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Microfabrication of Nanoporous Gold Patterns for Cell-material Interaction Studies

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

University of California, Davis 

An analytical solution is presented for the nonlinear pressure-flow relationship of deformable passive valves, which are formed by bonding a deformable film over etched channels separated by a weir. A fluidic pathway connecting the channels is opened when the upstream pressure creates a tunnel along a predefined narrow strip where the film is not bonded to the weir. When the width of the strip is comparable to the inlet channel width, the predicted closed-form pressure-flow rate relationship is in excellent agreement with experiments, which determine pressures by measuring film deflections for prescribed flow rates. The validated closed-form models involve no fitting parameters, and provide the foundation to design passive diodes with specific nonlinear pressure-flow characteristics.

Nonlinear pressure-flow relationships for passive microfluidic valves.

Une solution analytique est pr&eacute;sent&eacute;e pour la relation pression-d&eacute;bit non lin&eacute;aire des soupapes passives d&eacute;formables, qui sont form&eacute;s par un film d&eacute;formable de liaison plus grav&eacute;s cha&icirc;nes s&eacute;par&eacute;es par un d&eacute;versoir. Une voie fluidique reliant les canaux s&#39;ouvre lorsque la pression amont cr&eacute;e un tunnel le long d&#39;une &eacute;troite bande pr&eacute;d&eacute;finie o&ugrave; le film n&#39;est pas li&eacute; jusqu&#39;au barrage. Lorsque la largeur de la bande est comparable &agrave; la largeur du chenal d&#39;entr&eacute;e, la relation de taux de pression et du d&eacute;bit pr&eacute;vu sous forme finie est en excellent accord avec des exp&eacute;riences, qui d&eacute;terminent les pressions en mesurant des d&eacute;flexions de film pour les d&eacute;bits prescrits. Les mod&egrave;les ferm&eacute;s valid&eacute;s n&#39;impliquent aucun param&egrave;tres d&#39;ajustement et servent de base &agrave; la conception passives diodes avec caract&eacute;ristique d&eacute;bit-pression sp&eacute;cifique non lin&eacute;aire.

Relations pression-d&eacute;bit non lin&eacute;aire pour les vannes de la microfluidique passive.

Una soluzione analitica &egrave; presentata per il rapporto di pressione-flusso non lineare delle valvole passive deformabile, che sono formate da un film deformabile di bonding sopra incisi canali separati da una diga. Un percorso fluido i canali di collegamento &egrave; aperto quando la pressione a Monte crea un tunnel lungo una striscia stretta predefinito, dove il film non &egrave; legato al sbarramento. Quando la larghezza della striscia &egrave; paragonabile per la larghezza del canale di ingresso, il rapporto del tasso previsto modulo chiuso pressione-flusso &egrave; in ottimo accordo con gli esperimenti, che determinano pressioni misurando deflessioni film per portate prescritto. I modelli di forma chiusa convalidati non coinvolgono parametri di raccordo e forniscono le basi per la progettazione passivi diodi con caratteristiche specifiche pressione-flusso non lineare.

Rapporti pressione-flusso non lineare per valvole microfluidica passiva.

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&#x795E;&#x7ECF;&#x7535;&#x751F;&#x7406;&#x7814;&#x7A76;&#x7684;&#x4F4E;&#x963B;&#x6297;&#x7EB3;&#x7C73;&#x591A;&#x5B54;&#x91D1;&#x591A;&#x7535;&#x6781;&#x9635;&#x5217;&#x7684;&#x5236;&#x5907;&#x3002;

Neural electrodes are essential tools for the study of the nervous system and related diseases. Low electrode impedance is a figure of merit for sensitive detection of neural electrical activity and numerous studies have aimed to reduce impedance. Unfortunately, most of these efforts have been tethered by a combination of poor functional coating adhesion, complicated fabrication techniques, and poor fabrication repeatability. We address these issues with a facile method for reliably producing multiple-electrode arrays with low impedance by patterning highly adherent nanoporous gold films using conventional microfabrication techniques. The high surface area-to-volume ratio of self-assembled nanoporous gold results in a more than 25-fold improvement in the electrode-electrolyte impedance, where at 1 kHz, 850 kOmega impedance for conventional Au electrodes is reduced to 30 kOmega for nanoporous gold electrodes. Low impedance provides a superior signal-to-noise ratio for detection of neural activity in noisy environments. We systematically studied the effect of film morphology on electrode impedance and successfully recorded field potentials from rat hippocampal slices. Here, we present our fabrication approach, the relationship between film morphology and impedance, and field potential recordings.

The fabrication of low-impedance nanoporous gold multiple-electrode arrays for neural electrophysiology studies.

&Eacute;lectrodes neurales sont des outils essentiels pour l&#39;&eacute;tude du syst&egrave;me nerveux et les maladies apparent&eacute;es. Imp&eacute;dance de l&#39;&eacute;lectrode basse est un facteur de m&eacute;rite pour la d&eacute;tection sensible de l&#39;activit&eacute; &eacute;lectrique neuronale et de nombreuses &eacute;tudes ont visant &agrave; r&eacute;duire l&#39;imp&eacute;dance. Malheureusement, la plupart de ces efforts ont &eacute;t&eacute; attach&eacute;e par une combinaison d&#39;adh&eacute;rence du rev&ecirc;tement fonctionnel pauvres, techniques de fabrication compliqu&eacute;e et la r&eacute;p&eacute;tabilit&eacute; de mauvaise fabrication. Nous abordons ces questions avec une m&eacute;thode facile pour fiable produisant des tableaux multiples-&eacute;lectrode &agrave; faible imp&eacute;dance de patterning nanoporeux fortement adh&eacute;rente or films en utilisant des techniques classiques de microfabrication. Le ratio &eacute;lev&eacute; de la zone-volume surface d&#39;or auto-assembl&eacute;s nanoporeux r&eacute;sultats une am&eacute;lioration de plus de 25 fois l&#39;imp&eacute;dance de l&#39;&eacute;lectrode-&eacute;lectrolyte, o&ugrave; &agrave; 1kHz, 850 kOmega imp&eacute;dance des &eacute;lectrodes Au conventionnels est r&eacute;duite &agrave; 30 kOmega pour &eacute;lectrodes nanoporeux or. Basse imp&eacute;dance fournit un rapport signal sur bruit sup&eacute;rieur pour la d&eacute;tection de l&#39;activit&eacute; neuronale dans des environnements bruyants. Nous avons &eacute;tudi&eacute; syst&eacute;matiquement l&#39;effet de la morphologie du film sur l&#39;imp&eacute;dance de l&#39;&eacute;lectrode et enregistr&eacute; avec succ&egrave;s potentiels de champ de tranches d&#39;hippocampe de rat. Ici, nous pr&eacute;sentons notre approche de la fabrication, la relation entre la morphologie film imp&eacute;dance et field recordings potentiels.

