Name: microfabrication of nanoporous gold patterns for cell-material interaction studies
Uploaded: 2013-07-15T12:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Microfabrication of Nanoporous Gold Patterns for Cell-material Interaction Studies at JoVE.com

Kurtulus О. и Д. Dimlioglu поддерживаются Калифорнийского университета Лаборатория Сборы Программа исследований премию 12-LR-237197. П. Daggumati поддерживается Университетом Калифорнии Дэвис Инвестиции исследований в науке и инженерии (RISE) Award. CA Чепмен поддерживается Департаментом образования Высшей помощи области национальных стипендий нужде. Эта работа была поддержана UC Лаборатория Сборы программы исследований, UC Davis расти, и UC Davis инженерного колледжа запуска средства.

1. Нанопористых Изготовление золота <ol><li> Чистый субстратов в Piranha решение <ol><li> Добавить 25 мл перекиси водорода (30%) в 100 мл серной кислоты (96%) в чашке кристаллизации и смесь нагревают до 65 ° С на плите. ВНИМАНИЕ: жидкость чрезвычайно коррозии и должны быть обработаны с осторожностью. Отра?...

<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>

Мы демонстрируем двух различных методов, чтобы micropattern NP-Au фильмов для расширения использования этих фильмов в Microsystems и биологических исследований. Распылением покрытие золото и серебро является универсальным методом для создания пр-Au узоров, как распыление, совместимый с обычными пр?...

<p class="jove_content"&gt; Материалы с нано-функции показали обещание в повышении различных приложений, в том числе топливные элементы<sup&gt; 1</sup&gt;, Датчики<sup&gt; 2,3</sup&gt; И биомедицинских устройств<sup&gt; 4,5</sup&gt;. Относительно новый материал нанопористых золото (пр-Au), который получают путем нано-процесс самосборки. Предшественник пр-Au является сплава золота, которые наиболее часто состоит из серебра на 60% до 80% атомных процентах. Вкратце, характерные открытыми порами наноструктуры является результатом перегруппировки атомов золота в кластерах, как серебро растворяется сильной кислоты (<em&gt; Например,</em&gt; Азотная кислота 70%) или под электрохимический потенциал<sup&gt; 6-8</sup&gt;. Np-Au выгоды от нескольких желательных атрибутов, в том числе большой эффективной площадью поверхности, высокой электропроводностью, устоявшихся методов функционализации поверхности и биосовместимость<sup&gt; 9</sup&gt;. Хотя имело место быстрое расширение исследований по NP-Au, большинство из них сосредоточены на механические свойства NP-АС<sup&gt; 10,11</sup&gt;, Каталитическая активность<sup&gt; 12</sup&gt;, И биомолекулярных зондирования производительности<sup&gt; 13-15</sup&gt;. В то время как желательные свойства очень полезны в течение нескольких биомедицинских инструментов<sup&gt; 16,17</sup&gt; Применение в этой области были ограничены. Одной из возможных причин этого является то, что большинство исследований преимущественно используются макромасштабе образцов (<em&gt; Например,</em&gt; Листы, фольга, и слитки) и методы включения NP-Au в миниатюрных системах остаются недостаточными. На самом деле существует лишь несколько примеров с использованием обычных технологий, которые используют микротехнологий NP-Au фильмов<sup&gt; 16-20</sup&gt;. С появлением технологии миниатюризации и потребность в новых биомедицинских инструментов, стало важным, чтобы иметь возможность интегрировать новых материалов в устройствах. Это обычно требует, чтобы материалы могут быть напылены и сформированы с обычными методами микротехнологии. Кроме того, быстрый количественной оценки клеточного материала взаимодействие обычно необходимо оценить биологическую совместимость нового материала. Целью данной статьи является демонстрация основных методов micropattern NP-Au фильмов и количественно и наноструктуры и клеточный материал взаимодействий с помощью цифровой обработки изображений.</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

