast and temporal resolution. We demonstrate how TIRF can be employed to study protein dynamics at the cortex of cell wall-enclosed bacterial and fungal cells.

تصور منظمة اللحاء وحيوية في الكائنات الدقيقة، وذلك باستخدام المجموع الإسفار التأمل الداخلي المجهر

TIRF microscopy has emerged as  a powerful imaging technology to study spatio-temporal dynamics of fluorescent molecules  in vitro and in living cells1. ...

Light-mediated Formation and Patterning of Hydrogels for Cell Culture Applications

Click chemistries have been investigated for use in numerous biomaterials applications, including drug delivery, tissue engineering, and cell culture. In particular, light-mediated click reactions, such as photoinitiated thiol&#8722;ene and thiol&#8722;yne reactions, afford spatiotemporal control over material properties and allow the design of systems with a high degree of user-directed property control. Fabrication and modification of hydrogel-based biomaterials using the precision afforded by light and the versatility offered by these thiol&#8722;X photoclick chemistries are of growing interest, particularly for the culture of cells within well-defined, biomimetic microenvironments. Here, we describe methods for the photoencapsulation of cells and subsequent photopatterning of biochemical cues within hydrogel matrices using versatile and modular building blocks polymerized by a thiol&#8722;ene photoclick reaction. Specifically, an approach is presented for constructing hydrogels from allyloxycarbonyl (Alloc)-functionalized peptide crosslinks and pendant peptide moieties and thiol-functionalized poly(ethylene glycol) (PEG) that rapidly polymerize in the presence of lithium acylphosphinate photoinitiator and cytocompatible doses of long wavelength ultraviolet (UV) light. Facile techniques to visualize photopatterning and quantify the concentration of peptides added are described. Additionally, methods are established for encapsulating cells, specifically human mesenchymal stem cells, and determining their viability and activity. While the formation and initial patterning of thiol-alloc hydrogels are shown here, these techniques broadly may be applied to a number of other light and radical-initiated material systems (e.g., thiol-norbornene, thiol-acrylate) to generate patterned substrates.

We describe a sequential process for light-mediated formation and subsequent biochemical patterning of synthetic hydrogel matrices for three-dimensional cell culture applications. The construction and modification of hydrogels with cytocompatible photoclick chemistry is demonstrated. Additionally, facile techniques to quantify and observe patterns and determine cell viability within these hydrogels are presented.

تشكيل الضوء بوساطة والزخرفة من الهلاميات المائية للتطبيقات خلية ثقافة

Click chemistries have been investigated for use in numerous biomaterials applications, including drug delivery, tissue engineering, and cell culture. In ...

A Versatile Method of Patterning Proteins and Cells

Substrate and cell patterning techniques are widely used in cell biology to study cell-to-cell and cell-to-substrate interactions. Conventional patterning techniques work well only with simple shapes, small areas and selected bio-materials. This article describes a method to distribute cell suspensions as well as substrate solutions into complex, long, closed (dead-end) polydimethylsiloxane (PDMS) microchannels using negative pressure. This method enables researchers to pattern multiple substrates including fibronectin, collagen, antibodies (Sal-1), poly-D-lysine (PDL), and laminin. Patterning of substrates allows one to indirectly pattern a variety of cells. We have tested C2C12 myoblasts, the PC12 neuronal cell line, embryonic rat cortical neurons, and amphibian retinal neurons. In addition, we demonstrate that this technique can directly pattern fibroblasts in microfluidic channels via brief application of a low vacuum on cell suspensions. The low vacuum does not significantly decrease cell viability as shown by cell viability assays. Modifications are discussed for application of the method to different cell and substrate types. This technique allows researchers to pattern cells and proteins in specific patterns without the need for exotic materials or equipment and can be done in any laboratory with a vacuum.

This report describes a simple, easy to perform technique, using low pressure vacuum, to fill microfluidic channels with cells and substrates for biological research.

منهج تنوعا من الزخرفة البروتينات والخلايا

Substrate and cell patterning techniques are widely used in cell biology to study cell-to-cell and cell-to-substrate interactions. Conventional patterning ...