La fabrication de tableaux multiples-&eacute;lectrode basse imp&eacute;dance nanoporeux or pour &eacute;tudes d&#39;&eacute;lectrophysiologie neuronale.

Neuronale Elektroden sind wichtige Instrumente f&uuml;r die Untersuchung des Nervensystems und der damit verbundenen Krankheiten. Impedanz niedrig Elektrode ist eine Figur der Verdienst f&uuml;r empfindliche Nachweis von neuronalen elektrische Aktivit&auml;t und zahlreiche Studien haben zum Ziel, zur Verringerung der Impedanz. Leider haben die meisten dieser Bem&uuml;hungen durch eine Kombination von Armen funktionale Beschichtung Adh&auml;sion, komplizierte Fertigungstechniken und schlechte Fabrikation Wiederholbarkeit angebunden worden. Wir behandeln diese Probleme mit einer oberfl&auml;chlichen Methode zur Herstellung von zuverl&auml;ssig Multiple-Elektroden-Arrays mit niedriger Impedanz von Mustern stark anhaftenden nanopor&ouml;se gold-Filme, die mit konventionellen Microfabrication Techniken. Die hohe Oberfl&auml;che Bereich-zu-Volumen-Verh&auml;ltnis der monomolekularen nanopor&ouml;se gold Ergebnisse in eine mehr als 25-fold Verbesserung der Elektrode-Elektrolyt-Impedanz, wo bei 1 kHz, 850 kOmega-Impedanz f&uuml;r konventionelle Au Elektroden auf reduziert 30 kOmega f&uuml;r nanopor&ouml;se gold-Elektroden. Niederohmige bietet ein hervorragendes Signal-Rausch-Verh&auml;ltnis f&uuml;r Abfragung der neuronalen Aktivit&auml;t in lauten Umgebungen. Wir systematisch untersucht die Wirkung der Film Morphologie auf die Impedanz Elektrode und erfolgreich aufgezeichnet Feld Potentialen aus Ratte hippocampal Scheiben. Hier pr&auml;sentieren wir unsere Fertigung Ansatz, die Beziehung zwischen Film-Morphologie und Impedanz und m&ouml;glichen Aufnahmen.

Die Herstellung von niederohmigen nanopor&ouml;se gold Multiple-Elektroden-Arrays f&uuml;r neuronale Elektrophysiologie-Studien.

Elettrodi neurali sono strumenti essenziali per lo studio del sistema nervoso e malattie correlate. Elettrodo bassa impedenza &egrave; una figura di merito per rilevazione sensibile dell&#39;attivit&agrave; elettrica neuronale e numerosi studi hanno mirato a ridurre l&#39;impedenza. Purtroppo, la maggior parte di questi sforzi sono stata legata da una combinazione di rivestimento funzionale scarsa adesione, tecniche di fabbricazione complicato e ripetibilit&agrave; di fabbricazione povera. Noi di affrontare questi problemi con un metodo facile per produrre attendibilmente matrici multiple-elettrodo con bassa impedenza da creazione di serie di pellicole altamente aderente nanoporosi oro utilizzando tecniche di microfabbricazione convenzionali. L&#39;elevato rapporto superficie / volume superficie di auto-assemblati nanoporosi oro risultati in un miglioramento pi&ugrave; di ghiacciamento nell&#39;impedenza dell&#39;elettrodo-elettrolita, dove a 1 kHz, 850 kOmega impedenza per elettrodi Au convenzionali &egrave; ridotto a 30 kOmega per elettrodi nanoporosi oro. Bassa impedenza fornisce un rapporto segnale-rumore superiore per il rilevamento di attivit&agrave; neurale in ambienti rumorosi. Abbiamo studiato sistematicamente l&#39;effetto della morfologia di film sull&#39;impedenza degli elettrodi e correttamente registrato potenziali di campo da fette hippocampal di ratto. Qui, vi presentiamo il nostro approccio di fabbricazione, il rapporto tra morfologia della pellicola e impedenza e field recordings potenziali.

La fabbricazione delle matrici multiple-elettrodo nanoporosi bassa impedenza d&#39;oro per gli studi di elettrofisiologia neurale.

