O. Kurtulus und D. Dimlioglu werden von einem Labor der University of California Gebühren Research Program Auszeichnung 12-LR-237197 unterstützt. P. Daggumati wird durch eine University of California Davis Research Investments im Sciences &amp; Engineering (RISE) Zuschlagskriterien unterstützt. CA Chapman wird von einem Department of Education Graduate Assistance Bereiche der nationalen Need Fellowship unterstützt. Diese Arbeit wurde von UC Lab Gebühren Research Program, UC Davis RISE und UC Davis College of Engineering Anschubfinanzierung unterstützt.

1. Gold-Fabrication Nanoporöse <ol><li> Saubere Substrate in Piranha-Lösung <ol><li> In 25 ml Wasserstoffperoxid (30%) auf 100 ml Schwefelsäure (96%) in einem Kristallisationsschale und die Mischung auf 65 ° C auf einer Heizplatte. ACHTUNG: Die Flüssigkeiten sind extrem ätzend und muss mit Vorsicht behandelt werden. Die verbrauchte Lösung sollte nicht in einem verschlossenen Behälter aufbewahrt werden, da sie explodieren können. </li><li> Platz 1-Zoll mit 3-Zoll-Objektträgern in die Mischung unter Verwendung von Säure-resistenten Pinzette und reinigen Sie sie für 10 min. Verwenden Sie eine Porzellan Immunfärbung Boot für Batch-Reinigung von kleinen Deckgläschen. Gönnen kleine Deckgläschen mit Luft-Plasma bei 10 W für 30 Sekunden vor dem Eintauchen in die Lösung. </li><li> Spülen Sie die gereinigten Proben in Kristallisation Geschirr unter fließendem deionisiertem (DI) Wasser für 3 min. Föhnen Proben mit einem Stickstoff-Gewehr über fusselfreien Handtücher. </li></ol></li><li> Bereiten Stencilmaske (Methode 1: Verwenden Sie diese Funktion zum Erstellen von Millimeter-Skala-Muster) <ol><li> Punch-250 um dicken Siliconelastomerfolien mit Biopsieausstanzungen und / oder einzuschneiden out-Regionen mit einem Skalpell über eine semi-harten Kunststoff-Oberfläche. Reinigen Sie die verarbeiteten Elastomerplatten in 70% Isopropanol und mit Stickstoff trocken gun. </li><li> Legen Sie das Lochblech auf einem fusselfreien Handtuch Reinraum und richten Sie die Piranha-gereinigt Deckgläsern über die Schablone mit der Probenoberfläche mit Blick auf die Schablone. </li></ol></li><li> Muster Lift-off-Fotolack (Methode 2: Verwenden Sie diese Funktion zum Erstellen von Sub-Millimeter-Skala-Muster) <ol><li> Legen Sie eine Piranha-gereinigt Objektträger auf Drückfutter und blasen Sie alle Partikel mit Stickstoff gun. Teststreifen 1,5 ml Haftvermittler (Hexamethyldisilazan) auf die Objektträger mit einem Kunststoff-Pipette. Verbreiten der Promotor durch Drehen der Folie nacheinander bei 500 UpM für 5 sec und 1500 rpm für 30 Sekunden. Backen Sie die Folie auf einer Heizplatte bei 115 ° C für 7 min und abkühlen lassen für 5 min. </li><li> Dosieren 4 ml Photoresists auf dem Glasträger (3-Zoll-by 1-inch). Verbreiten des Photoresists durch Drehen der Folie mit dem gleichen Protokoll wie für den Haftvermittler. Backen Sie den Fotolack auf einer Heizplatte bei 115 ° C für 1,5 min und abkühlen lassen für 10 min. </li><li> Freilegen Photoresist beschichteten Folie mit UV-Licht (Intensität: 22 mW / cm 2) durch eine Transparenz-Maske für 15 Sekunden. Backen Sie den Fotolack auf einer Heizplatte bei 115 ° C für 1,5 min, und warten Sie 45 min. Man löst den Fotolack belichtet in den Entwickler für mindestens 3,5 min. Gründlich mit DI-Wasser. Überprüfen Sie die entwickelten Muster unter einem optischen Mikroskop. </li></ol></li><li> Kaution Vorläufer Metalle np-Au dünne Filme produzieren <ol><li> Legen Sie die Proben in einem Sputter-Maschine, die unabhängig hinterlegen kann Gold, Silber und Chrom. Sputter-Reinigen Sie die Proben für 90 sec bei 50 W unter 25 Torr Argon Verarbeitung Atmosphäre bevor Metallabscheidung. </li><li> Sputter Chrom für 10 min bei 300 W unter 10 Torr Argon. Sputter Gold für 90 Sekunden bei 400 W under 10 Torr Argon. Co-Sputter-Gold und Silber für 10 min mit Silber bei 200 W und Au Macht bei 100 W. Schalten Gold Sputter-Quelle ca. 10 sec vor dem Ausschalten des Silber Sputter-Quelle. </li></ol></li><li> Erhalten Vorläufermetalls Mikrostrukturen <ol><li> Beschallen Fotolack beschichteten Proben in ~ 180 ml aus Fotolack Stripperin für 10 Zyklen von 20 sec und 2 min Beschallung Pause zwischen den Zyklen. Spülen Sie die Proben mit DI-Wasser und trocknen Sie mit einem Stickstoff-gun. Überprüfen Sie die Metall-Muster unter dem Mikroskop. </li><li> Schälen Sie die Elastomer Schablone aus Nicht-Fotolack beschichteten Proben mit zwei Pinzetten, um das abgeschiedene Metall offenbaren. </li></ol></li><li> Dealloy Vorläufer Metall und modify Nanostruktur durch thermische Behandlung <ol><li> Füllen Sie ein 200 ml Becherglas mit 170 ml Salpetersäure (70%) und halten die Temperatur der Lösung bei 55 ° C auf einer Heizplatte. ACHTUNG: Die Salpetersäure ist stark ätzend und sollten mit geeigneter Schutzausrüstung gehandhabt werden. </li&gt; <li> Gönnen kleine