אנו מכירים את התמיכה הכספית של פרס NSF CMMI-1000724.

1A. Monolayer גיבוש ראשוני על הסיליקון <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חותכים פרוסות סיליקון לתוך 1cm 2 מצעים, אבק ולשטוף עם מים מסוננים אתנול. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הסר זיהום אורגני על ידי השריית מצעי סיליקון בכלי זכוכית המכיל ננו רצועה ב 75 º C. אחרי 15 דקות, לשטוף עם מים כל המצע, deionized מסונן. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> המקום כל המצע בתמיסה HF 5% (אזהרה: HF הוא חומר מסוכן ביותר) כדי להסיר את שכבת תחמוצת הילידים. אחרי 5 דקות לייבוש תחמוצת סיליקון חינם עם חנקן </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> כדי לייצר מצע כלור, מיד לצלול כל תחמוצת ללא פיסת סיליקון בקבוקון המכיל scintillation 2 מ&quot;ל של PCL רווי 5 ב chlorobenzene. פתרון זה צריך להיות מסונן על 0.2 מיקרומטר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להרכיב מעבה הבקבוקון על גבי הבקבוקון לכל מקום אותם heatblock מוגדר 112 מעלות צלזיוס במשך שעה אחת. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאחר השלמת התגובה, לתת צלוחיות קריר ולשטוף כל surface עם chlorobenzene ויבש תחת חנקן מסונן. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> כדי ליצור מצע propenyl-מסתיימת, במקום כל משטח סיליקון כלור בתוך בקבוקון לחץ המכיל 4 מ&quot;ל של מגנזיום כלוריד propenyl. המקום כל בקבוקון הלחץ heatblock ב 130 מעלות צלזיוס למשך 24 שעות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> קח כל בקבוקון הלחץ מתוך heatblock ולתת מגניב. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> יש לשטוף את כל פני השטח במהירות עם DCM ואתנול ויבש תחת חנקן מסונן. </li></ol> 1B. Monolayer גיבוש ראשוני על גרמניום <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חותכים פרוסות סיליקון גרמניום לתוך מצעים 1cm2, אבק ולשטוף עם מים מסוננים אתנול. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הסר זיהום אורגני על ידי השריית משטחים אצטון כוס צלחת ובה במשך 20 דקות </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> המקום כל משטח בפתרון HCl 10% במשך 15 דקות. תהליך זה בו זמנית מסיר את שכבת תחמוצת יליד chlorinates את פני השטח. אחרי 5 דקות לייבוש מצעים עם חנקן. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> כדי ליצור מצע octyl-הסתיים, PLAce כל כלור משטח גרמניום ב בקבוקון המכיל הלחץ 4 מ&quot;ל של מגנזיום כלוריד octyl (2 mM). המקום כל בקבוקון הלחץ heatblock ב 130 מעלות צלזיוס למשך 48 שעות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> קח כל בקבוקון הלחץ מתוך heatblock ולתת להתקרר לטמפרטורת החדר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> יש לשטוף את כל פני השטח במהירות עם DCM ואתנול ויבש תחת חנקן מסונן. </li></ol> 2. NHS functionalization התשתית על סיליקון גרמניום <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הכן מסוננים 0.1 M-NHS diazirine פתרון פחמן טטרא. אזהרה: שמור על חשיפה לאור למינימום. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> Pipet כמה טיפות של התמיסה על גבי משטחים מתיל הסתיים. אפשר פתרון להתפשט על פני כל השטח. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מניחים את המשטחים תחת מנורת UV (☐ = 254 nm, 4400/cm2 בשעה 0.74 אינץ&#39;). אפשר משטחים להגיב תחת אור UV במשך 30 דקות, ואז מוסיפים עוד NHS-diazirine אל פני השטח ולתת את התגובה להמשיך עבור 30 דקות נוספות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שוטפים את שירותי הבריאות שונה surfaces עם DCM ואתנול ויבש תחת חנקן מסונן. </li></ol> 3. מולקולה קטנה functionalization <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להגיב-NHS שונה מצעים בתוך 20 טרט-בוטיל mM carbamoyl (BOC-) פתרון ethylenediamine ב dichloromethane (DCM) למשך שעתיים בטמפרטורת החדר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאחר התגובה, לשטוף את המצע-BOC שונה עם DCM ואתנול. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> Deprotect המצע שונה BOC באמצעות חומצה trifluoroacetic 25% (TFA) ב DCM שעה אחת בטמפרטורת החדר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שטפו את פני השטח וכתוצאה מכך עם DCM, אתנול ו -10% (w / v) אשלגן ביקרבונט במים ויבש תחת חנקן מסונן. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> נתח את כל המשטחים על ידי XPS כדי לקבוע את הרכב היסודות. </li></ol> 4. חומציים פוליאוריתן Acrylate בול (רשות החשמל) אופן ההכנה <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> Acrylate מדולל ב 30% עם B trimethylolpropane ethoxylate triacrylate להפחתת צמיגות. הוסף photoinitiators C ו-D לתערובת התגובה (איוריור 6). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הוסף 2-mercaptoethanesulfonate נתרן (0.2 גרם, 1.22 mmol) לפתרון HCl 4N ב dioxane (10 מ&quot;ל) ומערבבים בטמפרטורת החדר למשך 2 דקות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> סנן את נתרן כלורי תחילה דרך פילטר זכוכית עדין ולאחר מכן דרך מזרק 0.2 מ μ PTFE קרום מסנן להרשות לעצמם פתרון ברור של 2-mercaptoethanesulfonic חומצה dioxane. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להתאדות dioxane תחת לחץ מופחת </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מגיבים חומצה כתוצאה sulfonic עם 2 מ&quot;ל של תערובת פוליאוריטן-Acrylate prepolymeric בטמפרטורת החדר ולאחר מכן, תחת ואקום ב 50 ° C. הקפד לגמרי בחינם את התערובת מן בועות אוויר שנלכדו. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מצננים את הפתרון שהתקבל בטמפרטורת החדר לפלמר בין שתי שקופיות זכוכית מיקרוסקופ או שקופית זכוכית מאסטר על ידי חשיפה לאור UV למשך 2 שעות בטמפרטורת החדר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאחר פילמור, מקלפים בזהירות את הבול לשלוט ולשטוף את החותמת עם אתנול מים ויבשה עם nitroge מסונניםהערה </li></ol> 5. הדפסה קטליטי ו SEM / AFM ניתוח <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מניחים את החותמת המתאימה פוליאוריטן-Acrylate על גבי המצע-NHS שונה בטמפרטורת החדר למשך דקה אחת עם מטען חיצוני לא להחזיק אותם יחד. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאחר התגובה, להפריד בין הבול לבין המצע. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> יש לשטוף את המצע עם אתנול, מים, אתנול יבש ואז עם חנקן מסונן. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שוטפים את חותמת עם אתנול, מים, אתנול יבש ואז עם חנקן מסונן. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שמור בולים בטמפרטורת החדר לפני היישום הבא. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ניתוח דפוס הופק באמצעות מצב הקשר לרוחב כוח אטומי microsopy (AFM) ו מיקרוסקופיית אלקטרונים (SEM) </li></ol> 6. חלבון דפוסים פלורסנט מיקרוסקופית <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לצלול NHS בדוגמת המצע bifunctional ליזין ב-N, N-diacetic חומצה (20 מ&quot;מ) Et 3 N (100 מ&quot;מ) ב DMF: H20 (1:1) בטמפרטורת החדר למשך שעה 1 ולאחר מכן לשטוף עםמים ואתנול. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> דגירה מצעים בפתרון NiSO4 50 מ&quot;מ עבור 5 דקות בטמפרטורת החדר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שטפו את מצעי chelated מוגזם במים חיץ מחייבים (20 NAP מ&quot;מ, 250 מ&quot;מ NaCl, 10mm imidazole, pH 7.5) ו לצלול בפתרון ה-GFP מסוננים (~ 40 M μ) במשך שעה 1 ב 0 ° C. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מיד לשטוף את מצעים עם המאגר מחייב ואחריו PBS (pH 7.4). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שמור מצעים hydrated ב PBS ב 0 ° C עד שהם מוכנים לניתוח מיקרוסקופ פלואורסצנטי. </li></ol> 7. חלבון דפוסים פלורסנט מיקרוסקופית <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לצלול NHS בדוגמת המצע bifunctional ליזין ב-N, N-diacetic חומצה (20 מ&quot;מ) Et 3 N (100 מ&quot;מ) ב DMF: H 2 0 (1:1) בטמפרטורת החדר למשך שעה 1 ולאחר מכן לשטוף עם מים ואתנול. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> דגירה מצעים של פתרון 50 מ&quot;מ 4 NiSO 5 דקות בטמפרטורת החדר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שטפו את מצעי chelated w מוגזםמים ith ו חיץ מחייבים (20 NAP מ&quot;מ, 250 מ&quot;מ NaCl, 10mm imidazole, pH 7.5) ו לצלול בפתרון ה-GFP מסוננים (~ 40 מיקרומטר) במשך שעה 1 ב 0 ° C. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מיד לשטוף את מצעים עם המאגר מחייב ואחריו PBS (pH 7.4). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שמור מצעים hydrated ב PBS ב 0 ° C עד שהם מוכנים לניתוח מיקרוסקופ פלואורסצנטי. </li></ol> 8. נציג תוצאות: דוגמה דפוסים רך ליתוגרפיות ננו קטליטי מוצג באיור 7. הגישה יוצרת דפוסי chemoselective על תחמוצת ללא סיליקון גרמניום, אשר יכול להיות פונקציונליות orthogonally עם כימיים שונים ו moieties ביולוגיים. התגובה בין המצע-NHS functioanlized ואת חותמת בדוגמת קטליטי מוביל הידרוליזה של moieties שירותי הבריאות באזורים של מגע קונפורמי, מניב בדוגמת bifunctional נושאות המצע אזורים של NHS מופעל חומצות קרבוקסיליות חינם. בשל diffusטבע יון חופשי של השיטה שלנו, אנו להשיג רזולוציה קרוב לזה של photolithography. לדוגמה, איור 7 מראה תכונות 125 ננומטר, אשר יוצרו באופן אחיד על פני משטח סיליקון כל המצע. למרבה הפלא, חותמת קטליטי ניתן לעשות שימוש חוזר פעמים רבות מבלי לאבד יעילות. Functionalization Chemoselective של מוליכים למחצה עם הדפס של ביומולקולות פותח את האפשרות של שילוב חומרים אלקטרוניים מסורתיים עם מצעים ביולוגי בררנים במיוחד עבור יישומים חישה, אבחון, ובאזורים אנליטי של המחקר. דוגמה functionalization כזה מוצג באיור 8, שם NHS בדוגמת סיליקון היה פונקציונליות סלקטיבי עם מולקולות חלבון. על ידי ניצול reactivities ההפרש של חומצות קרבוקסיליות יופעל ללא תשלום, אנחנו הראשונים מודבקת nitrilotriacetic חומצה הסתיים (נ.ת. ע) linkers heterobifunctional ל-NHS פונקציונליות אזורים, ולאחר מכן השתמשו שהתקבלנ.ת. ע בדוגמת משטח כתבנית הקובץ המצורף סלקטיבית של ששה היסטידין-tagged GFP. איור 8b מראה בבירור עוצמת הקרינה ההפרש בין ה-GFP, שונה ו הידרוליזה האזורים חינם חומצה carboxylic. הגודל והצורה של תכונות משוכפל עקביים בין פני השטח הן בדוגמת NHS (איור 8 א) ו-GFP שונה השטח (איור 8b), המאשר את יציבות מרשימה של פחמן פסיבציה משטחים את הסלקטיביות של הגישה ביול. הפרוטוקול אינו מוגבל חלבון שלו, מתויג, והוא יכול לשמש כדי ביומולקולות דפוס אחרים, כולל ה-DNA נוגדנים. <img src="/files/ftp_upload/3478/3478fig1.jpg" alt="איור 1"/> באיור 1. כללי תכנית המייצג הדפסה microcontact קטליטי <img src="/files/ftp_upload/3478/3478fig2.jpg" alt="איור 2"/> איור 2. מבנה מ דו שכבתיתמערכת olecular על GE ו סי. ראשי monolayer אלקיל צורות יציבה Ge-C או Si-C אג&quot;ח עם המצע ומספק מערכת ארוז אינרטי מבחינה כימית ולסגור המגינה על משטח הבסיס מפני השפלה. (ב) overlayer משני הטפסים אג&quot;ח CC יציב עם שכבת מגן ראשונית, ומספק מסוף תפקודית קבוצות <img src="/files/ftp_upload/3478/3478fig3.jpg" alt="איור 3"/> באיור 3. מזימות התגובה המייצג היווצרות monolayers המגן העיקרי על Si (א) ו - גה (ב) <img src="/files/ftp_upload/3478/3478fig4.jpg" alt="איור 4"/> איור 4. Functionalization כימית של monolayer המגן העיקרי עם תורם carbene heterobifunctional <img src="/files/ftp_upload/3478/3478fig5.jpg" alt="איור 5"/> איור 5. תכנית תגובת הוכחת שינויים מולקולה קטנה של NHS-פונקציונליות משנהstrates ואת ספקטרום המקביל XPS <img src="/files/ftp_upload/3478/3478fig6.jpg" alt="איור 6"/> איור 6. הרכב התערובת מראש פולימריות קטליטי, תנאי פילמור, ותמונות SEM של חותמת חומצה sulfonic-שונה בדוגמת ו המקביל PMMA-Si אמן <img src="/files/ftp_upload/3478/3478fig7.jpg" alt="איור 7"/> איור 7. SEM ותמונות AFM החיכוך של סאמס בדוגמת על Si ו-GE בחותמת חומצי <img src="/files/ftp_upload/3478/3478fig8.jpg" alt="איור 8"/> איור 8 רכים ליתוגרפיות דפוסים functionalization של סיליקון פסיבציה עם מולקולות אורגניות וביולוגיות:.. תמונה SEM של בדוגמת-NHS שונה המצע ב:. מיקרוסקופ פלורסנט המצע שונה 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>