&#x795E;&#x7D4C;&#x96FB;&#x6975;&#x306F;&#x3001;&#x795E;&#x7D4C;&#x7CFB;&#x3068;&#x95A2;&#x9023;&#x75BE;&#x60A3;&#x306E;&#x7814;&#x7A76;&#x306E;&#x305F;&#x3081;&#x306E;&#x4E0D;&#x53EF;&#x6B20;&#x306A;&#x30C4;&#x30FC;&#x30EB;&#x3067;&#x3059;&#x3002;&#x4F4E;&#x96FB;&#x6975;&#x30A4;&#x30F3;&#x30D4;&#x30FC; &#x30C0;&#x30F3;&#x30B9; &#x30E1;&#x30EA;&#x30C3;&#x30C8;&#x795E;&#x7D4C;&#x56DE;&#x8DEF;&#x96FB;&#x6C17;&#x6D3B;&#x52D5;&#x306E;&#x9AD8;&#x611F;&#x5EA6;&#x691C;&#x51FA;&#x306E;&#x305F;&#x3081;&#x306E;&#x56F3;&#x3067;&#x3042;&#x308A;&#x3001;&#x6570;&#x591A;&#x304F;&#x306E;&#x7814;&#x7A76;&#x306F;&#x3001;&#x30A4;&#x30F3;&#x30D4;&#x30FC; &#x30C0;&#x30F3;&#x30B9;&#x3092;&#x4F4E;&#x6E1B;&#x3059;&#x308B;&#x76EE;&#x7684;&#x3068;&#x3057;&#x3066;&#x3044;&#x307E;&#x3059;&#x3002;&#x6B8B;&#x5FF5;&#x306A;&#x304C;&#x3089;&#x3001;&#x3053;&#x308C;&#x3089;&#x306E;&#x52AA;&#x529B;&#x306E;&#x307B;&#x3068;&#x3093;&#x3069;&#x306F;&#x8CA7;&#x3057;&#x3044;&#x6A5F;&#x80FD;&#x30B3;&#x30FC;&#x30C6;&#x30A3;&#x30F3;&#x30B0;&#x306E;&#x5BC6;&#x7740;&#x6027;&#x3001;&#x8907;&#x96D1;&#x306A;&#x88FD;&#x9020;&#x6280;&#x8853;&#x3068;&#x8CA7;&#x3057;&#x3044;&#x4F5C;&#x88FD;&#x518D;&#x73FE;&#x306E;&#x7D44;&#x307F;&#x5408;&#x308F;&#x305B;&#x306B;&#x3088;&#x3063;&#x3066;&#x7E4B;&#x7559;&#x3055;&#x308C;&#x3066;&#x3044;&#x307E;&#x3059;&#x3002;&#x3053;&#x308C;&#x3089;&#x306E;&#x554F;&#x984C;&#x306F;&#x3001;&#x5F93;&#x6765;&#x306E;&#x5FAE;&#x7D30;&#x52A0;&#x5DE5;&#x6280;&#x8853;&#x3092;&#x7528;&#x3044;&#x305F;&#x9AD8;&#x5BC6;&#x7740;&#x6027;&#x30CA;&#x30CE;&#x30DD;&#x30FC;&#x30E9;&#x30B9;&#x91D1;&#x819C;&#x306E;&#x30D1;&#x30BF;&#x30FC;&#x30CB;&#x30F3;&#x30B0;&#x306B;&#x3088;&#x308B;&#x78BA;&#x5B9F;&#x306B;&#x4F4E;&#x3044;&#x30A4;&#x30F3;&#x30D4;&#x30FC; &#x30C0;&#x30F3;&#x30B9;&#x306E;&#x591A;&#x96FB;&#x6975;&#x30A2;&#x30EC;&#x30A4;&#x3092;&#x4F5C;&#x308A;&#x51FA;&#x3059;&#x305F;&#x3081;&#x5B89;&#x6613;&#x306A;&#x65B9;&#x6CD5;&#x306B;&#x5BFE;&#x51E6;&#x3057;&#x307E;&#x3059;&#x3002;&#x81EA;&#x5DF1;&#x7D44;&#x7E54;&#x5316;&#x30CA;&#x30CE;&#x30DD;&#x30FC;&#x30E9;&#x30B9;&#x91D1;&#x7D50;&#x679C;&#x306E;&#x9AD8;&#x8868;&#x9762;&#x9762;&#x7A4D;-&#x4F53;&#x7A4D;&#x6BD4;&#x96FB;&#x6975;-&#x96FB;&#x89E3;&#x8CEA;&#x30A4;&#x30F3;&#x30D4;&#x30FC; &#x30C0;&#x30F3;&#x30B9;&#x306E; 25-fold &#x4EE5;&#x4E0A;&#x306E;&#x6539;&#x5584;&#x3067; 1 kHz &#x3069;&#x3053;&#x3067;&#x30A4;&#x30F3;&#x30D4;&#x30FC; &#x30C0;&#x30F3;&#x30B9; kOmega 850 &#x5F93;&#x6765; Au &#x96FB;&#x6975;&#x7528;&#x306B; 30 kOmega &#x30CA;&#x30CE;&#x30DD;&#x30FC;&#x30E9;&#x30B9;&#x91D1;&#x96FB;&#x6975;&#x7528;&#x524A;&#x6E1B;&#x3055;&#x308C;&#x307E;&#x3059;&#x3002;&#x4F4E;&#x30A4;&#x30F3;&#x30D4;&#x30FC; &#x30C0;&#x30F3;&#x30B9;&#x691C;&#x51FA;&#x96D1;&#x97F3;&#x74B0;&#x5883;&#x4E0B;&#x3067;&#x306E;&#x795E;&#x7D4C;&#x6D3B;&#x52D5;&#x306E;&#x512A;&#x308C;&#x305F;&#x4FE1;&#x53F7;&#x5BFE;&#x30CE;&#x30A4;&#x30BA;&#x6BD4;&#x3092;&#x63D0;&#x4F9B;&#x3057;&#x307E;&#x3059;&#x3002;&#x6211;&#x3005; &#x306F;&#x4F53;&#x7CFB;&#x7684;&#x306B;&#x30D5;&#x30A3;&#x30EB;&#x30E0;&#x5F62;&#x614B;&#x304C;&#x96FB;&#x6975;&#x306E;&#x30A4;&#x30F3;&#x30D4;&#x30FC; &#x30C0;&#x30F3;&#x30B9;&#x306B;&#x53CA;&#x307C;&#x3059;&#x5F71;&#x97FF;&#x3092;&#x5B66;&#x3073;&#x3001;&#x30D5;&#x30A3;&#x30FC;&#x30EB;&#x30C9;&#x96FB;&#x4F4D;&#x30E9;&#x30C3;&#x30C8;&#x6D77;&#x99AC;&#x30B9;&#x30E9;&#x30A4;&#x30B9;&#x304B;&#x3089;&#x6B63;&#x5E38;&#x306B;&#x3002;&#x3053;&#x3053;&#x3067;&#x3001;&#x79C1;&#x305F;&#x3061;&#x306E;&#x4F5C;&#x88FD;&#x306E;&#x30A2;&#x30D7;&#x30ED;&#x30FC;&#x30C1;&#x306F;&#x3001;&#x30D5;&#x30A3;&#x30EB;&#x30E0;&#x306E;&#x5F62;&#x614B;&#x3068;&#x30A4;&#x30F3;&#x30D4;&#x30FC; &#x30C0;&#x30F3;&#x30B9;&#x3068;&#x30D5;&#x30A3;&#x30FC;&#x30EB;&#x30C9;&#x306E;&#x6F5C;&#x5728;&#x7684;&#x306A;&#x9332;&#x97F3;&#x306E;&#x95A2;&#x4FC2;&#x3092;&#x7D39;&#x4ECB;&#x3057;&#x307E;&#x3059;&#x3002;