Deckgläschen mit Luft-Plasma bei 10 W für 30 Sekunden vor dem Eintauchen in Salpetersäure. Platz 1-Zoll mit 3-Zoll-Objektträgern in das Becherglas mit säurebeständigen Pinzette und dealloy sie für 15 min. Verwenden Sie eine Porzellan Immunfärbung Boot für Batch-Legierungsauflösung kleine Deckgläschen. </li><li> Spülen Sie die dealloyed Proben durch sukzessives Eintauchen in zwei Becher mit frischem Wasser gefüllt DI dreimal. Lagern Sie die Proben in DI-Wasser und ersetzen Sie das Wasser mit frischem DI-Wasser jeden Tag für mindestens eine Woche. Föhnen Proben mit einem Stickstoff-Gewehr über fusselfreien Tücher vor dem Gebrauch. </li><li> Legen Proben auf einem sauberen Silizium-Wafer in einem Rapid Thermal Processing Equipment. Stellen Sie die Temperatur zwischen 200 ° C und 450 ° C und die Rampe auf 10 ° C / sec. Expose der Proben auf die vorgeschriebene Temperatur für 10 min unter Stickstoffatmosphäre. Lassen Sie die Kammer kühl (&lt;100 ° C) und entfernen Sie die Proben. Alternativ legen Sie die Proben langsam auf der Heizplatte zur thermischen treatmENT. </li></ol></li></ol> 2. Cell Culture <ol><li> Bereiten np-Au Proben für die Zellkultur <ol><li> Platz np-Au Proben in Polystyrol Gerichte und behandeln mit Luft-Plasma bei 10 W für 30 s und übertragen Sie die Proben bis zum 24-well-Zellkulturplatten. </li><li> In 500 ul komplette Kulturmedien (Dulbecco modifiziertem Eagle-Medium mit 10% fötalem Rinderserum und 1% Penicillin / Streptomycin) in jede Vertiefung. Shop in einem befeuchteten Inkubator bei 37 ° C und 5% CO 2 bis Aussäen der Zellen (&lt;1 h). </li></ol></li><li> Pflegen, Passage, und Samenzellen <ol><li> Pflegen Zellen von Interesse (in diesem Fall 3T3-Fibroblasten NIH oder murine Astrozyten) in T75-Flaschen mit Nährmedien und Passage, wenn die Zellen 70% konfluent sind. </li><li> Für Passagieren der Zellen entfernen Medien aus dem Kolben, zweimal waschen mit 10 ml Phosphat-gepufferter Kochsalzlösung (PBS), 2 ml 1x Trypsin / EDTA und Inkubation bis die Zellen detach (~ 5 min). In 3 ml frisches Medium undZentrifuge bei 1.200 rpm für 3 min. Saugen Sie den Überstand und setzt das Pellet in 2 ml Medium. </li><li> Entfernen Sie die verbrauchte Medien aus den Vertiefungen und Samen die Zellen auf den Deckgläsern in einer Dichte von 25.000 Zellen / cm 2 mit einem Endvolumen von 1 ml. Schütteln Sie die Kultur Platte vorwärts-rückwärts und rechts-links, um eine gleichmäßige Beschichtung der Zellen über die Proben zu gewährleisten. Inkubieren Sie die Zellen bis zur Analyse bei der Inspektion täglich. </li></ol></li></ol> 3. Zell-und Materialanalyse <ol><li> Stain Zellen Zytoskeletts und Kerne visualisieren <ol><li> Entfernen verbrauchte Medium aus den Vertiefungen und wäscht die Zellen zweimal mit PBS gewaschen. Fix Zellen in 4% Paraformaldehyd in PBS für 15 min. </li><li> Bereiten Färbelösung von 300 nM Alexa Fluor 488 Phalloidin in PBS mit 1% Rinderserumalbumin. </li><li> Waschen der Zellen zweimal mit PBS permeabilisiert und sie in 500 ul 0,1% Triton X-100 in PBS für 5 min. </li><li> Waschen Sie die Zellen zweimal mit PBS und übergeben sie an Brunnen reinigen. Blot 50-200 ul Färbelösung auf die Proben und nur im Dunkeln für 20 min. </li><li> Waschen der Zellen mit PBS und Gegenfärbung mit 3 nM DAPI in PBS für 5 min. </li><li> Waschen der Zellen mit PBS, und tauchen in entionisiertem Wasser vor der Montage auf Glas Abdeckung gleitet mit Montageplatte Medien und Dichtung mit klarem Nagellack. </li></ol></li><li> Erwerben Sie Bilder von np-Au Proben und Zellkulturen auf np-Au Oberflächen <ol><li> Bild np-Au Oberflächen mit Rasterelektronenmikroskop (SEM) mit 50.000-facher Vergrößerung bei 10 kV Elektronenenergie mit Sekundärelektronen-Detektor. </li><li> Erfassen Verbundzelle Bilder an verschiedenen Stellen auf den Proben unter Verwendung eines invertierten Fluoreszenzmikroskop bei 10-facher Vergrößerung mit den entsprechenden Filter Würfel schneiden. </li></ol></li><li> Bild bearbeiten, um festzustellen, Poren-und Zellmorphologie <ol><li> Öffnen von Bildern in ImageJ und aufgeteilt in einzelne Kanäle falls zutreffend. Konvertieren Sie die Bilder auf 8-bit, subtrahieren Sie den Hintergrund und glätten sie durch Median filtering. Stellen Schwelle entweder manuell oder durch eingebaute Schwellwertbildung Algorithmen, um die Poren (Hohlräume) und Zellkörper / Kerne zu markieren. </li><li> Verwenden Wasserscheide Befehl fusionierten Poren oder Zellen zu trennen. Set Partikelanalytik Parameter und führen Sie den Befehl auf die Anzahl der Teilchen, durchschnittliche Fläche und Prozent Deckung durch Partikel zu extrahieren. Verwenden DAPI-gefärbte Zelle Bilder zur Zellzählung und Phalloidin-gefärbte Zelle Bilder zur Quantifizierung Prozent Netzabdeckung. </li><li> Ändern Sie die enthaltenen Dateien auf Makro-Batch-Analyse von mehreren Bildern durchzuführen. </li></ol></li></ol>