Soft Lithographic Procedure for Producing Plastic Microfluidic Devices with View-ports Transparent to Visible and Infrared Light

Infrared (IR) spectro-microscopy of living biological samples is hampered by the absorption of water in the mid-IR range and by the lack of suitable microfluidic devices. Here, a protocol for the fabrication of plastic microfluidic devices is demonstrated, where soft lithographic techniques are used to embed transparent Calcium Fluoride (CaF2) view-ports in connection with observation chamber(s). The method is based on a replica casting approach, where a polydimethylsiloxane (PDMS) mold is produced through standard lithographic procedures and then used as the template to produce a plastic device. The plastic device features ultraviolet/visible/infrared (UV/Vis/IR) -transparent windows made of CaF2 to allow for direct observation with visible and IR light. The advantages of the proposed method include: a reduced need for accessing a clean room micro-fabrication facility, multiple view-ports, an easy and versatile connection to an external pumping system through the plastic body, flexibility of the design, e.g., open/closed channels configuration, and the possibility to add sophisticated features such as nanoporous membranes.

A protocol for the fabrication of plastic microfluidic devices with transparent view-ports for visible and infrared light imaging is described.

الإجراء معدني لينة لإنتاج أجهزة موائع جزيئية البلاستيك مع عرض-منافذ شفافة للضوء المرئي والأشعة تحت الحمراء

Infrared (IR) spectro-microscopy of living biological samples is hampered by the absorption of water in the mid-IR range and by the lack of suitable ...

Designing Porous Silicon Films as Carriers of Nerve Growth Factor

Despite the great potential of NGF for treating neurodegenerative diseases, its therapeutic administration represents a significant challenge as the protein does not cross the blood-brain barrier, owing to its chemical properties, and thus requires long-term delivery to the brain to have a biological effect. This work describes fabrication of nanostructured PSi films as degradable carriers of NGF for sustained delivery of this sensitive protein. The PSi carriers are specifically tailored to obtain high loading efficacy and continuous release of NGF for a period of four weeks, while preserving its biological activity. The behavior of the NGF-PSi carriers as a NGF delivery system is investigated in vitro by examining their capability to induce neuronal differentiation and outgrowth of PC12 cells and dissociated DRG neurons. Cell viability in the presence of neat and NGF-loaded PSi carriers is evaluated. The bioactivity of NGF released from the PSi carriers is compared to the conventional treatment of repetitive free NGF administrations. PC12 cell differentiation is analyzed and characterized by the measurement of three different morphological parameters of differentiated cells; (i) the number of neurites extracting from the soma (ii) the total neurites' length and (iii) the number of branching points. PC12 cells treated with the NGF-PSi carriers demonstrate a profound differentiation throughout the release period. Furthermore, DRG neuronal cells cultured with the NGF-PSi carriers show an extensive neurite initiation, similar to neurons treated with repetitive free NGF administrations. The studied tunable carriers demonstrate the long-term implants for NGF release with a therapeutic potential for neurodegenerative diseases.

Here, we present a protocol to design and fabricate nanostructured porous silicon (PSi) films as degradable carriers for the nerve growth factor (NGF). Neuronal differentiation and outgrowth of PC12 cells and mice dorsal root ganglion (DRG) neurons are characterized upon treatment with the NGF-loaded PSi carriers.

تصميم أفلام السيليكون مسامية كحاملة لعامل نمو العصب

Despite the great potential of NGF for treating neurodegenerative diseases, its therapeutic administration represents a significant challenge as the ...

Bioinspired Soft Robot with Incorporated Microelectrodes

Bioinspired soft robotic systems that mimic living organisms using engineered muscle tissue and biomaterials are revolutionizing the current biorobotics paradigm, especially in biomedical research. Recreating artificial life-like actuation dynamics is crucial for a soft-robotic system. However, the precise control and tuning of actuation behavior still represents one of the main challenges of modern soft robotic systems. This method describes a low-cost, highly scalable, and easy-to-use procedure to fabricate an electrically controllable soft robot with life-like movements that is activated and controlled by the contraction of cardiac muscle tissue on a micropatterned sting ray-like hydrogel scaffold. The use of soft photolithography methods makes it possible to successfully integrate multiple components in the soft robotic system, including micropatterned hydrogel-based scaffolds with carbon nanotubes (CNTs) embedded gelatin methacryloyl (CNT-GelMA), poly(ethylene glycol) diacrylate (PEGDA), flexible gold (Au) microelectrodes, and cardiac muscle tissue. In particular, the hydrogels alignment and micropattern are designed to mimic the muscle and cartilage structure of the sting ray. The electrically conductive CNT-GelMA hydrogel acts as a cell scaffold that improves the maturation and contraction behavior of cardiomyocytes, while the mechanically robust PEGDA hydrogel provides structural cartilage-like support to the whole soft robot. To overcome the hard and brittle nature of metal-based microelectrodes, we designed a serpentine pattern that has high flexibility and can avoid hampering the beating dynamics of cardiomyocytes. The incorporated flexible Au microelectrodes provide electrical stimulation across the soft robot, making it easier to control the contraction behavior of cardiac tissue.