אין לנו שום דבר לגלות

פרוטוקול המוצג הינו טופס או ההדפסה microcontact inkless כי ניתן להחיל באופן אוניברסלי מצע כלשהו מסוגל לתמוך פשוט המסודר monolayers. בשיטה זו, חותמת, משותקת זרז העברות דפוס למשטח הנושא קבוצות פונקציונליות המקביל. כי התהליך אינו מסתמך על העברת הדיו בחותמת אל פני השטח הגבלה ברזולוציה של diffusive μCP מסורתיים תגובתי היא חסכה, המתיר ייצור שגרתית של עצמים בקנה מידה ננומטרי. שילוב של מערכת הפערים הורה העיקרי מולקולרית מספקת הגנה מלאה של מוליכים למחצה הבסיסית מפני נזקי חמצון. במקביל, השיטה תומכת immobilization של קבוצות תגובתי מגושם על ידי ניצול overlayer תגובתי משנית, יחד המערכת משיגה הן הגנה functionalization. הטכניקה מתחיל עם היווצרות של פחמן פני אג&quot;ח יציב המאפשר primar אינרטי מבחינה כימיתy monolayer המשמש כמחסום יעיל ליצירת תחמוצת. כינונה של overlayer תגובתי משני מספק מסוף קבוצות NHS פונקציונליים המשמשים כנקודות מצורף עבור מגוון רחב של moieties כימיים וביולוגיים. מערכת זו יציבה מולקולרית bilayered הוא בדוגמת לאחר מכן באמצעות גישה μCP קטליטי שלנו. הגישה המוצגת במחקר זה מציע שיטה כללית על מצעים מוליכים למחצה דפוסים עם מגוון רחב של חומרים אורגניים וביולוגיים. היכולת ליצור בדוגמת מוליכים למחצה אורגניים, ממשקים ללא מכשור, מורכב ויקר מציעה הזדמנויות רבות בתחומים כמו אלקטרוניקה, ננוטכנולוגיה, ביוכימיה ביופיזיקה.

