Name: large-area scanning probe nanolithography facilitated by automated alignment and its application to substrate fabrication for cell culture studies
Uploaded: 2018-06-12T13:30:00
Duration: 9 min 45 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Large-area Scanning Probe Nanolithography Facilitated by Automated Alignment and Its Application to Substrate Fabrication for Cell Culture Studies at JoVE.com

Os autores reconhecem o apoio financeiro de uma variedade de fontes, incluindo a UK engenharia e Physical Sciences Research Council (concessão de árbitros. EP/K011685/1, EP/K024485/1) e uma bolsa de estudo de pós-graduação para JH; o Leverhulme Trust (RPG-2014-292); o fundo de apoio estratégico institucional do Wellcome Trust (105610/Z/14/Z); o British Council (216196834); e da Universidade de Manchester para uma Universidade de Manchester Research Institute (fundo de escorva da bomba UMRI) e uma bolsa de doutoramento presidencial para assistência técnica de SW. pelo Dr. Andreas Lieb (Nanosurf AG) é reconhecida também com gratidão.

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O algoritmo de alinhamento e o software foram desenvolvidos por e são de propriedade, da Universidade de Manchester. Está disponível para download em http://www.click2go.umip.com/.

Este protocolo serve para fornecer aos usuários uma metodologia conveniente efectuar rapidamente nanolithographic padronização com alta uniformidade e tamanho controlável recurso sobre grandes áreas (cm2). Substratos estes nanopatterns de grande área de rolamento podem ser ainda mais elaborados para uma variedade de aplicações. Uma aplicação importante desta tecnologia é na geração de superfícies de nanofabricated para estudos de interação da pilha-superfície. Este relatório mostra alguns exemplos ilustrativos de cultura celular nesses materiais, demonstrando o controle da morfologia de hMSC por substratos nanofabricated.
O fator fundamental do presente protocolo é a automação do processo de alinhamento (etapa 4) que permite uma produção altamente uniforme e de alta produtividade de recursos em superfícies, até resolução nanoescala, que permite que o ritmo acelerado das experiências da cultura de pilha. A litografia de caneta de polímero realizada usando esse algoritmo de alinhamento é capaz de gerar recursos de nanoescala dentro de aproximadamente 30 min. A reprodutibilidade e a precisão do alinhamento automático e, portanto, a uniformidade das características padronizadas, é no entanto criticamente dependente na qualidade das matrizes sonda que são produzidos (passo 1 e 2). Falhas na sua elaboração que resultam em pontas de prova contundente, quebradas ou falta; como o ar aprisionado bolhas (passo 1.5) ou separação indevida das sondas do mestre (passo 1.8) pode resultar em alinhamento inexato e litografia de má qualidade.
Isso relatado método compartilha uma limitação em comum com outros métodos de alinhamento que dependem de reorientação de força. A determinação exata de quando os testes que estão em contacto com a superfície é limitada pela necessidade de contabilizar as vibrações de fundo causadas pelo ambiente e o movimento da fase de amostra. Em geral, os sensores têm uma sensibilidade de força no regime µN (2 µN neste caso), mas o algoritmo de alinhamento é projetado para apenas registar-se uma força pelo menos 490 µN como contato definitivo entre as sondas e a superfície, para evitar qualquer resul 'falsos positivos' Ting do ruído de fundo. 13 assim, esse método tende a produzir grandes recursos (1-2 µm) desde que as sondas deve estendeu uma distância grande sobre o z-eixo (com uma consequente força superior) para registrar o contato. Para compensar, características menores podem ser geradas, reduzindo o z-eixo distância percorrida durante a etapa de litografia (por exemplo, inserir a configuração de 'Preta' na etapa 5.2.3.2 como 3 µm em vez de 5 µm).
No entanto, mesmo com essa limitação, o algoritmo de automação é capaz de abordar um aspecto crítico na aplicação dos métodos da litografia de digitalização sonda de em paralelo, como alinhamento anteriormente era mais tempo impreciso e exigente etapa na implementação destas técnicas. Esta automação agora muda o passo limitante do processo de fabricação do alinhamento para a litografia escrevendo sozinho. Enquanto este protocolo demonstra a aplicação deste procedimento de alinhamento para o PPL, o quadro poderia ser aplicado a um número de técnicas SPL como lipid-DPN26 e litografia assistida por matriz27 , bem como o potencial futuro catalítico sistemas de sonda. 28