A bioinspired scaffold is fabricated by a soft photolithography technique using mechanically robust and electrically conductive hydrogels. The micropatterned hydrogels provide directional cardiomyocyte cell alignment, resulting in a tailored direction of actuation. Flexible microelectrodes are also integrated into the scaffold to bring electrical controllability for a self-actuating cardiac tissue.

Bioinspired لينة روبوت مع Microelectrodes المدمجة

Bioinspired soft robotic systems that mimic living organisms using engineered muscle tissue and biomaterials are revolutionizing the current biorobotics ...

Silicon Nanowires and Optical Stimulation for Investigations of Intra- and Intercellular Electrical Coupling

Myofibroblasts can spontaneously internalize silicon nanowires (SiNWs), making them an attractive target for bioelectronic applications. These cell-silicon hybrids offer leadless optical modulation capabilities with minimal perturbation to normal cell behavior. The optical capabilities are obtained by the photothermal and photoelectric properties of SiNWs. These hybrids can be harvested using standard tissue culture techniques and then applied to different biological scenarios. We demonstrate here how these hybrids can be used to study the electrical coupling of cardiac cells and compare how myofibroblasts couple to one another or to cardiomyocytes. This process can be accomplished without special equipment beyond a fluorescent microscope with coupled laser line. Also shown is the use of a custom-built MATLAB routine that allows the quantification of calcium propagation within and between the different cells in the culture. Myofibroblasts are shown to have a slower electrical response than that of cardiomyocytes. Moreover, the myofibroblast intercellular propagation shows slightly slower, though comparable velocities to their intracellular velocities, suggesting passive propagation through gap junctions or nanotubes. This technique is highly adaptable and can be easily applied to other cellular arenas, for in vitro as well as in vivo or ex vivo investigations.

This protocol describes the use of silicon nanowires for intracellular optical bio-modulation of cell in a simple and easy to perform method. The technique is highly adaptable to diverse cell types and can be used for in vitro as well as in vivo applications.

أسلاك السيليكون النانوية والتحفيز البصري للتحقيقات من اقتران داخل وفيما بين الخلايا الكهربائية

Myofibroblasts can spontaneously internalize silicon nanowires (SiNWs), making them an attractive target for bioelectronic applications. These ...

Simple, Affordable, and Modular Patterning of Cells using DNA

The relative positioning of cells is a key feature of the microenvironment that organizes cell-cell interactions. To study the interactions between cells of the same or different type, micropatterning techniques have proved useful. DNA Programmed Assembly of Cells (DPAC) is a micropatterning technique that targets the adhesion of cells to a substrate or other cells using DNA hybridization. The most basic operations in DPAC begin with decorating cell membranes with lipid-modified oligonucleotides, then flowing them over a substrate that has been patterned with complementary DNA sequences. Cells adhere selectively to the substrate only where they find a complementary DNA sequence. Non-adherent cells are washed away, revealing a pattern of adherent cells. Additional operations include further rounds of cell-substrate or cell-cell adhesion, as well as transferring the patterns formed by DPAC to an embedding hydrogel for long-term culture. Previously, methods for patterning oligonucleotides on surfaces and decorating cells with DNA sequences required specialized equipment and custom DNA synthesis, respectively. We report an updated version of the protocol, utilizing an inexpensive benchtop photolithography setup and commercially available cholesterol modified oligonucleotides (CMOs) deployed using a modular format. CMO-labeled cells adhere with high efficiency to DNA-patterned substrates. This approach can be used to pattern multiple cell types at once with high precision and to create arrays of microtissues embedded within an extracellular matrix. Advantages of this method include its high resolution, ability to embed cells into a three-dimensional microenvironment without disrupting the micropattern, and flexibility in patterning any cell type.

Here we present a protocol to micropattern cells at single-cell resolution using DNA-programmed adhesion. This protocol uses a benchtop photolithography platform to create patterns of DNA oligonucleotides on a glass slide and then labels cell membranes with commercially available complementary oligonucleotides. Hybridization of the oligos results in programmed cell adhesion.

بسيطة، بأسعار معقولة، ونمط وحدات من الخلايا باستخدام الحمض النووي

The relative positioning of cells is a key feature of the microenvironment that organizes cell-cell interactions. To study the interactions between cells ...