Наноструктурированных материалов с функцией размеров в десятки нанометров повысили производительность нескольких технологий, включая топливные элементы, биосенсоры, биомедицинские устройства покрытий, а также инструменты для доставки лекарств. Нанопористых золота (NP-Au) производства нано-процесса самосборки, является относительно новым материалом, который обладает большой эффективной площадью поверхности, высокой электропроводностью и каталитической активностью. Эти свойства сделали NP-Au привлекательным материалом для научного сообщества. Большинство исследований по NP-Au использовать макро-масштабе образцы и сосредоточить внимание на фундаментальную науку материала и его каталитические и датчик приложений. Макромасштабе образцов ограничить потенциальные NP-Au в миниатюрных систем, в том числе биомедицинских устройств. Для того, чтобы решить эти вопросы, мы изначально описывают два различных метода micropattern NP-Au тонких пленок на жестких носителях. Первый метод использует вручную производства трафаретов для создания масок миллиметрового масштаба NP-Au узоры, Whilе второе метод использует взрывной фотолитографии для формирования рисунка суб-миллиметрового масштаба модели. Как NP-Au тонкой пленки получаются методом распыления процесса осаждения, они совместимы с обычными методами микротехнологий, тем самым поддается легкому интеграции в Microsystems. Эти системы включают электрически адресацией биосенсоров платформ, благодаря высоким эффективная площадь поверхности, электропроводность, и золото-тиольными основе биоконъюгации поверхности. Опишем культуры клеток, иммунных и методы обработки изображений для количественной взаимодействие пр-Au с клетками млекопитающих, который является важным параметром производительность для некоторых биосенсоров. Мы ожидаем, что методы иллюстрируются здесь будет способствовать интеграции НП-Au в платформах на различных масштабах длины и в различных приложениях, в том числе биосенсоров, системы хранения энергии, и катализаторов.

Рисунок 1 очерчиваются основные процедурные шаги, включая создание NP-Au узоры, культивирования клеток, количественной наноструктуры, и характеризующие морфологию клетки. Эластомер трафарета показано на рис 2а (вверху) используется для создания NP-Au моделей показано на ...

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

Мы сообщаем о методах micropattern нанопористых золото тонких пленок с помощью трафаретной печати и фотолитографии, а также методов культуры клеток на микроизготовленном узоров. Кроме того, мы опишем методы анализа изображений, чтобы охарактеризовать морфологию материала и культивируемые клетки с помощью сканирующей электронной и флуоресцентной микроскопии.

Микротехнологий нанопористого Шаблоны золото для сотового материала исследования взаимодействия

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

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Studying Cell Rolling Trajectories on Asymmetric Receptor Patterns

Изучение сотовый Роллинг Траектории на ассиметричные паттерны рецепторов

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

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

Синтез, монтаж, и характеристика монослоя охраняемые пленок золота наночастицы для Белки электрохимии монослоя

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

Millifluidics for Chemical Synthesis and Time-resolved Mechanistic Studies

Millifluidics для химического синтеза и с временным разрешением механистических исследований

Procedures utilizing millifluidic devices for chemical synthesis and time-resolved mechanistic studies are described by taking three examples. In the ...

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

Роман трехмерного течения палаты по изучению устройства хемокинами направлены Экстравазация клеток, циркулирующих в физиологических условиях потока

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

Электронный язык Генерация непрерывные узоры признание за анализа белков

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

Сэндвич-как микросреды, чтобы использовать Cell / Материал взаимодействий

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

Подготовка и Фотоакустическая Анализ клеточных транспортных средств, содержащих Gold наностержней

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

Neonatal Cardiac Scaffolds: Novel Matrices for Regenerative Studies

Новорожденных сердца Каркасы: Новые Матрицы для регенеративных исследований

The only definitive therapy for end stage heart failure is orthotopic heart transplantation.  Each year, it is estimated that more than 100,000 donor ...

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

Синтез функционализированных 10-Нм полимерным покрытием частиц золота для ориентации эндотелия и доставки лекарств

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

Изготовление мультиплексированных искусственных сотовой микроокружения массива

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