Progresso em nanotecnologia é dependente do desenvolvimento de técnicas capazes de nanoescala características em superfícies de fabricação eficiente e confiável. 1 , 2 no entanto, gerar tal apresenta-se em grandes áreas (vários cm2) confiável e no custo relativamente baixo é uma tarefa não trivial. A maioria das técnicas existentes, derivada da indústria de semicondutores, dependem de fotolitografia ablativa para fabricar materiais 'duras'. Mais recentemente, técnicas litográficas derivadas de microscopia de sonda (SPM) surgiram como uma abordagem conveniente e versátil para a prototipagem rápida de projetos de escala nanométrica. 3 técnicas baseadas em SPM são convenientemente e rapidamente ' escrever ' qualquer padrão definido pelo usuário. O mais conhecido destes é Nanolitografia dip-pen (DPN), pioneira por Mirkin et al.4 , onde uma sonda de varredura é usada como uma 'caneta' para transferir uma 'tinta' molecular para a superfície, produzindo características de uma forma análoga à escrita. Em condições ambientes, como uma sonda é verificada através de uma superfície as moléculas 'tinta' são transferidas para a superfície através de um menisco de água que se forma entre a sonda e a superfície (Figura 1). DPN permite, assim, a deposição de nanolithographic de uma vasta gama de materiais, incluindo materiais 'suaves', tais como polímeros e biomoléculas. 5 técnicas relacionadas usando sondas projetadas com canais para entrega fluida, diversas vezes referido como 'nanopipettes' e 'nano-canetas-tinteiro', também foram relatados. 6 , 7 , 8
O principal obstáculo para uma aplicação mais ampla da litografia SPM-derivado é a taxa de transferência, que requer um tempo excessivamente longo para áreas de centímetro-escala padrão com um único teste. Os primeiros esforços para abordar esta questão enfoca a paralelização de DPN baseada em cantilever, com 'one-dimensional' e 'bidimensional' matrizes de sonda (2D), sendo relatados para a litografia de áreas centímetro de tamanho. 5 , 9 no entanto, esses conjuntos de cantilever são produzidos através de métodos de fabricação relativamente complexa de várias etapas e são relativamente frágil. A invenção da litografia de caneta de polímero (PPL) abordou essa questão, substituindo os padrão SPM cantilevers com uma matriz 2D de sondas de elastômero macio siloxano ligada a uma lâmina de vidro. 10 esta configuração simples sonda diminui significativamente o custo e a complexidade de padronização de grandes áreas, abrindo Nanolitografia para uma ampla gama de aplicações. Essa arquitetura livre do cantilever também foi ampliada para duro-ponta macia-Primavera litografia,11 , que fornece um híbrido de apoio elastomérico macio com pontas de silicone duro dando resolução melhorada em comparação com os padrões produzidos utilizando macio Dicas de elastômero.
Um fator crucial na execução destas tecnologias matriz 2D é que a matriz da sonda deve ser exatamente paralela ao substrato de superfície para que quando é utilizada a litografia, todas as sondas entram em contacto com a superfície simultaneamente. Mesmo um pequeno desalinhamento pode causar uma grande diferença no tamanho do recurso de um lado da matriz para o outro, desde que algumas sondas virá em contacto com a superfície anterior durante a descida da matriz, enquanto outros entrarão em contato mais tarde ou não em todos. 12 alinhamento exato é especialmente importante com PPL devido a deformabilidade das sondas elastômero macio, onde as sondas entrar em contato com a superfície anterior serão compactadas, deixando uma pegada maior na superfície.
Os primeiros trabalhos na PPL empregado inspeção puramente visual para orientar o processo de alinhamento, usando uma câmera montada acima da matriz para observar a deformação das sondas piramidais, como eles foram postos em contacto com a superfície. 10 alinhamento foi julgado por observar de que lado das sondas entrou em contato com a superfície primeiro, em seguida, ajustar o ângulo e repetindo o procedimento de forma iterativa, até que a diferença de contato de cada lado da sonda foi indistinguíveis a olho. Como este procedimento de alinhamento baseia-se na inspeção visual subjetiva pelo operador, a reprodutibilidade é baixa.
Posteriormente, foi desenvolvida uma abordagem mais objetiva, que consiste de um sensor de força montado sob o substrato para medir a força aplicada ao contato das sondas na superfície. 12 alinhamento foi alcançado assim, ajustando os ângulos de inclinação para maximizar a força exercida, que indicou que todas as sondas foram simultaneamente em contato. Esse método mostrou que o alinhamento de 0,004 ° do paralelo de superfície era possível. Esta 'força gabarito nivelamento' agora foi implementado em sistemas totalmente automatizados em dois relatórios independentes. 13 , 14 tanto usar uma tríade de sensores de força montado sob o substrato ou acima a matriz e medir a quantidade de força exercida sobre o contato entre as matrizes de sonda e a superfície. Estes sistemas dão alta precisão, relatando desalinhamentos de ≤0.001 ° sobre uma escala de comprimento de 1 cm,14 ou ≤ 0.0003 ° 1.4 cm.13 estes sistemas de alinhamento automático também fornecem grandes economias em tempo operador e geral tempo levado para completar o processo de litografia.