&#x795E;&#x7D4C;&#x56DE;&#x8DEF;&#x306E;&#x96FB;&#x6C17;&#x751F;&#x7406;&#x5B66;&#x7814;&#x7A76;&#x7528;&#x4F4E;&#x30A4;&#x30F3;&#x30D4;&#x30FC; &#x30C0;&#x30F3;&#x30B9; &#x30CA;&#x30CE;&#x30DD;&#x30FC;&#x30E9;&#x30B9;&#x91D1;&#x591A;&#x96FB;&#x6975;&#x30A2;&#x30EC;&#x30A4;&#x306E;&#x4F5C;&#x88FD;&#x3002;

&#xC2E0;&#xACBD; &#xC804;&#xADF9;&#xC744; &#xC2E0; &#xACBD;&#xACC4; &#xAD00;&#xB828;&#xB41C; &#xC9C8;&#xD658; &#xC5F0;&#xAD6C;&#xB97C; &#xC704;&#xD55C; &#xD544;&#xC218;&#xC801;&#xC778; &#xB3C4;&#xAD6C;&#xC785;&#xB2C8;&#xB2E4;. &#xB0AE;&#xC740; &#xC804;&#xADF9; &#xC784;&#xD53C;&#xB358;&#xC2A4; &#xC2E0;&#xACBD; &#xC804;&#xAE30; &#xD65C;&#xB3D9;&#xC758; &#xC911;&#xC694; &#xD55C; &#xBC1C;&#xACAC;&#xC744; &#xC704;&#xD55C; &#xACF5;&#xB85C;&#xC758; &#xADF8;&#xB9BC; &#xC774;&#xBA70; &#xB2E4; &#xC218;&#xC758; &#xC5F0;&#xAD6C;&#xB294; &#xC784;&#xD53C;&#xB358;&#xC2A4; &#xAC10;&#xC18C;&#xB97C; &#xBAA9;&#xC801;&#xC73C;&#xB85C; &#xD569;&#xB2C8;&#xB2E4;. &#xBD88;&#xD589; &#xD558; &#xAC8C;&#xB3C4;, &#xC774;&#xB7EC;&#xD55C; &#xB178;&#xB825;&#xC758; &#xB300;&#xBD80;&#xBD84;&#xC740; &#xAC00;&#xB09C;&#xD55C; &#xAE30;&#xB2A5;&#xC131; &#xCF54;&#xD305; &#xC811;&#xCC29;, &#xBCF5;&#xC7A1; &#xD55C; &#xC81C;&#xC870; &#xAE30;&#xC220;, &#xADF8;&#xB9AC;&#xACE0; &#xAC00;&#xB09C;&#xD55C; &#xC81C;&#xC870; &#xBC18;&#xBCF5;&#xC131;&#xC758; &#xC870;&#xD569;&#xC5D0; &#xC758;&#xD574; &#xB2FF;&#xB294; &#xACF3; &#xB418;&#xC5C8;&#xC2B5;&#xB2C8;&#xB2E4;. &#xC6B0;&#xB9AC;&#xB294; &#xC804;&#xD1B5;&#xC801;&#xC778; &#xC81C;&#xC791; &#xAE30;&#xBC95;&#xC744; &#xC0AC;&#xC6A9; &#xD558; &#xC5EC; &#xB192;&#xC740; &#xBD80;&#xCC29; &#xD55C; &#xC131;&#xACF5; &#xACE8;&#xB4DC; &#xC601;&#xD654;&#xB97C; &#xD328;&#xD134;&#xD654; &#xD558; &#xC5EC; &#xB0AE;&#xC740; &#xC784;&#xD53C;&#xB358;&#xC2A4;&#xC640; &#xB2E4;&#xC911; &#xC804;&#xADF9; &#xBC30;&#xC5F4;&#xC744; &#xC548;&#xC815;&#xC801;&#xC73C;&#xB85C; &#xC0DD;&#xC0B0; &#xD558;&#xB294; &#xC190;&#xC26C;&#xC6B4; &#xBC29;&#xBC95;&#xC744; &#xC774;&#xB7EC;&#xD55C; &#xBB38;&#xC81C;&#xB97C; &#xD574;&#xACB0; &#xD569;&#xB2C8;&#xB2E4;. &#xC870;&#xB9BD;&#xB41C; &#xC131;&#xACF5; &#xACE8;&#xB4DC; &#xACB0;&#xACFC;&#xC758; &#xB192;&#xC740; &#xD45C;&#xBA74; &#xC601;&#xC5ED; &#xBCFC;&#xB968; &#xBE44;&#xC728; &#xC804;&#xADF9;-&#xC804;&#xD574;&#xC9C8; &#xC784;&#xD53C;&#xB358;&#xC2A4; &#xC774;&#xC0C1;&#xC758; 25-fold &#xAC1C;&#xC120;&#xC5D0;&#xC11C; 1 Khz&#xC5D0; &#xAE30;&#xC874;&#xC758; Au &#xC804;&#xADF9;&#xC5D0; &#xB300; &#xD55C; 850 kOmega &#xC784;&#xD53C;&#xB358;&#xC2A4; &#xC131;&#xACF5; &#xACE8;&#xB4DC; &#xC804;&#xADF9;&#xC5D0; &#xB300; &#xD55C; 30 Komega&#xB85C; &#xAC10;&#xC18C; &#xB41C;&#xB2E4;. &#xB0AE;&#xC740; &#xC784;&#xD53C;&#xB358;&#xC2A4; &#xC2DC;&#xB044;&#xB7EC;&#xC6B4; &#xD658;&#xACBD;&#xC5D0; &#xC2E0;&#xACBD; &#xD65C;&#xB3D9;&#xC758; &#xAC80;&#xC0C9;&#xC744; &#xC704;&#xD55C; &#xB6F0;&#xC5B4;&#xB09C; &#xC2E0;&#xD638; &#xB300; &#xC7A1;&#xC74C; &#xBE44;&#xC728;&#xC744; &#xC81C;&#xACF5;&#xD569;&#xB2C8;&#xB2E4;. &#xC6B0;&#xB9AC; &#xC804;&#xADF9; &#xC784;&#xD53C;&#xB358;&#xC2A4;&#xC5D0; &#xC601;&#xD654; &#xD615;&#xD0DC;&#xD559;&#xC758; &#xC601;&#xD5A5;&#xC744; &#xCCB4;&#xACC4;&#xC801;&#xC73C;&#xB85C; &#xACF5;&#xBD80; &#xD558; &#xACE0; &#xC131;&#xACF5;&#xC801;&#xC73C;&#xB85C; &#xC950; hippocampal &#xBD84;&#xD560; &#xC601;&#xC5ED;&#xC5D0;&#xC11C; &#xD544;&#xB4DC; &#xC804;&#xC704;&#xB97C; &#xAE30;&#xB85D; &#xD588;&#xB2E4;. &#xC5EC;&#xAE30;, &#xC120;&#xBB3C;&#xC774; &#xC6B0;&#xB9AC;&#xC758; &#xC81C;&#xC870; &#xBC29;&#xC2DD;, &#xD544;&#xB984; &#xD615;&#xD0DC;&#xC640; &#xC784;&#xD53C;&#xB358;&#xC2A4;, &#xADF8;&#xB9AC;&#xACE0; &#xD544;&#xB4DC; &#xC7A0;&#xC7AC;&#xC801;&#xC778; &#xB179;&#xC74C;&#xC758; &#xAD00;&#xACC4;.