<table border="1" style=";text-align:right;direction:rtl"><tbody><tr><th> שם מגיב </th><th> חברה / מודל </th></tr><tr><td> XPS ספקטרומטר </td><td> Kratos הציר Ultra </td></tr><tr><td> מיקרוסקופ כוח אטומי </td><td> Veeco D3100 </td></tr><tr><td> SEM-FEG מיקרוסקופ </td><td> פיי XL30 </td></tr><tr><td> פלורסנט מיקרוסקופ </td><td> Zeiss Axio Imager </td></tr><tr><td> Heatblock </td><td> VWR </td></tr><tr><td> משאבת ואקום </td><td> BOC Edwards </td></tr><tr><td> מערכת טיהור מים </td><td> Millipore </td></tr><tr><td> TESP סיליקון בדיקות </td><td> Veeco </td></tr><tr><td> סיליקון </td><td></td></tr><tr><td> לחץ צלוחיות </td><td> Chemglass </td></tr><tr><td> אבק סעפת </td><td> Chemglass </td></tr><tr><td> מנורת UV </td><td> UVP </td></tr><tr><td> חותמת חומר </td><td> ראה הפניות 20 ו 18 </td></tr><tr><td> PFTE מסננים מזרק </td><td> VWR </td></tr><tr><td> Nano רצועת </td><td> Cyantek </td></tr><tr><td> HCl </td><td> סיגמא </td></tr><tr><td> אתנול </td><td> סיגמא </td></tr><tr><td> אצטון </td><td> סיגמא </td></tr><tr><td> HF </td><td> סיגמא </td></tr><tr><td> Chlorobenzene </td><td> סיגמא </td></tr><tr><td> PCL5 </td><td> סיגמא </td></tr><tr><td> Propenyl מגנזיום כלוריד </td><td> סיגמא </td></tr><tr><td> מגנזיום כלוריד octyl </td><td> סיגמא </td></tr><tr><td> פחמן טטרא </td><td> סיגמא </td></tr><tr><td> BOC מוגן ethylenediamine </td><td> סיגמא </td></tr><tr><td> TFA </td><td> סיגמא </td></tr><tr><td> נתרן 2-mercaptoethanesulfonate </td><td> סיגמא </td></tr><tr><td> 4N HCl פתרון dioxane </td><td> סיגמא </td></tr><tr><td> ליזין-N, N-diacetic חומצה </td><td> סיגמא </td></tr><tr><td> Et 3 N </td><td> סיגמא </td></tr><tr><td> DMF </td><td> סיגמא </td></tr><tr><td> NiSO 4 </td><td> סיגמא </td></tr><tr><td> NAP </td><td> סיגמא </td></tr><tr><td> NaCl </td><td> סיגמא </td></tr><tr><td> imidazole </td><td> סיגמא </td></tr><tr><td> PBS </td&gt; <td> סיגמא </td></tr></tbody></table>

soft lithographic functionalization and patterning oxide-free silicon and germanium