Uma aplicação importante da elevado-produção fabricação superfície ativada por esta tecnologia é a geração de substratos de cultura de células. Agora está bem estabelecido que fenótipo celular pode ser manipulado, controlando a interação inicial entre células e características da superfície, e que este pode ser reforçada em nanoescala. 15 especificamente, digitalização métodos de litografia de sonda tem demonstrados ser um método fácil para produzir uma variedade de superfícies de nanofabricated para tais experiências de cultura de células. 16 por exemplo, superfícies apresentando padrões de escala nanométrica de monocamadas auto montadas e matriz extracelular proteínas modeladas pelo PPL e DPN foram usadas para estudar o potencial de materiais nano-modificado em material induziu a diferenciação de células-tronco. 17
Este protocolo descreve a utilização de um sistema de microscópio (AFM) de força atômica modificado que permite grande área PPL. Detalhamos a detecção de força usando vários sensores de força como meios de determinar a sonda-superfície contato, juntamente com um algoritmo que automatiza o processo iterativo de alinhamento. Functionalization subsequente desses padrões com a fibronectina de proteínas da matriz extracelular e a cultura de células-tronco mesenquimais humanas (hMSC) são descritos, como uma demonstração de superfícies PPL-fabricadas aplicado para cultura de células.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>Equipment</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>FlexAFM mounted on a motorised 5-axis (XYZ&#920;&#934;) translation and goniometer stage</td>
			<td>NanoSurf</td>
			<td>P40008</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>AFM control software</td>
			<td>NanoSurf</td>
			<td>C3000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Engraving pen</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>Z225568</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Plasma Cleaner</td>
			<td>Harrick plasma</td>
			<td>PDC-32G-2</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PlasmaFlo</td>
			<td>Harrick plasma</td>
			<td>PDC-FMG-2</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Economy Dry Oxygen Service Pump</td>
			<td>Harrick plasma</td>
			<td>PDC-OPE-2</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tube Rotator</td>
			<td>Stuart</td>
			<td>SB3</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Vacuum Desiccator</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific</td>
			<td>5311-0250</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Milli-Q Water Purification System</td>
			<td>Merck Millipore</td>
			<td>ZRXQ015WW</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Modular Humidity Generator</td>
			<td>proUmid</td>
			<td>MHG32</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Proline Plus Pipette 100-1000 &#181;L</td>
			<td>Sartorius</td>
			<td>728070</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Silicon masters</td>
			<td>NIL Technology</td>
			<td>custom-made</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Upright snapshot fluorescence microscope</td>
			<td>Olympus</td>
			<td>BX51</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Microscope objectives</td>
			<td>Olympus</td>
			<td>10x and 60x UPlan FLN &#8734;/-/FN 26.5</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Upright bright field microscope</td>
			<td>Leica</td>
			<td>DM 2500M</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ultrasonicator</td>
			<td>Ultrawave Ltd.</td>
			<td>U95</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Spreadsheet for recording and intepreting automated alignment results</td>
			<td>Microsoft</td>
			<td>Excel</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Reagent</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>2-propanol</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>34863</td>
			<td>FLAMMABLE</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Microscope Sildes, Clear, Ground</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific</td>
			<td>451000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>(7&#8211;8% vinylmethylsiloxane)-dimethylsiloxane copolymer, trimethylsiloxy-terminated</td>
			<td>Gelest</td>
			<td>VDT-731</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1,3,5,7-tetramethyl-1,3,5,7-tetravinylcyclotetrasiloxane</td>
			<td>Gelest</td>