&#xC2E0;&#xACBD; &#xC0DD;&#xB9AC;&#xD559; &#xC5F0;&#xAD6C;&#xC5D0; &#xB300; &#xD55C; &#xB0AE;&#xC740; &#xC784;&#xD53C;&#xB358;&#xC2A4; &#xC131;&#xACF5; &#xACE8;&#xB4DC; &#xB2E4;&#xC911; &#xC804;&#xADF9; &#xC5B4;&#xB808;&#xC774; &#xC81C;&#xC791;.

Electrodos neurales son herramientas esenciales para el estudio del sistema nervioso y enfermedades relacionadas. Electrodo de baja impedancia es una figura de m&eacute;rito para la detecci&oacute;n sensible de la actividad el&eacute;ctrica neuronal y numerosos estudios han procurado reducir la impedancia. Lamentablemente, la mayor&iacute;a de estos esfuerzos ha sido atada por una combinaci&oacute;n de adherencia de la capa funcional pobre, t&eacute;cnicas de fabricaci&oacute;n complicado y repetibilidad de fabricaci&oacute;n deficiente. Nos dirigimos a estas cuestiones con un m&eacute;todo f&aacute;cil para producir confiablemente arreglos de m&uacute;ltiples electrodos con baja impedancia por patrones oro altamente adherente nanoporosos pel&iacute;culas usando t&eacute;cnicas de microfabricaci&oacute;n convencional. La alta relaci&oacute;n volumen &aacute;rea superficial de oro autoensambladas nanoporosos resultados en una mejora de m&aacute;s de 25-veces en la impedancia del electrodo-electrolito, donde a 1 kHz, 850 kOmega impedancia para electrodos convencionales de Au se reduce a 30 kOmega para electrodos de oro nanoporosos. Baja impedancia proporciona una relaci&oacute;n se&ntilde;al / ru&iacute;do superior para la detecci&oacute;n de actividad neural en entornos ruidosos. Sistem&aacute;ticamente estudiamos el efecto de morfolog&iacute;a de la pel&iacute;cula sobre la impedancia del electrodo y con &eacute;xito registrado potenciales de campo de rebanadas de hipocampo de rata. Aqu&iacute;, presentamos nuestro enfoque de la fabricaci&oacute;n, la relaci&oacute;n entre la morfolog&iacute;a de la pel&iacute;cula e impedancia y posibles grabaciones de campo.

La fabricaci&oacute;n de matrices de m&uacute;ltiples electrodos de baja impedancia nanoporosos oro para estudios de Electrofisiolog&iacute;a neural.