<ol>
	<li>Arico, A. S., Bruce, P., Scrosati, B., Tarascon, J. M., Van Schalkwijk, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nanostructured+materials+for+advanced+energy+conversion+and+storage+devices.">Nanostructured materials for advanced energy conversion and storage devices.</a> Nature Materials. 4, 366-377 (2005).</li><li>Roy, S., Gao, Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nanostructure-based+electrical+biosensors.">Nanostructure-based electrical biosensors.</a> Nano Today. 4, 318-334 (2009).</li><li>Chen, C. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=DNA-decorated+carbon-nanotube-based+chemical+sensors+on+complementary+metal+oxide+semiconductor+circuitry.">DNA-decorated carbon-nanotube-based chemical sensors on complementary metal oxide semiconductor circuitry.</a> Nanotechnology. 21, 095504 (2010).</li><li>Lu, J., Rao, M. P., MacDonald, N. C., Khang, D., Webster, T. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Improved+endothelial+cell+adhesion+and+proliferation+on+patterned+titanium+surfaces+with+rationally+designed,+micrometer+to+nanometer+features.">Improved endothelial cell adhesion and proliferation on patterned titanium surfaces with rationally designed, micrometer to nanometer features.</a> Acta Biomaterialia. 4, 192-201 (2008).</li><li>Wagner, V., Dullaart, A., Bock, A. K., Zweck, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+emerging+nanomedicine+landscape.">The emerging nanomedicine landscape.</a> Nat. Biotechnol. 24, 1211-1218 (2006).</li><li>Weissm&#252;ller, J., Newman, R., Jin, H., Hodge, A., Kysar, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Theme+Article+-+Nanoporous+Metals+by+Alloy+Corrosion:+Formation+and+Mechanical+Properties.">Theme Article - Nanoporous Metals by Alloy Corrosion: Formation and Mechanical Properties.</a> Materials Research Society Bulletin. 34, 577-586 (2009).</li><li>Erlebacher, J., Aziz, M., Karma, A., Dimitrov, N., Sieradzki, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Evolution+of+nanoporosity+in+dealloying.">Evolution of nanoporosity in dealloying.</a> Nature. 410, 450-453 (2001).</li><li>Okman, O., Lee, D., Kysar, J. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fabrication+of+crack-free+nanoporous+gold+blanket+thin+films+by+potentiostatic+dealloying.">Fabrication of crack-free nanoporous gold blanket thin films by potentiostatic dealloying.</a> Scripta Mater. 63, 1005-1008 (2010).</li><li>Seker, E., Reed, M., Begley, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nanoporous+Gold:+Fabrication,+Characterization,+and+Applications.">Nanoporous Gold: Fabrication, Characterization, and Applications.</a> Materials. 2, 2188-2215 (2009).</li><li>Biener, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Size+effects+on+the+mechanical+behavior+of+nanoporous+Au.">Size effects on the mechanical behavior of nanoporous Au.</a> Nano Lett. 6, 2379-2382 (2006).</li><li>Senior, N., Newman, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Synthesis+of+tough+nanoporous+metals+by+controlled+electrolytic+dealloying.">Synthesis of tough nanoporous metals by controlled electrolytic dealloying.</a> Nanotechnology. 17, 2311-2316 (2006).</li><li>Zielasek, V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Gold+catalysts:+Nanoporous+gold+foams.">Gold catalysts: Nanoporous gold foams.</a> Angew. Chem. Int. Ed. 45, 8241-8244 (2006).</li><li>Wittstock, A., Biener, J., B&#228;umer, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nanoporous+gold:+a+new+material+for+catalytic+and+sensor+applications.">Nanoporous gold: a new material for catalytic and sensor applications.</a> PCCP. 12, 12919-12930 (2010).</li><li>Shulga, O., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Preparation+and+characterization+of+porous+gold+and+its+application+as+a+platform+for+immobilization+of+acetylcholine+esterase.">Preparation and characterization of porous gold and its application as a platform for immobilization of acetylcholine esterase.</a> Chem. Mater. 19, 3902 (2007).</li><li>Shulga, O., Zhou, D., Demchenko, A., Stine, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Detection+of+free+prostate+specific+antigen+(fPSA)+on+a+nanoporous+gold+platform.">Detection of free prostate specific antigen (fPSA) on a nanoporous gold platform.</a> The Analyst. 133, 319-322 (2008).</li><li>Seker, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+fabrication+of+low-impedance+nanoporous+gold+multiple-electrode+arrays+for+neural+electrophysiology+studies.">The fabrication of low-impedance nanoporous gold multiple-electrode arrays for neural electrophysiology studies.</a> Nanotechnology. 21, 125504 (2010).</li><li>Seker, E., Berdichevsky, Y., Staley, K. J., Yarmush, M. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microfabrication-Compatible+Nanoporous+Gold+Foams+as+Biomaterials+for+Drug+Delivery.">Microfabrication-Compatible Nanoporous Gold Foams as Biomaterials for Drug Delivery.</a> Advanced Healthcare Materials. 1, 172-176 (2012).</li><li>Okman, O., Kysar, J. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microfabrication+of+Nanoporous+Gold.">Microfabrication of Nanoporous Gold.</a> Nanoporous Gold: From an Ancient Technology to a High-Tech Material. 22, 69 (2012).</li><li>Lee, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microfabrication+and+mechanical+properties+of+nanoporous+gold+at+the+nanoscale.">Microfabrication and mechanical properties of nanoporous gold at the nanoscale.</a> Scripta Mater. 56, 437-440 (2007).</li><li>Seker, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+effects+of+post-fabrication+annealing+on+the+mechanical+properties+of+freestanding+nanoporous+gold+structures.">The effects of post-fabrication annealing on the mechanical properties of freestanding nanoporous gold structures.</a> Acta Mater. 55, 4593-4602 (2007).</li><li>Parida, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Volume+change+during+the+formation+of+nanoporous+gold+by+dealloying.">Volume change during the formation of nanoporous gold by dealloying.</a> Phys. Rev. Lett. 97, 35504-35506 (2006).</li></ol>

Autoren haben keine widerstreitenden finanziellen Interesse.

