Name: microfabrication of nanoporous gold patterns for cell-material interaction studies
Uploaded: 2013-07-15T12:00:00
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O. Kurtulus y D. Dimlioglu el apoyo de un laboratorio de investigación Comisiones Award Program de la Universidad de California 12-LR-237197. P. Daggumati con el apoyo de la Universidad de California Davis, las inversiones en investigación en el (RISE), Premio de Ciencias e Ingeniería. CA Chapman con el apoyo de un Departamento de Áreas de Asistencia Graduados de Educación de Beca Nacional de Necesidad. Este trabajo fue apoyado por el Programa UC Lab Comisiones de Investigación, Universidad de California en Davis RISE y UC Davis Facultad de Ingeniería de los fondos de puesta en marcha.

1. Nanoporosa Fabrication Oro <ol><li> Sustratos limpios en solución Piranha <ol><li> Añadir 25 ml de peróxido de hidrógeno (30%) a 100 ml de ácido sulfúrico (96%) en una cubeta de cristalización y se calienta la mezcla a 65 ° C sobre una placa calefactora. PRECAUCIÓN: Los líquidos son sumamente corrosivo y debe manejarse con cuidado. La solución gastada no se debe almacenar en un contenedor sellado, ya que puede explotar. </li><li> Place de 1 pulgada por portaobjetos de 3 pulgadas en la mezcla utilizando p...

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	<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. 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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. 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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>

Demostramos dos técnicas diferentes para micropatrón np-Au películas para expandir el uso de estas películas en microsistemas y los estudios biológicos. Oro-recubrimiento por pulverización catódica y la plata es un método versátil para crear patrones de NP-Au, como pulverización catódica es compatible con procesos convencionales de microfabricación y la composición de la aleación y el grosor se puede controlar fácilmente mediante la variación de las potencias pistola de pulverización individuales (para ...

<p class="jove_content"&gt; Los materiales con características de nano-escala han mostrado prometedores en la mejora de varias aplicaciones, como las pilas de combustible<sup&gt; 1</sup&gt;, Sensores<sup&gt; 2,3</sup&gt;, Y dispositivos biomédicos<sup&gt; 4,5</sup&gt;. Un material relativamente nuevo es oro nanoporoso (NP-Au), que es producida por un proceso de auto-ensamblaje escala nano. El precursor de NP-Au es una aleación de oro que más comúnmente se compone de plata en 60% a 80% en porcentaje atómico. En pocas palabras, la nanoestructura de poro abierto característica es el resultado de la reordenación de los átomos de oro en racimos como la plata se disuelve por un ácido fuerte (<em&gt; Por ejemplo,</em&gt; Ácido nítrico al 70%) o bajo un potencial electroquímico<sup&gt; 6-8</sup&gt;. Np-Au beneficios de varios atributos deseables, incluyendo el área de gran superficie efectiva, alta conductividad eléctrica, las técnicas bien establecidas funcionalización de la superficie, y la biocompatibilidad<sup&gt; 9</sup&gt;. A pesar de que se ha producido una rápida expansión de los estudios sobre np-Au, la mayoría de ellos se centran en las propiedades mecánicas de np-Au<sup&gt; 10,11</sup&gt;, La actividad catalítica<sup&gt; 12</sup&gt;, Y el rendimiento de detección biomolecular<sup&gt; 13-15</sup&gt;. Mientras que los atributos deseables son altamente útiles para varias herramientas biomédicas<sup&gt; 16,17</sup&gt;, Las aplicaciones en esta área han sido limitados. Una posible razón para esto es que la mayoría de los estudios han utilizado predominantemente muestras macro escala (<em&gt; Por ejemplo,</em&gt; Hojas, láminas, y lingotes) y las técnicas para la incorporación de NP-Au en los sistemas miniaturizados han permanecido inadecuada. De hecho, hay sólo un puñado de ejemplos de la utilización de técnicas de microfabricación convencionales que emplean películas np-Au<sup&gt; 16-20</sup&gt;. Con el advenimiento de la tecnología de la miniaturización y la necesidad de nuevas herramientas biomédicas, se ha convertido en esencial para ser capaz de integrar nuevos materiales en los dispositivos. Esto normalmente requiere que los materiales pueden ser depositados y se modela con las técnicas convencionales de microfabricación. Además, es comúnmente necesario para evaluar la biocompatibilidad de un nuevo material rápida cuantificación de las interacciones célula-materiales. El objetivo de este trabajo es demostrar las técnicas básicas para micropatrón np-Au películas y cuantificar tanto nanoestructura y las interacciones célula-material a través de procesamiento de imagen digital.</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

Los materiales nanoestructurados con tamaños de la característica en decenas de nanómetros han mejorado el rendimiento de varias tecnologías, como las pilas de combustible, biosensores, recubrimientos de dispositivos biomédicos, y las herramientas de administración de fármacos. Oro nanoporosa (np-Au), producida por un proceso de auto-ensamblaje escala nano, es un material relativamente nuevo que presenta gran área efectiva de superficie, alta conductividad eléctrica y la actividad catalítica. Estas propiedades han hecho np-Au un material atractivo para la comunidad científica. La mayoría de los estudios sobre np-Au emplean muestras macro-escala, y se centran en la ciencia fundamental de sus aplicaciones catalíticas y el sensor de material y. Las muestras de macro escala limitan el potencial de np-Au en sistemas miniaturizados, como dispositivos biomédicos. Para hacer frente a estos problemas, que inicialmente describen dos métodos diferentes para micropatrón películas delgadas np-Au sobre sustratos rígidos. El primer método emplea máscaras plantilla manualmente producidos para la creación a escala milimétrica patrones np-Au, while el segundo método utiliza fotolitografía despegue de modelado modelo submilimétrica escala. Como las películas delgadas np-Au se obtienen por el proceso de deposición por pulverización catódica, que son compatibles con las técnicas de microfabricación convencionales, de este modo susceptibles de fácil integración en microsistemas. Estos sistemas incluyen eléctricamente-direccionables plataformas de biosensores que se benefician de área de alta superficie efectiva, conductividad eléctrica, y bioconjugación superficie-tiol-basado en el oro. Se describe el cultivo de células, inmunotinción, y las técnicas de procesamiento de imágenes para cuantificar la interacción de NP-Au con células de mamíferos, que es un parámetro de rendimiento importante para algunos biosensores. Esperamos que las técnicas ilustradas aquí ayudarán a la integración de np-Au en plataformas a diferentes escalas de longitud y en numerosas aplicaciones, como biosensores, sistemas de almacenamiento de energía, y los catalizadores.

La figura 1 resume las principales etapas del procedimiento, incluida la creación de los patrones np-Au, el cultivo de células, la cuantificación de la nanoestructura, y caracterización de morfologías celulares. La plantilla elastómero se muestra en la Figura 2a (parte superior) se utiliza para la creación de los patrones de NP-Au que se muestran en las imágenes debajo. Figura 2b es una fotografía de la embarcación porcelana para especímenes de procesamiento ...

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Microfabrication of Nanoporous Gold Patterns for Cell-material Interaction Studies

Se presenta en las técnicas a micropatrón nanoporoso películas delgadas de oro a través de la impresión y la fotolitografía plantilla, así como los métodos a células de cultivo en los patrones de microfabricados. Además, se describen los métodos de análisis de imágenes para caracterizar la morfología de las células cultivadas utilizando electrónica de barrido y técnicas de microscopía de fluorescencia y de material.

Microfabricación de los patrones de oro Nanoporous de Estudios de interacción célula-materiales

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

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