We present an experimental study of the energetics of repulsion between end-grafted fragments of double-stranded DNA. The absorption isotherm of thiolated DNA fragments has been measured as a function of DNA chain length as well as the salinity of the surrounding solution. The results are consistent with a simple excluded-volume model of the interaction between neighboring DNA strands.

Molecular interactions in surface-assembled monolayers of short double-stranded DNA.

Nous pr&eacute;sentons une &eacute;tude exp&eacute;rimentale de l&#39;&eacute;nergie de r&eacute;pulsion entre fin-greff&eacute;s des fragments d&#39;ADN bicat&eacute;naire. L&#39;isotherme d&#39;absorption de fragments d&#39;ADN THIOL&Eacute;S a &eacute;t&eacute; mesur&eacute;e en fonction de la longueur de la cha&icirc;ne ADN ainsi que la salinit&eacute; de la solution environnante. Les r&eacute;sultats sont conformes &agrave; un mod&egrave;le simple de volume exclu de l&#39;interaction entre les brins d&#39;ADN voisines.

Interactions mol&eacute;culaires en monocouches de surface-assembl&eacute; de l&#39;ADN double-brin court.

Vi presentiamo uno studio sperimentale dell&#39;energetica della repulsione tra fine-innestate frammenti di DNA double-stranded. L&#39;isoterma di assorbimento dei frammenti del DNA di tiolate &egrave; stato misurato in funzione della lunghezza della catena del DNA, cos&igrave; come la salinit&agrave; della soluzione circostante. I risultati sono coerenti con un semplice modello di volume escluso dell&#39;interazione tra filamenti di DNA adiacenti.

Interazioni molecolari in monostrati superficie-montato del breve DNA double-stranded.

The polymerase chain reaction (PCR) is critical for amplification of target sequences of DNA or RNA that have clinical, biological or forensic relevance. While extrinsic Fabry-Perot interferometry (EFPI) has been shown to be adequate for non-contact temperature sensing, the difficulty in defining a reflective surface that is semi-reflective, non-reactive for PCR compatibility and adherent for thermal bonding has limited its exploitation. Through the incorporation of a reflective surface fabricated using a thermally driven self-assembly of a platinum nanoparticle monolayer on the surface of the microfluidic chamber, an enhanced EFPI signal results, allowing for non-contact microfluidic temperature control instrumentation that uses infrared-mediated heating, convective forced-air cooling, and interferometic temperature sensing. The interferometer is originally calibrated with a miniature copper-constantan thermocouple in the PCR chamber resulting in temperature sensitivities of -22.0 to -32.8 nmÂ·Â°C(-1), depending on the chamber depth. This universal calibration enables accurate temperature control in any device with arbitrary dimensions, thereby allowing versatility in various applications. Uniquely, this non-contact temperature control for PCR thermocycling is applied to the amplification of STR loci for human genetic profiling, where nine STR loci are successfully amplified for human identification using the EFPI-based non-contact thermocycling.

Platinum nanoparticle-facilitated reflective surfaces for non-contact temperature control in microfluidic devices for PCR amplification.

La r&eacute;action en cha&icirc;ne par polym&eacute;rase (PCR) est critique pour l&#39;amplification des s&eacute;quences cibles d&#39;ADN ou d&#39;ARN qui ont une pertinence clinique, biologique ou m&eacute;dico-l&eacute;gale. Interf&eacute;rom&eacute;trie de Fabry-Perot extrins&egrave;que (EFPI) s&#39;est av&eacute;r&eacute; suffisant pour thermosensibles sans contact, la difficult&eacute; de d&eacute;finir une surface r&eacute;fl&eacute;chissante qui est semi-r&eacute;fl&eacute;chissant, non r&eacute;actifs pour la compatibilit&eacute; de la PCR et adh&eacute;rent pour thermosoudage a limit&eacute; son exploitation. Gr&acirc;ce &agrave; l&#39;incorporation d&#39;une surface r&eacute;fl&eacute;chissante fabriqu&eacute;e en utilisant un thermiquement par auto-assemblage d&#39;une monocouche de nanoparticules de platine sur la surface de la chambre de la microfluidique, un signal EFPI am&eacute;lior&eacute; des r&eacute;sultats, permettant pour l&#39;instrumentation de contr&ocirc;le temp&eacute;rature sans contact microfluidique qui utilise chauffage infrarouge-mediated, refroidissement d&#39;air puls&eacute; convection et d&eacute;tection de temp&eacute;rature interf&eacute;rom&eacute;trique. L&#39;interf&eacute;rom&egrave;tre est initialement calibr&eacute; avec un thermocouple de cuivre-constantan miniature dans la chambre de PCR entra&icirc;nant des sensibilit&eacute;s de temp&eacute;rature de -22,0 &agrave; -32,8 nm&middot;&deg;C(-1), selon la profondeur de la chambre. Ce calibrage universel permet un contr&ocirc;le pr&eacute;cis de la temp&eacute;rature dans n&#39;importe quel appareil avec des dimensions arbitraires, ce qui permet la polyvalence dans diverses applications. Unique, ce contr&ocirc;le de la temp&eacute;rature sans contact pour PCR cyclage thermique est appliqu&eacute; &agrave; l&#39;amplification de loci STR pour le profilage g&eacute;n&eacute;tique humaine, o&ugrave; les neuf loci STR est amplifi&eacute;s avec succ&egrave;s pour l&#39;identification humaine utilisant le cyclage thermique sans contact d&#39;ax&eacute;e sur les EFPI.

Sans platine de surfaces r&eacute;fl&eacute;chissantes nanoparticule-facilit&eacute; de contact contr&ocirc;le de la temp&eacute;rature dans les dispositifs microfluidiques pour l&#39;amplification PCR.