Wir zeigen zwei verschiedene Techniken, um Mikrostruktur np-Au Filme für den Ausbau der Nutzung dieser Filme in der Mikrosystemtechnik und biologische Studien. Sputter-Beschichtung Gold und Silber ist eine vielseitige Methode, um np-Au-Muster zu erstellen, wie Sputtern ist kompatibel mit konventionellen microfabrication Prozesse und die Legierung Zusammensetzung und Dicke leicht durch Variation der einzelnen Sputterkanone Mächten gesteuert werden kann (für Gold-und Silber-Ziele) und die Abscheidung jeweils. Typische ...

<p class="jove_content"&gt; Materialien mit nanoskaligen Eigenschaften haben Versprechen in Weiterentwicklung von verschiedenen Anwendungen, einschließlich Brennstoffzellen gezeigt<sup&gt; 1</sup&gt;, Sensoren<sup&gt; 2,3</sup&gt; Und biomedizinische Geräte<sup&gt; 4,5</sup&gt;. Ein relativ neues Material nanoporöse Gold (Au-np), die durch eine nanoskalige Selbstorganisation hergestellt wird. Der Vorläufer np-Au ist eine Goldlegierung, die am häufigsten aus Silber bei 60% bis 80% bezogen auf Atomprozent. Kurz gesagt, ist die charakteristische offenporigen Nanostruktur das Ergebnis der Neuordnung der Goldatome in Clustern als Silber mit einer starken Säure aufgelöst wird (<em&gt; ZB</em&gt; Salpetersäure 70%) oder in einem elektrochemischen Potenzial<sup&gt; 6-8</sup&gt;. Np-Au Nutzen verschiedener wünschenswerte Eigenschaften, einschließlich der großen effektiven Oberfläche, eine hohe elektrische Leitfähigkeit, etablierte Oberfläche Funktionalisierungstechniken und Biokompatibilität<sup&gt; 9</sup&gt;. Auch wenn es eine schnelle Ausweitung der Studien auf np-Au, die meisten von ihnen auf die mechanischen Eigenschaften np-Au Konzentrieren<sup&gt; 10,11</sup&gt;, Katalytische Aktivität<sup&gt; 12</sup&gt; Und molekularbiologische Erfassungsleistung<sup&gt; 13-15</sup&gt;. Während die wünschenswerte Eigenschaften sind sehr nützlich für verschiedene biomedizinische Werkzeuge<sup&gt; 16,17</sup&gt; Haben die Anwendungen in diesem Bereich begrenzt. Ein möglicher Grund dafür ist, dass die meisten Studien haben überwiegend Makroebene Proben verwendet (<em&gt; ZB</em&gt; Der Bleche, Folien und Barren) und die Techniken zur Einarbeitung np-Au in miniaturisierten Systemen blieben unzureichend. In der Tat gibt es nur eine Handvoll Beispiele für die Verwendung herkömmlicher Mikrofabrikationstechniken die np-Au Filme beschäftigen<sup&gt; 16-20</sup&gt;. Mit dem Aufkommen der Technologie Miniaturisierung und die Notwendigkeit für neue biomedizinische Tools, hat es von entscheidender Bedeutung, um in der Lage sein, um neue Materialien in die Geräte zu integrieren. Dies erfordert in der Regel, dass die Materialien aufgebracht und strukturiert werden können mit herkömmlichen Mikrofabrikationstechniken. Außerdem ist eine schnelle Quantifizierung von Zellmaterial Wechselwirkungen häufig notwendig, die Biokompatibilität eines neuen Materials zu bewerten. Das Ziel dieser Arbeit ist es, grundlegende Techniken zur Mikrostruktur np-Au Filme zeigen und zu quantifizieren sowohl Nanostruktur und Zell-Material-Wechselwirkungen über digitale Bildverarbeitung.</p

<table border="1">
 <tbody>
 <tr>
 <td>Name of Reagent/Material</td>
 <td>Company</td>
 <td>Catalog Number</td>
 <td>Comments</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Gold target</td>
 <td>Lesker</td>
 <td>EJTAUXX403A2</td>
 <td >Precursor to alloy for producing np-Au</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Chrome target</td>
 <td>Lesker</td>
 <td>EJTCRXX353A2</td>
 <td >Adhesive layer</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Silver target</td>
 <td>Lesker</td>
 <td>EJTAGXX403A2</td>
 <td >Precursor to alloy for producing np-Au</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Porcelain boat</td>
 <td>Thomas Scientific </td>
 <td>8542E40</td>
 <td >Used for processing small samples</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Nitric acid</td>
 <td>Sigma-Aldrich</td>
 <td>43873</td>
 <td >Used at 70% for dealloying</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Sulfuric acid</td>
 <td>J.T Baker </td>
 <td>7664-93-9</td>
 <td >Used at 96% for piranha cleaning</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Hydrogen peroxide</td>
 <td>J.T Baker </td>
 <td>7722-84-1</td>
 <td >Used at 30% for piranha cleaning</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Biopsy punches</td>
 <td>Ted Pella</td>
 <td>150xx</td>
 <td >Available in several sizes</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Silicone elastomer sheets</td>
 <td>Rogers Corporation </td>
 <td>HT 6240</td>
 <td >Available in several thicknesses</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Hexamethyldisilazane</td>
 <td>Sigma-Aldrich</td>
 <td>440191-100ML</td>
 <td >Used as adhesion promoter for positive resist</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Microposit MF CD26</td>
 <td>Shipley</td>
 <td>38490</td>
 <td >Positive photoresist developer</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>PRS 3000</td>
 <td>J.T Baker</td>
 <td>JT6403-5</td>
 <td >Positive photoresist stripper</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Circular glass coverslips (12 mm)</td>
 <td>Ted Pella</td>
 <td>26023</td>
 <td >Used as substrate for metal patterns and cell culture</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Glass slides (1 x 3 inch)</td>
 <td>Ted Pella</td>
 <td>26007</td>
 <td >Used as substrate for metal patterns</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Kapton polyimide tape</td>
 <td>VWR</td>
 <td>82030-950</td>
 <td >Used for securing elastomer</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Transparency masks</td>
 <td>Output City</td>
 <td></td>
 <td>Used in photolithography <a href="http://www.outputcity.com/" target="_blank">http://www.outputcity.com/</a></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Plasma cleaner</td>
 <td>Harrick Plasma</td>
 <td>PDC-32G</td>
 <td >Used for activating glass surfaces</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Sputtering machine</td>
 <td>Kurt J. Lesker</td>
 <td>LAB18</td>
 <td >Used for depositing metals</td>
 </tr>
 </tbody>
 </table>