			<td>SIT7900.0</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Platinum(0)-1,3-divinyl-1,1,3,3-tetramethyldisiloxane complex solution</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>479527</td>
			<td>HARMFUL, TOXIC</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>(25&#8211;35% methylhydrosiloxane)-dimethylsiloxane copolymer, trimethylsiloxane-terminated</td>
			<td>Gelest</td>
			<td>HMS-301</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Weigh Boat 100 mL</td>
			<td>Scientific Laboratory Supplies</td>
			<td>BALI828</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pasteur pipette</td>
			<td>Appleton Woods</td>
			<td>KS230</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Petri dish</td>
			<td>SARSTEDT</td>
			<td>82.1473</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Razor blade</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific</td>
			<td>ST10-031T</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Adhesive Carbon Tape</td>
			<td>Agar scientific</td>
			<td>AGG3939</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>16-Mercaptohexadecanoic acid</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>448303-1G</td>
			<td>HARMFUL, TOXIC</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ethanol</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>34852</td>
			<td>FLAMMABLE</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Gold coated microscope slide</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>643203</td>
			<td>Once opened gold will remain reactive to thiols for at least 1 month</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Thiourea</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>T8656</td>
			<td>HARMFUL, TOXIC</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Iron(III) nitrate nonahydrate</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>529303</td>
			<td>HARMFUL, TOXIC</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hydrochloric acid</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>84415</td>
			<td>HARMFUL, TOXIC</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>(11-Mercaptoundecyl)hexa(ethylene glycol)</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>675105</td>
			<td>HARMFUL, TOXIC</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fibronectin from human plasma</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>F0895</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cobalt(II) nitrate hexahydrate</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>203106</td>
			<td>HARMFUL, TOXIC</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dulbecco&#8217;s Phosphate Buffered Saline</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>D8537</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MSCGM Mesenchymal Stem Cell Growth Medium</td>
			<td>Lonza UK</td>
			<td>PT-3001</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Human Mesenchymal Stem Cells</td>
			<td>Lonza UK</td>
			<td>PT-2501</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Trypsin-EDTA</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>T4174</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Heraeus Multifuge X1 Centrifuge</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific</td>
			<td>75004210</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CELLSTAR Centrifuge Tubes</td>
			<td>Greiner Bio-One</td>
			<td>188261</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Paraformaldehyde</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>P/0840/53</td>
			<td>HARMFUL, TOXIC</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Alexa Fluor 488 Phalloidin</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific</td>
			<td>A12379</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Triton X-100</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>T8787</td>
			<td>&#34;Detergent&#34; in manuscript</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>VECTASHIELD Antifade Mounting Medium with DAPI</td>
			<td>Vector Laboratories</td>
			<td>H-1200</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Rabbit anti-fibronectin antibody</td>
			<td>Abcam</td>
			<td>ab2413</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Goat anti-Rabbit IgG (H+L) Secondary Antibody, Alexa Fluor 594</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific</td>
			<td>R37117</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Bovine Serum Albumin</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>A3912</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>12-well plate</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific</td>
			<td>10253041</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>T75 tissue culture flask</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific</td>
			<td>10790113</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>cantilever</td>
			<td>BudgetSensor</td>
			<td>ContAl-G</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