La reazione a catena della polimerasi (PCR) &egrave; fondamentale per l&#39;amplificazione di sequenze bersaglio di DNA o di RNA che hanno rilevanza clinica, biologica o forense. Mentre estrinseco Fabry-Perot interferometria (EFPI) ha dimostrato di essere adeguato per temperatura senza contatto di rilevamento, la difficolt&agrave; nel definire una superficie riflettente che &egrave; riflettente, non reattivo per compatibilit&agrave; PCR e aderente per incollaggio termico ha limitato sfruttamento. Attraverso l&#39;incorporazione di una superficie riflettente fabbricata utilizzando un termicamente guidato auto-assemblaggio di un monostrato di nanoparticelle di platino sulla superficie della camera microfluidica, un segnale maggiore EFPI risultati, consentendo per la strumentazione di controllo di temperatura senza contatto microfluidici che utilizza il riscaldamento a infrarossi-mediata, raffreddamento ad aria forzata convettivo e rilevamento della temperatura interferometic. L&#39;interferometro &egrave; originariamente calibrato con una termocoppia rame-costantana miniatura nella camera di PCR con conseguente sensibilit&agrave; di temperatura di-22.0 a-32.8 nm&middot;&deg;C(-1), a seconda della profondit&agrave; della camera. Questa calibrazione universale permette il controllo accurato della temperatura in qualsiasi dispositivo con dimensioni arbitrarie, consentendo in tal modo la versatilit&agrave; nelle varie applicazioni. In modo univoco, questo controllo di temperatura senza contatto per PCR thermocycling &egrave; applicato per l&#39;amplificazione dei loci STR per l&#39;analisi genetica umana, dove nove loci STR sono amplificati con successo per l&#39;identificazione umana utilizzando il thermocycling senza contatto basati su EFPI.

Non riflettenti facilitata delle nanoparticelle di platino per contatto controllo della temperatura in dispositivi microfluidici per amplificazione di PCR.

&#x89E3;&#x51B3;&#x4E0E; BioMEMS &#x7684;&#x533B;&#x7597;&#x95EE;&#x9898;&#x3002;

Solving medical problems with BioMEMS.

R&eacute;soudre les probl&egrave;mes m&eacute;dicaux des BioMEMS.

L&ouml;sung von medizinische Problemen mit BioMEMS.

Risolvere i problemi medici con BioMEMS.

&#x8A55;&#x4FA1;&#x533B;&#x7642;&#x554F;&#x984C;&#x3002;

BioMEMS &#xC758;&#xB8CC; &#xBB38;&#xC81C;&#xB97C; &#xD574;&#xACB0; &#xD569;&#xB2C8;&#xB2E4;.

Resoluci&oacute;n de problemas m&eacute;dicos con los BioMEMS.

Gene delivery to primary hepatocytes is an important tool for a number of applications including the study of liver cell biology and pathology, drug screening, and gene therapy. Robust transfection of primary hepatocytes, however, is significantly more difficult to achieve than in cell lines or readily dividing primary cells. In this report, we investigated in vitro gene delivery to both primary rat hepatocytes and Huh7.5.1 cells (a hepatoma cell line) using a number of viral and non-viral methods, including Lipofectamine 2000, FuGene HD, Nucleofection, Magnetofection, and lentiviruses. Our results showed that Lipofectamine 2000 is the most efficient reagent for green fluorescent protein (GFP) gene delivery to primary rat hepatocytes (33.3 Â± 1.8% transfection efficiency) with minimal adverse effect on several hepatic functions, such as urea and albumin secretion. The lentiviral vectors used in this study exhibited undetectable gene delivery to primary rat hepatocytes but significant delivery to Huh7.5.1 cells (>80% transfection efficiency). In addition, we demonstrated lentiviral-based and spatially defined delivery of the GFP gene to Huh7.5.1 cells for use in biological microelectromechanical systems.

Ex vivo gene delivery to hepatocytes: techniques, challenges, and underlying mechanisms.

Livraison de g&egrave;ne aux h&eacute;patocytes primaires est un outil important pour de nombreuses applications, y compris l&#39;&eacute;tude de la biologie de la cellule h&eacute;patique et pathologie, d&eacute;pistage de drogue et la th&eacute;rapie g&eacute;nique. Transfection robuste des h&eacute;patocytes primaires, cependant, est beaucoup plus difficile &agrave; r&eacute;aliser que dans les lign&eacute;es cellulaires ou facilement diviser les cellules primaires. Dans le pr&eacute;sent rapport, nous avons &eacute;tudi&eacute; la livraison de g&egrave;ne in vitro &agrave; la fois primaires d&#39;h&eacute;patocytes et des cellules de Huh7.5.1 (une lign&eacute;e de cellules de tumeur h&eacute;patique) &agrave; l&#39;aide d&#39;un certain nombre de m&eacute;thodes virus et non virus, dont Lipofectamine 2000 FuGene HD, Nucleofection, magn&eacute;tofection et lentivirus. Nos r&eacute;sultats ont montr&eacute; que Lipofectamine 2000 est le r&eacute;actif le plus efficace pour la livraison de g&egrave;ne de la prot&eacute;ine fluorescente verte (GFP) aux h&eacute;patocytes primaires (33,3 &plusmn; 1.8 % d&#39;efficacit&eacute;-transfection) avec un effet minime ind&eacute;sirable sur plusieurs fonctions h&eacute;patiques, tels que l&#39;ur&eacute;e et l&#39;albumine de s&eacute;cr&eacute;tion. Les vecteurs LENTIVIRAUX utilis&eacute;s dans cette &eacute;tude pr&eacute;sentaient livraison g&egrave;ne ind&eacute;tectable aux h&eacute;patocytes primaires mais livraison significative aux cellules Huh7.5.1 (&gt; efficacit&eacute; de transfection de 80 %). En outre, nous avons d&eacute;montr&eacute; prestation ax&eacute;e sur des g&egrave;nes et dans l&#39;espace d&eacute;finie du g&egrave;ne de la GFP aux cellules Huh7.5.1 pour une utilisation dans les syst&egrave;mes micro&eacute;lectrom&eacute;caniques biologique.