microfabrication of nanoporous gold patterns for cell-material interaction studies

Nanostrukturierte Materialien mit Strukturgrößen in zehn Nanometern haben die Leistung von mehreren Technologien, einschließlich Brennstoffzellen, Biosensoren, biomedizinischen Beschichtungen und Drug-Delivery-Tools erweitert. Nanoporöse Gold (np-Au), durch eine Nano-Self-Assembly-Verfahren hergestellt, ist ein relativ neues Material, das großen wirksamen Oberfläche, hohe elektrische Leitfähigkeit und katalytische Aktivität aufweist. Diese Eigenschaften haben np-Au ein attraktives Material für die wissenschaftliche Gemeinschaft. Die meisten Studien auf np-Au beschäftigen Makroebene Proben und konzentrieren sich auf die Grundlagenforschung des Materials und seiner katalytischen und Sensor-Anwendungen. Die Makro-Skala Exemplare begrenzen np-Au Potenzial in miniaturisierten Systemen, einschließlich biomedizinische Geräte. Um diese Probleme anzugehen, haben wir zunächst beschreiben zwei verschiedene Methoden zur Mikrostruktur np-Au Dünnschichten auf starren Substraten. Die erste Methode beschäftigt manuell hergestellt Stencilmasken zum Erstellen Millimeter-Skala np-Au-Muster, while die zweite Methode verwendet lift-off Photolithographie Muster Sub-Millimeter-Skala-Muster. Da die np-Au Dünnschichten durch Sputter-Abscheidung erhalten werden, sind sie kompatibel mit herkömmlichen Mikrofabrikationstechniken, wodurch zugänglich facile Integration in Mikrosysteme. Diese Systeme umfassen elektrisch adressierbaren Biosensorplattformen profitieren vom hohen effektiven Oberfläche, die elektrische Leitfähigkeit und Gold-Thiol-basierte Oberfläche Biokonjugation. Wir beschreiben Zellkultur, Immunfärbung und Bildverarbeitung Techniken np-Au Interaktion mit Säugerzellen, die ein wichtiger Performance-Parameter für einige Biosensoren ist zu quantifizieren. Wir erwarten, dass die hier dargestellten Techniken wird die Integration von np-Au in Plattformen unterstützen auf verschiedenen Längenskalen und in zahlreichen Anwendungen, einschließlich Biosensoren, Energiespeicher und Katalysatoren.

Abbildung 1 fasst die wichtigsten Verfahrensschritte, einschließlich der Erstellung der np-Au-Muster, das Kultivieren von Zellen, die Quantifizierung der Nanostruktur und Charakterisierung Zellmorphologien. Das Elastomer Schablone in 2a gezeigt (oben) ist für die Erstellung der np-Au-Muster in den Bildern unten gezeigt werden. 2b ist ein Foto von der Porzellan-Boot für die Batch-Verarbeitung Proben. Abbildung 2c zeigt die Farbänderung der abgeschied...

Watch this Scientific Journal Video about Microfabrication of Nanoporous Gold Patterns for Cell-material Interaction Studies at JoVE.com

Microfabrication of Nanoporous Gold Patterns for Cell-material Interaction Studies

Wir berichten über Techniken zur Mikrostruktur nanoporöse Gold Dünnschichten durch Schablonendruck und Photolithographie, sowie Verfahren zur Kultivierung von Zellen auf den mikrofabrizierten Muster. Darüber hinaus beschreiben wir Bildanalysemethoden der Morphologie des Materials und der kultivierten Zellen mit dem Rasterelektronenmikroskop und Fluoreszenzmikroskopie zu charakterisieren.

Microfabrication von Nanoporöse Gold-Patterns für Zell-Material-Interaktion Studies

Nanostructured materials with feature sizes in tens of nanometers have enhanced the performance of several technologies, including fuel cells, biosensors, ...

microfabrication-nanoporous-gold-patterns-for-cell-material

Research

JoVE Journal

Bioengineering

11.3K Aufrufe.  University of California, Davis. Wir berichten über Techniken zur Mikrostruktur nanoporöse Gold Dünnschichten durch Schablonendruck und Photolithographie, sowie Verfahren zur Kultivierung von Zellen auf den mikrofabrizierten Muster. Darüber hinaus beschreiben wir Bildanalysemethoden der Morphologie des Materials und der kultivierten Zellen mit dem Rasterelektronenmikroskop und Fluoreszenzmikroskopie zu charakterisieren.