large-area scanning probe nanolithography facilitated by automated alignment and its application to substrate fabrication for cell culture studies

Sonda de microscopia permitiu a criação de uma variedade de métodos para a fabricação de cima para baixo ('aditivo') construtiva das características de escala nanométrica. Historicamente, uma grande desvantagem de varredura de sonda litografia foi a intrinsecamente baixa taxa de transferência de sistemas da sonda única. Isto já foi abordado pelo uso de matrizes de várias sondas para habilitar Nanolitografia maior taxa de transferência. Para implementar tal Nanolitografia em paralelo, o alinhamento preciso de matrizes de sonda com a superfície do substrato é vital, para que todas as sondas fazem contato com a superfície simultaneamente quando padronização litográfica começa. Este protocolo descreve a utilização de litografia de caneta de polímero para produzir características da escala nanométrica sobre áreas centímetro de tamanho, facilitadas pelo uso de um algoritmo para o alinhamento rápido, preciso e automatizado de matrizes de sonda. Aqui, Nanolitografia de tióis em substratos de ouro demonstra a geração de recursos com alta uniformidade. Esses padrões são então acrescidos com fibronectina para uso no contexto dos estudos de morfologia de células de superfície-dirigido.

Para verificar se o alinhamento automático tinha sido bem sucedido, foram examinados os gráficos plotados a partir dos dados de alinhamento (na planilha da etapa 4.8). Onde o processo de alinhamento tinha sido bem sucedido as duas parcelas, correspondentes ao ângulo pelo qual o estágio de amostra tem sido inclinado ao longo dos eixos θ e φ, mostraram uma série de subindo e descendo os pontos de dados. Em cada um dos lotes, dois ajustes lineares dos pontos de dados mostraram um intersect bem-definidos "pico", indicando o máximo z-extensão e o ângulo correspondente no qual alinhamento foi alcançado (Figura 4A e 4B). Este processo é repetido quatro vezes (ou seja, duas vezes para cada eixo) e plotados como um conjunto de quatro coordenadas. A interseção de cada par de coordenadas, portanto, mostra os ângulos total ideal (Figura 4). 13 em casos onde o alinhamento não foi bem sucedido, pode-se observar que sua correspondente θ e φ ângulo parcelas não dá ataques linear de boa qualidade, ou não se interceptam (Figura 5). Tais alinhamentos falhados são tipicamente como resultado as matrizes sendo indevidamente aparadas ou montado no suporte da sonda (etapas 1.7, 1.8 e 2.2). Nestes casos, as matrizes foram descartadas e um novo preparado e montado (etapas 1 e 2), e o processo de alinhamento repetido (passo 4).
Alinhamento bem sucedido e a litografia com MHA por PPL, substratos de ouro estampados foram então fotografados usando microscopia de força lateral para examinar se o depoimento tinha ocorrido. Um exame de área maior da superfície impressa também foi conduzido por microscopia óptica de substratos após condicionamento do ouro não protegido pelo tiol depositado (Figura 6 e Figura 7). No entanto, os padrões gravados não podem ser usados para mais functionalization e só devem ser usados para confirmar a padronização em amostras representativas de um lote de substratos de superfície impressos. Se os padrões gravados mostram áreas em branco correspondente ao baias individuais (Figura 8), este resultado indica que a produção de matrizes de sonda não foi feita com sucesso, e que algumas sondas são danificados ou ausentes. Esta homogeneidade das sondas pode ser devido ao uso de um velho mestre onde o revestimento perfluorados desgastou fora (etapa 1.3), resultando em algumas sondas sendo arrancadas quando a matriz é separadoda do mestre. Nestes casos, deve ser usado um novo mestre. O resultado também pode ser devido à presença de ar bolhas preso entre o vidro de apoio e o mestre (passo 1.5), ou se a matriz de sonda não foi limpa separada do mestre após a cura (passo 1.8).
Imagens de microscopia fluorescente das superfícies fibronectina acrescida hMSCs incubadas foram também coletados (Figura 9). Em geral, todos os substratos foram estáveis dentro do ambiente de cultura em vitro e as células se adere e adaptaram a sua morfologia para os padrões impressos em caso de menor isolada 20x20 a variedade de recursos.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56967/56967fig1.jpg"> Figura 1. Representação esquemática da litografia de caneta de polímero mostrando tinta molecular transporte através de um menisco de água na ponta da sonda. (A) vista lateral e (B) superior vista da matriz de polímero caneta indicam que quando a matriz de sonda e o substrato de superfície são totalmente alinhadas, todas as sondas entrem em contacto com a superfície simultaneamente, resultando em litografia em paralelo. <a href="https://cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/56967/56967fig1large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56967/56967fig2.jpg"> Figura 2. Diagrama esquemático da litografia de polímero caneta conjunto cima (A) vista lateral expandido conjunto experimental onde a matriz preparada sonda é anexada para sondar o titular e montada para o scanner de AFM. O substrato é colocado no palco, abaixo da qual estão localizados os três força sensores. (B) uma representação da instrumentação montada, mostrando a cabeça de varredura AFM em relação à fase de amostra. Vista de (C) inferior mostrando a localização do sensor de força. <a href="https://cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/56967/56967fig2large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56967/56967fig3.jpg"> Figura 