Ex vivo gene delivery d&#39;h&eacute;patocytes : techniques, les d&eacute;fis et les m&eacute;canismes sous-jacents.

Consegna del gene di epatociti primari &egrave; uno strumento importante per un certo numero di applicazioni, tra cui lo studio della biologia delle cellule del fegato e patologia, di screening di stupefacenti e la terapia genica. Robusto transfezione di epatociti primari, tuttavia, &egrave; notevolmente pi&ugrave; difficile da ottenere rispetto a linee cellulari o facilmente dividere celle primarie. In questa relazione, abbiamo studiato consegna genica in vitro di epatociti di ratto primario sia cellule Huh7.5.1 (una linea di cellule di epatoma) utilizzando un certo numero di metodi virali e non virali, tra cui Lipofectamine 2000, FuGene HD, Nucleofection, Magnetofection e lentivirali. I nostri risultati hanno mostrato che Lipofectamine 2000 &egrave; il reagente pi&ugrave; efficiente per la consegna di gene proteina fluorescente verde (GFP) di epatociti di ratto primario (33,3 &plusmn; 1,8% efficienza transfezione) con minimo effetto negativo sulle diverse funzioni epatiche, come la secrezione di urea e albumina. I vettori lentivirali utilizzati in questo studio esposte consegna inosservabile gene di epatociti di ratto primario ma significativa consegna a cellule Huh7.5.1 (&amp;gt; 80% di efficienza di trasfezione). Inoltre, abbiamo dimostrato lentivirali-based e spazialmente definita consegna del gene GFP a cellule Huh7.5.1 per l&#39;uso in sistemi microelettromeccanici biologica.

Ex vivo consegna gene di epatociti: tecniche, sfide e meccanismi sottostanti.

Nanoporous gold is a promising material for multi-functional bio-interfaces with its well-characterized surface chemistry, compatibility with conventional micropatterning techniques, electrical conductivity, and high effective surface-area for molecular release. This paper demonstrates its biocompatibility and capability for drug release to modulate cellular response.

Microfabrication-compatible nanoporous gold foams as biomaterials for drug delivery.

Nanoporeux or est un mat&eacute;riau prometteur pour bio-interfaces multifonctionnels avec sa chimie de surface bien caract&eacute;ris&eacute;, compatibilit&eacute; avec les techniques conventionnelles micropatterns, conductivit&eacute; &eacute;lectrique et grande surface-surface utile pour diffusion mol&eacute;culaire. Cet article d&eacute;montre sa biocompatibilit&eacute; et la capacit&eacute; pour la lib&eacute;ration du m&eacute;dicament moduler la r&eacute;ponse cellulaire.

Mousses de microfabrication compatible nanoporeux or comme biomat&eacute;riaux pour l&#39;administration des m&eacute;dicaments.

Nanoporosi oro &egrave; un materiale promettente per bio-interfacce multi-funzionale con la chimica di superficie ben caratterizzato, compatibilit&agrave; con tecniche convenzionali micropatterning, conducibilit&agrave; elettrica e alta superficie efficace per rilascio molecolare. Questo documento dimostra la sua biocompatibilit&agrave; e capacit&agrave; per il rilascio di farmaci modulare la risposta cellulare.

Schiume di microfabbricazione compatibile nanoporosi oro come biomateriali per la consegna della droga.

Nanoporous gold, synthesized by a self-assembly process, is a new biomaterial with desirable attributes, including tunable nanotopography, drug delivery potential, electrical conductivity, and compatibility with conventional microfabrication techniques. This study reports on the effect of nanotopography in guiding cellular attachment on nanoporous gold surfaces. While the changes in topography do not affect adherent cell density, average cell area displays a non-monotonic dependence on nanotopography.

Nanotopography effects on astrocyte attachment to nanoporous gold surfaces.

Nanoporeux or, synth&eacute;tis&eacute;e par un processus d&#39;auto-assemblage, est un nouveau biomat&eacute;riau avec attributs souhaitables, notamment nanotopography accordable, potentiel de livraison de m&eacute;dicaments, conductivit&eacute; &eacute;lectrique et compatibilit&eacute; avec les techniques classiques de microfabrication. Cette &eacute;tude porte sur l&#39;effet de nanotopography dans l&#39;orientation d&#39;attachement cellulaire sur nanoporeux or surfaces. Alors que les changements de topographie n&#39;affectent pas la densit&eacute; des cellules adh&eacute;rentes, cellule moyenne zone affiche une d&eacute;pendance non monotone sur nanotopography.

Nanotopography effets sur l&#39;attachement d&#39;astrocytes &agrave; nanoporeux or surfaces.

Nanoporosi oro, sintetizzato da un processo di auto-assemblaggio, sono un nuovo biomateriale con attributi desiderabili, tra cui nanotopography sintonizzabile, potenziale di drug delivery, conducibilit&agrave; elettrica e compatibilit&agrave; con le tecniche di microfabbricazione convenzionali. Questo studio riporta l&#39;effetto di nanotopography nella guida accessorio cellulare su superfici nanoporosi oro. Mentre i cambiamenti nella topografia non influenzano la densit&agrave; delle cellule aderenti, zona Media cella Visualizza una dipendenza non-monotona nanotopography.

Erkin Seker

Department of Electrical and Computer Engineering

University of California, Davis

Microfabrication of Nanoporous Gold Patterns for Cell-material Interaction Studies