Serie: Microfabrication of Nanoporous Gold Patterns for Cell-material Interaction Studies

Studying Cell Rolling Trajectories on Asymmetric Receptor Patterns

Lateral displacement of cells orthogonal to a flow stream by rolling on asymmetric receptor patterns presents an opportunity for development of new devices for label-free separation and analysis of cells1. Such devices may use lateral displacement for continuous-flow separation, or receptor patterns that modulate adhesion to distinguish between different cell phenotypes or levels of receptor expression. Understanding the nature of cell rolling trajectories on receptor-patterned substrates is necessary for engineering of the substrates and design of such devices.
Here, we demonstrate a protocol for studying cell rolling trajectories on asymmetric receptor patterns that support cell rolling adhesion2. Well-defined, &mu;m-scale patterns of P-selectin receptors were fabricated using microcontact printing on gold-coated slides that were incorporated in a flow chamber. HL60 cells expressing the PSGL-1 ligand 3were flowed across a field of patterned lines and visualized on an inverted bright field microscope. The cells rolled and tracked along the inclined edges of the patterns, resulting in lateral deflection1. Each cell typically rolled for a certain distance along the pattern edges (defined as the edge tracking length), detached from the edge, and reattached to a downstream pattern. Although this detachment makes it difficult to track the entire trajectory of a cell from entrance to exit in the flow chamber, particle-tracking software was used to analyze and yield the rolling trajectories of the cells during the time when they were moving on a single receptor-patterned line. The trajectories were then examined to obtain distributions of cell rolling velocities and the edge tracking lengths for each cell for different patterns.
This protocol is useful for quantifying cell rolling trajectories on receptor patterns and relating these to engineering parameters such as pattern angle and shear stress. Such data will be useful for design of microfluidic devices for label-free cell separation and analysis.

We describe a protocol to observe and analyze cell rolling trajectories on asymmetric receptor-patterned substrates. The resulting data are useful for engineering of receptor-patterned substrates for label-free cell separation and analysis.

Studieren Zellrollen Trajectories auf Asymmetric Rezeptor Patterns

Lateral displacement of cells orthogonal to a flow stream by rolling on asymmetric receptor patterns presents an opportunity for development of new ...

Forschung

Biotechnik

Synthesis, Assembly, and Characterization of Monolayer Protected Gold Nanoparticle Films for Protein Monolayer Electrochemistry

Colloidal gold nanoparticles protected with alkanethiolate ligands called monolayer protected gold clusters (MPCs) are synthesized and subsequently incorporated into film assemblies that serve as adsorption platforms for protein monolayer electrochemistry (PME). PME is utilized as the model system for studying electrochemical properties of redox proteins by confining them to an adsorption platform at a modified electrode, which also serves as a redox partner for electron transfer (ET) reactions. Studies have shown that gold nanoparticle film assemblies of this nature provide for a more homogeneous protein adsorption environment and promote ET without distance dependence compared to the more traditional systems modified with alkanethiol self-assembled monolayers (SAM).1-3 In this paper, MPCs functionalized with hexanethiolate ligands are synthesized using a modified Brust reaction4 and characterized with ultraviolet visible (UV-Vis) spectroscopy, transmission electron microscopy (TEM), and proton (1H) nuclear magnetic resonance (NMR). MPC films are assembled on SAM modified gold electrode interfaces by using a "dip cycle" method of alternating MPC layers and dithiol linking molecules. Film growth at gold electrode is tracked electrochemically by measuring changes to the double layer charging current of the system. Analogous films assembled on silane modified glass slides allow for optical monitoring of film growth and cross-sectional TEM analysis provides an estimated film thickness. During film assembly, manipulation of the MPC ligand protection as well as the interparticle linkage mechanism allow for networked films, that are readily adaptable, to interface with redox protein having different adsorption mechanism. For example, Pseudomonas aeruginosa azurin (AZ) can be adsorbed hydrophobically to dithiol-linked films of hexanethiolate MPCs and cytochrome c (cyt c) can be immobilized electrostatically at a carboxylic acid modified MPC interfacial layer. In this report, we focus on the film protocol for the AZ system exclusively. Investigations involving the adsorption of proteins on MPC modified synthetic platforms could further the understanding of interactions between biomolecules and man-made materials, and consequently aid the development of biosensor schemes, ET modeling systems, and synthetic biocompatible materials.5-8

Alkanethiolate stabilized gold colloids known as monolayer protected clusters (MPCs) are synthesized, characterized, and assembled into thin films as an adsorption interface for protein monolayer electrochemistry of simple redox protein like Pseudomonas aeruginosa azurin (AZ) and cytochrome c (cyt c).

Synthesis, Assembly und Charakterisierung von Monolayer Protected Gold-Nanopartikeln Films für die Protein-Monoschicht Elektrochemie

Colloidal gold nanoparticles protected with alkanethiolate ligands called monolayer protected gold clusters (MPCs) are synthesized and subsequently ...

A Novel Three-dimensional Flow Chamber Device to Study Chemokine-directed Extravasation of Cells Circulating under Physiological Flow Conditions

Extravasation of circulating cells from the bloodstream plays a central role in many physiological and pathophysiological processes, including stem cell homing and tumor metastasis. The three-dimensional flow chamber device (hereafter the 3D device) is a novel in vitro technology that recreates physiological shear stress and allows each step of the cell extravasation cascade to be quantified. The 3D device consists of an upper compartment in which the cells of interest circulate under shear stress, and a lower compartment of static wells that contain the chemoattractants of interest. The two compartments are separated by porous inserts coated with a monolayer of endothelial cells (EC). An optional second insert with microenvironmental cells of interest can be placed immediately beneath the EC layer. A gas exchange unit allows the optimal CO2 tension to be maintained and provides an access point to add or withdraw cells or compounds during the experiment. The test cells circulate in the upper compartment at the desired shear stress (flow rate) controlled by a peristaltic pump. At the end of the experiment, the circulating and migrated cells are collected for further analyses. The 3D device can be used to examine cell rolling on and adhesion to EC under shear stress, transmigration in response to chemokine gradients, resistance to shear stress, cluster formation, and cell survival. In addition, the optional second insert allows the effects of crosstalk between EC and microenvironmental cells to be examined. The translational applications of the 3D device include testing of drug candidates that target cell migration and predicting the in vivo behavior of cells after intravenous injection. Thus, the novel 3D device is a versatile and inexpensive tool to study the molecular mechanisms that mediate cellular extravasation.