3. Representação esquemática representando o programa de espectroscopia para o procedimento de alinhamento. O scanner AFM é definido para mover as sondas em direção a amostra por uma distância de 10 µm dentro de 100 ms, realizada na posição para 250 ms, seguido de uma retração de 10 µm dentro de 100 ms e mantidos durante 250 ms na posição retraída. O movimento é então repetido durante todo o processo de alinhamento. <a href="https://cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/56967/56967fig3large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56967/56967fig4.jpg"> Figura 4. Gráficos ilustrando um alinhamento sucesso. Gráficos de posição de z contra os ângulos de inclinação (A) θ e φ (B) para um alinhamento bem sucedido, onde ● indica valores reais medidos e + indica o melhor encaixam com o método de mínimos quadrados. (C) gráfico de φ contra θ montado ângulos com os quatro pontos onde o z-posição máximo foi alcançado. O ponto de interseção marcado é o ângulo de inclinação ideal final em ambos os eixos. <a href="https://cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/56967/56967fig4large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56967/56967fig5.jpg"> Figura 5. Gráficos ilustrando um alinhamento malsucedido. Gráficos de posição de z contra os ângulos de inclinação (A) θ e φ (B) para um alinhamento malsucedido, onde ● indica valores reais medidos e + indica o melhor encaixam com o método de mínimos quadrados. (C) gráfico de φ contra θ montado ângulos com os quatro pontos onde o z-posição máximo foi alcançado. Não optima clara ou ponto de interseção são observados e, portanto, os ângulos de alinhamento ideal não são resolvidos. <a href="https://cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/56967/56967fig5large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56967/56967fig6.jpg"> Figura 6. Microscopia óptica ilustrativa e imagens de microscopia de força atômica de substratos de ouro que foram estampados com MHA as matrizes de PPL alinhados e então gravados. (A) e (B) são imagens de microscopia óptica sequencialmente ampliada dos padrões gravados; (C) é uma imagem de topografia AFM de uma grade única de padrões. <a href="https://cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/56967/56967fig6large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>
<img alt="Figure 7" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56967/56967fig7.jpg"> Figura 7. Imagens de microscopia óptica ilustrativos de substratos de ouro que foram estampados com MHA as matrizes de PPL alinhados e então gravados. (A) e (B) são imagens de microscopia óptica sequencialmente ampliada dos padrões jateados e (C) é uma imagem de ampliação inferior que mostra grande área padrões homogêneos. <a href="https://cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/56967/56967fig7large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>
<img alt="Figure 8" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56967/56967fig8.jpg"> Figura 8. Imagem de microscopia óptica ilustrativos de um substrato de ouro que foi desigual estampado com MHA e então gravado. Os padrões pretendidos (constantes o baixo-relevo) estavam repetindo grades de 20 linhas de ponto dispostas em 20 linhas, com cada duas linhas produzidas aumentando o z-extensão no eixo 1 µm (variando de 5 a-5 µm). Pode ser visto que em algumas áreas não padrões são gerados, devido à falta de sondas nesses locais. Nas áreas onde apenas duas linhas de pontos são produzidas, este resultado indica que a sonda está presente, mas não é da mesma altura como o pleno funcionamento de sondas, então único depósito apresenta quando a matriz é estendida para o completo z-distância do eixo. Nesta imagem, o contraste foi deliberadamente alterado para permitir a observação das áreas parcialmente impressas. <a href="https://cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/56967/56967fig8large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>
<img alt="Figure 9" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56967/56967fig9.jpg"> Figura 9. Imagens de microscopia de epifluorescência de hMSCs cultivadas sobre as matrizes de fibronectina modeladas por PPL. (A) e (B) são imagens de alta ampliação mostrando células individuais. (C) mostra um padrão de exemplo da matriz sem um aderente de fibronectina celular e (D) é uma imagem de campo largo das células cultivadas em um arranjo de grade (um esquema do padrão impresso também consta o embutimento). As células são coradas para mostrar a fibronectina (vermelho), F-Actina (verde) e núcleo (azul) de células. <a href="https://cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/56967/56967fig9large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>

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Large-area Scanning Probe Nanolithography Facilitated by Automated Alignment and Its Application to Substrate Fabrication for Cell Culture Studies

Aqui nós apresentamos um protocolo para área ampla varredura sonda Nanolitografia habilitado pelo alinhamento iterativo de matrizes de sonda, bem como a utilização de padrões de litografia para estudos de interação da pilha-superfície.

Grande área varredura sonda Nanolitografia facilitada pelo alinhamento automatizado e sua aplicação para fabricação de substrato para estudos de cultura celular

Scanning probe microscopy has enabled the creation of a variety of methods for the constructive (&#39;additive&#39;) top-down fabrication of ...

Research

JoVE Journal

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Bioengenharia

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