הפיתוח של מכשירים אלקטרוניים היברידית מסתמך במידה רבה על שילוב של (ביו) חומרים אורגניים מוליכים למחצה אורגניים באמצעות ממשק יציב המאפשר הובלת האלקטרונים יעיל ומגן מצעים הבסיסית מן השפלה חמצוני. קבוצת מוליכים למחצה IV ניתן להגן ביעילות עם הפערים הורה עצמית התאספו monolayers (Sams), המורכבת רשתות אלקיל פשוטה אשר פועלים מחסומים אטום פתרונות הן אורגנית מימית. סאמס אלקיל פשוטים, לעומת זאת, אדיש ולא מקובל טכניקות דפוסים מסורתיים. המניע לשתק מערכות מולקולריות על מוליכים למחצה אורגניים היא להקנות פונקציונליות חדשה אל פני השטח שיכול לספק פונקציה אופטיים, אלקטרוניים, מכאניים, כמו גם פעילות כימית וביולוגית. הדפסה Microcontact (CP μ) היא טכניקה רכה ליתוגרפיות עבור סאמס דפוסים על משטחים עצום. 1-9 למרות פתי שלהlicity צדדיות, הגישה הייתה מוגבלת בעיקר משטחי מתכת אצילה ולא פותחה גם להעברת דפוס מצעים חשוב מבחינה טכנולוגית, כגון תחמוצת ללא סיליקון גרמניום. יתר על כן, כי טכניקה זו מסתמכת על דיפוזיה הדיו להעביר דפוס מ אלסטומר אל המצע, ברזולוציה של הדפסה מסורתיות כגון מוגבל בעיקרו ליד 1 μ מ &#39;10-16 בניגוד להדפסה מסורתית, דפוסים inkless CP μ מסתמך על תגובה מסוימת בין מצע פני משותק זרז חותמת הנכנס. בגלל הטכניקה אינה מסתמכת על היווצרות SAM diffusive, זה מרחיב באופן משמעותי את מגוון משטחים patternable. בנוסף, טכניקה inkless obviates את גודל התכונה המגבלות שהוטלו על ידי דיפוזיה מולקולרית, בהנחיית שכפול של תכונות קטן מאוד (&lt;200 ננומטר). 17-23 עם זאת, עד כה, μ inkless CP כבר בשימוש בעיקר עבור מערכות דפוסים סדר מולקולרי יחסית, אשר אינם הבסיסית להגן על משטחים מפני השפלה. כאן אנו מדווחים פשוטה, שיטה אמינה תפוקה גבוהה עבור דפוסים פסיבציה סיליקון גרמניום עם monolayers אורגני תגובתי ולהפגין functionalization סלקטיבית של מצעים עם הדפס הן מולקולות חלבונים קטנים. הטכניקה משתמשת מערכת NHS-reactive preformed bilayered על תחמוצת ללא סיליקון גרמניום. מחצית NHS הוא הידרוליזה באופן דפוס ספציפי עם חותמת חומצה שונה Acrylate sulfonic לייצר דפוסים ברורים כימית של NHS-מופעל חומצות קרבוקסיליות חינם. מגבלה משמעותית להחלטה של טכניקות CP רבים μ הוא השימוש בחומר PDMS אשר חסרה את הנוקשות מכניות הדרושים להעברת איכות גבוהה. כדי להקל על מגבלה זו השתמשנו פוליאוריטן Acrylate פולימר, חומר קשיח יחסית, שניתןפונקציונליות בקלות עם moieties אורגניות שונות. גישה דפוסים שלנו לחלוטין מגן הן סיליקון גרמניום מפני התחמצנות כימית, מספק שליטה מדויקת על הצורה והגודל של תכונות בדוגמת, והוא נותן גישה נוחה דפוסי מופלים כימית שיכולה להיות פונקציונליות נוספת עם מולקולות אורגניות הן וביולוגיים. הגישה היא כלליים החלים על משטחים טכנולוגית רלוונטיים אחרים.

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

כאן אנו מתארים שיטה פשוטה functionalization תחמוצת ללא סיליקון גרמניום עם monolayers אורגני תגובתי ולהדגים דפוסים של מצעים עם הדפס של מולקולות חלבונים קטנים. הגישה לחלוטין מגן משטחים מפני התחמצנות כימית, מספק שליטה מדויקת מורפולוגיה תכונה, ומספקת גישה מוכן דפוסי מופלים כימית.

Functionalization לליתוגרפיות רך אוקסיד ללא דפוסים סיליקון גרמניום

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. כאן אנו מתארים שיטה פשוטה functionalization תחמוצת ללא סיליקון גרמניום עם monolayers אורגני תגובתי ולהדגים דפוסים של מצעים עם הדפס של מולקולות חלבונים קטנים. הגישה לחלוטין מגן משטחים מפני התחמצנות כימית, מספק שליטה מדויקת מורפולוגיה תכונה, ומספקת גישה מוכן דפוסי מופלים כימ?...

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.

Surface פלזמה ליתוגרפיה דפוסים של יצירת רשתות Cell

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.

תפוקה גבוהה סינתזה של פחמימות functionalization של חלקיקים 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.

ויזואליזציה של קליפת הארגון ואת הדינמיקה של מיקרואורגניזמים, באמצעות Fluorescence סה&quot;כ פנימי מיקרוסקופית השתקפות

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.

אור בתיווך גיבוש דפוסים של הידרוג עבור יישומי תרבית תאים

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.

שיטה צדדית של חלבוני דפוסי תאים

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.

הליך ליטוגרפית רך לייצור מכשירים Microfluidic פלסטיק עם יציאות תצוגה שקוף לאור גלויים ולא אינפרא-אדום

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.

עיצוב הסיליקון הנקבובי סרטים כמו נשאים של גורם הגדילה העצבי

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.

ביוהשראת רובוט רך עם מיקרואלקטרודות משולבות

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.

ננו-חוטי סיליקון וגירוי אופטי לחקירות של צימוד חשמלי פנים-תאי

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.

דפוס פשוט, זול ומודולרי של תאים המשתמשים ב- DNA

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