The three-dimensional flow chamber device is a novel in vitro technology for the quantitative and step-wise evaluation of the extravasation cascade of cells circulating under conditions of physiological shear stress. The device therefore fills a critical need for basic, preclinical, and clinical studies of cell migration.

A Novel Dreidimensionale-Flow-Kammer-Geräte zu Chemokine gerichtet Extravasation von zirkulierenden Zellen unter physiologischen Bedingungen zu studieren Durchfluss

Extravasation of circulating cells from the bloodstream plays a central role in many physiological and pathophysiological processes, including stem cell ...

Electronic Tongue Generating Continuous Recognition Patterns for Protein Analysis

In current protocol, a combinatorial approach has been developed to simplify the design and production of sensing materials for the construction of electronic tongues (eT) for protein analysis. By mixing a small number of simple and easily accessible molecules with different physicochemical properties, used as building blocks (BBs), in varying and controlled proportions and allowing the mixtures to self-assemble on the gold surface of a prism, an array of combinatorial surfaces featuring appropriate properties for protein sensing was created. In this way, a great number of cross-reactive receptors can be rapidly and efficiently obtained. By combining such an array of combinatorial cross-reactive receptors (CoCRRs) with an optical detection system such as surface plasmon resonance imaging (SPRi), the obtained eT can monitor the binding events in real-time and generate continuous recognition patterns including 2D continuous evolution profile (CEP) and 3D continuous evolution landscape (CEL) for samples in liquid. Such an eT system is efficient for discrimination of common purified proteins.

A novel approach is described for construction of electronic tongue (eT), which greatly simplifies the design and production of sensing materials, and allows the eT to generate continuous evolution profiles and landscapes for samples in liquid. The obtained eT is efficient for common protein analysis such as discrimination.

Elektronische Zunge generieren Continuous Erkennungsmuster für die Protein-Analyse

In current protocol, a combinatorial approach has been developed to simplify the design and production of sensing materials for the construction of ...

Sandwich-like Microenvironments to Harness Cell/Material Interactions

Cell culture has been traditionally carried out on bi-dimensional (2D) substrates where cells adhere using ventral receptors to the biomaterial surface. However in vivo, most of the cells are completely surrounded by the extracellular matrix (ECM), resulting in a three-dimensional (3D) distribution of receptors. This may trigger differences in the outside-in signaling pathways and thus in cell behavior.
This article shows that stimulating the dorsal receptors of cells already adhered to a 2D substrate by overlaying a film of a new material (a sandwich-like culture) triggers important changes with respect to standard 2D cultures. Furthermore, the simultaneous excitation of ventral and dorsal receptors shifts cell behavior closer to that found in 3D environments. Additionally, due to the nature of the system, a sandwich-like culture is a versatile tool that allows the study of different parameters in cell/material interactions, e.g., topography, stiffness and different protein coatings at both the ventral and dorsal sides. Finally, since sandwich-like cultures are based on 2D substrates, several analysis procedures already developed for standard 2D cultures can be used normally, overcoming more complex procedures needed for 3D systems.

The following protocol describes the procedure to assemble sandwich-like cultures to be used as an intermediate stage between bi-dimensional (2D) and three-dimensional (3D) cellular environments. The engineered systems can have applications in microscopy, biomechanics, biochemistry and cell biology assays.

Sandwichartigen Mikroumgebungen zu nutzen Handy / Material-Interaktionen

Cell culture has been traditionally carried out on bi-dimensional (2D) substrates where cells adhere using ventral receptors to the biomaterial surface. ...

Preparation and Photoacoustic Analysis of Cellular Vehicles Containing Gold Nanorods

Gold nanorods are attractive for a range of biomedical applications, such as the photothermal ablation and the photoacoustic imaging of cancer, thanks to their intense optical absorbance in the near-infrared window, low cytotoxicity and potential to home into tumors. However, their delivery to tumors still remains an issue. An innovative approach consists of the exploitation of the tropism of tumor-associated macrophages that may be loaded with gold nanorods in vitro. Here, we describe the preparation and the photoacoustic inspection of cellular vehicles containing gold nanorods. PEGylated gold nanorods are modified with quaternary ammonium compounds, in order to achieve a cationic profile. On contact with murine macrophages in ordinary Petri dishes, these particles are found to undergo massive uptake into endocytic vesicles. Then these cells are embedded in biopolymeric hydrogels, which are used to verify that the stability of photoacoustic conversion of the particles is retained in their inclusion into cellular vehicles. We are confident that these results may provide new inspiration for the development of novel strategies to deliver plasmonic particles to tumors.

We show the preparation and address the feasibility of cellular vehicles containing gold nanorods for the photoacoustic imaging of cancer.

Vorbereitung und photoakustische Analyse von Zell Fahrzeuge, die Gold-Nanostäbchen

Gold nanorods are attractive for a range of biomedical applications, such as the photothermal ablation and the photoacoustic imaging of cancer, thanks to ...

Synthesis of Functionalized 10-nm Polymer-coated Gold Particles for Endothelium Targeting and Drug Delivery

Gold nanoparticles (AuNPs) have been used extensively in medical research due to their size, biocompatibility, and modifiable surface. Specific targeting and drug delivery are some of the applications of these AuNPs, but endothelial extracellular matrices&#39; defensive properties hamper particle uptake. To address this issue, we describe a synthesis method for ultrasmall gold nanoparticles to improve vascular delivery, with customizable functional groups and polymer lengths for further adjustments. The protocol yields 2.5 nm AuNPs that are capped with tetrakis(hydroxymethyl)phosphonium chloride (THPC). The replacement of THPC with hetero-functional polyethylene glycol (PEG) on the surface of the AuNP increases the hydrodynamic radius to 10.5 nm while providing various functional groups on the surface. The last part of the protocol includes an optional addition of a fluorophore to allow the AuNPs to be visualized under fluorescence to track nanoparticle uptake. Dialysis and lyophilization were used to purify and isolate the AuNPs. These fluorescent nanoparticles can be visualized in both in vitro and in vivo experiments due to the biocompatible PEG coating and fluorescent probes. Additionally, the size range of these nanoparticles render them an ideal candidate for probing the glycocalyx without disrupting normal vasculature function, which may lead to improved delivery and therapeutics.

We describe a method of synthesizing biocompatible 10-nm gold nanoparticles, functionalized by coating poly-ethylene glycol onto the surface. These particles can be used in vitro and in vivo for delivering therapeutics to nanoscale cellular and extracellular spaces that are difficult to access with conventional nanoparticle sizes.

Synthese von funktionalisierten 10 nm Polymer beschichteten Goldpartikeln für Targeting Endothel und Drug-Delivery

Gold nanoparticles (AuNPs) have been used extensively in medical research due to their size, biocompatibility, and modifiable surface. Specific targeting ...

Fabrication of a Multiplexed Artificial Cellular MicroEnvironment Array

Cellular microenvironments consist of a variety of cues, such as growth factors, extracellular matrices, and intercellular interactions. These cues are well orchestrated and are crucial in regulating cell functions in a living system. Although a number of researchers have attempted to investigate the correlation between environmental factors and desired cellular functions, much remains unknown. This is largely due to the lack of a proper methodology to mimic such environmental cues in vitro, and simultaneously test different environmental cues on cells. Here, we report an integrated platform of microfluidic channels and a nanofiber array, followed by high-content single-cell analysis, to examine stem cell phenotypes altered by distinct environmental factors. To demonstrate the application of this platform, this study focuses on the phenotypes of self-renewing human pluripotent stem cells (hPSCs). Here, we present the preparation procedures for a nanofiber array and the microfluidic structure in the fabrication of a Multiplexed Artificial Cellular MicroEnvironment (MACME) array. Moreover, overall steps of the single-cell profiling, cell staining with multiple fluorescent markers, multiple fluorescence imaging, and statistical analyses, are described.

This article describes the detailed methodology to prepare a Multiplexed Artificial Cellular MicroEnvironment (MACME) array for high-throughput manipulation of physical and chemical cues mimicking in vivo cellular microenvironments and to identify the optimal cellular environment for human pluripotent stem cells (hPSCs) with single-cell profiling.

Herstellung eines Multiplex künstliche zellulären Mikroumgebung Arrays

Cellular microenvironments consist of a variety of cues, such as growth factors, extracellular matrices, and intercellular interactions. These cues are ...

Synthesis of Near-Infrared Emitting Gold Nanoclusters for Biological Applications

Over the past decade, fluorescent gold nanoclusters (AuNCs) have witnessed growing popularity in biological applications and enormous efforts have been devoted to their development. In this protocol, a recently developed, facile method for preparation of water soluble, biocompatible, and colloidally stable near-infrared emitting AuNCs have been described in detail. This room-temperature, bottom-up chemical synthesis provides easily functionalizable AuNCs capped with thioctic acid and thiol-modified polyethylene glycol in aqueous solution. The synthetic approach requires neither organic solvents or additional ligand exchange nor extensive knowledge of synthetic chemistry to reproduce. The resulting AuNCs offer free surface carboxylic acids, which can be functionalized with various biological molecules bearing a free amine group without adversely affecting the photoluminescent properties of the AuNCs. A quick, reliable procedure for flow cytometric quantification and confocal microscopic imaging of AuNC uptake by HeLa cells also been described. Due to the large Stokes shift, proper setting of filters in flow cytometry and confocal microscopy is necessary for efficient detection of near-infrared photoluminescence of AuNCs.

A reliable and easily reproducible method for preparation of functionalizable, near-infrared emitting photoluminescent gold nanoclusters and their direct detection inside HeLa cells by flow cytometry and confocal laser scanning microscopy is described.

Synthese von Nahinfrarot emittierenden Gold-Nanoclustern für biologische Anwendungen

Over the past decade, fluorescent gold nanoclusters (AuNCs) have witnessed growing popularity in biological applications and enormous efforts have been ...

Asymmetrical Flow Field-Flow Fractionation for Sizing of Gold Nanoparticles in Suspension

Particle size is arguably the most important physico-chemical parameter associated with the notion of a nanoparticle. Precise knowledge of the size and size distribution of nanoparticles is of utmost importance for various applications. The size range is also important, as it defines the most &#8220;active&#8221; component of a nanoparticle dose.
Asymmetrical Flow Field-Flow Fractionation (AF4) is a powerful technique for sizing of particles in suspension in the size range of approximately 1&#8211;1000 nm. There are several ways to derive size information from an AF4 experiment. Besides coupling AF4 online with size-sensitive detectors based on the principles of Multi-Angle Light Scattering or Dynamic Light Scattering, there is also the possibility to correlate the size of a sample with its retention time using a well-established theoretical approach (FFF theory) or by comparing it with the retention times of well-defined particle size standards (external size calibration).
We here describe the development and in-house validation of a standard operating procedure (SOP) for sizing of an unknown gold nanoparticle sample by AF4 coupled with UV-vis detection using external size calibration with gold nanoparticle standards in the size range of 20&#8211;100 nm. This procedure provides a detailed description of the developed workflow including sample preparation, AF4 instrument setup and qualification, AF4 method development and fractionation of the unknown gold nanoparticle sample, as well as the correlation of the obtained results with the established external size calibration. The SOP described here was eventually successfully validated in the frame of an interlaboratory comparison study highlighting the excellent robustness and reliability of AF4 for sizing of nanoparticulate samples in suspension.

This protocol describes the use of Asymmetrical Flow Field-Flow Fractionation coupled with UV-vis detection for the determination of the size of an unknown gold nanoparticle sample.

Asymmetrische Durchflussfeld-Flow-Fraktionierung zur Dimensionierung von Gold-Nanopartikeln in Suspension

Particle size is arguably the most important physico-chemical parameter associated with the notion of a nanoparticle. Precise knowledge of the size and ...