Name: focused ion beam lithography to etch nano-architectures into microelectrodes
Uploaded: 2020-01-19T12:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Focused Ion Beam Lithography to Etch Nano-architectures into Microelectrodes at JoVE.com

تم دعم هذه الدراسة من قبل أداره الولايات المتحدة الامريكيه لشؤون المحاربين القدامى جوائز خدمه البحث والتطوير لأعاده التاهيل: #RX001664-01A1 (هيئه التنمية المجتمعية-1 ، Ereifej) و #RX002628-01A1 (د-2 ، Ereifej). ولا تمثل المحتويات اراء الاداره الامريكيه لشؤون قدامي المحاربين أو حكومة الولايات المتحدة. ويود المؤلفون ان يشكروا شركه فاي (الآن جزء من العلوم الحرارية العلمية) لمساعده الموظفين واستخدام الاجهزه ، والتي ساعدت في تطوير البرامج النصية المستخدمة في هذا البحث.

ملاحظه: قم بالخطوات التالية اثناء ارتداء معدات الحماية الشخصية المناسبة ، مثل معطف المختبر والقفازات.
1. تصاعد غير وظيفية السيليكون المسبار لتركيز الشعاع الأيوني (الاكذوبه) الطباعة الحجرية
ملاحظه: لاجراء كامل يصف تلفيق رقاقه سوي مع تحقيقات 1,000 ، يرجى الرجوع إل...

ويستخدم بروتوكول التصنيع المبين هنا التخطيط الحجري المركز لشعاع الأيونات بشكل فعال والتكرار حفر النانو المعمارية في سطح الأقطاب المجهرية أحاديه الساق السيليكون غير الوظيفية والوظيفية. يركز شعاع الأيون (الاكذوبه) الطباعة الحجرية يسمح للاستئصال الانتقائي للسطح الركيزة باستخدام شعاع الأ...

الأقطاب المجهرية الداخلية (IME) هي أقطاب الغازية التي توفر وسيله للتفاعل المباشر بين الاجهزه الخارجية والسكان الخلايا العصبية داخل القشرة المخية1,2. هذه التكنولوجيا هي أداه لا تقدر بثمن لتسجيل إمكانات العمل العصبية لتحسين قدره العلماء علي استكشاف وظيفة الخلايا العصبية ، والفهم المسبق للامراض العصبية وتطوير العلاجات المحتملة. القطب المجهري الداخلي ، المستخدم كجزء من أنظمه واجهه اله الدماغ (BMI) ، تمكن من تسجيل إمكانات العمل من مجموعه فرديه أو صغيره من الخلايا العصبية للكشف عن النوايا الحركية التي يمكن استخدامها لإنتاج المخرجات الوظيفية3. في الواقع, وقد استخدمت أنظمه مؤشر كتله الجسم بنجاح لأغراض الاصطناعية والعلاجية, مثل السيطرة علي إيقاع حسي المكتسبة لتشغيل مؤشر الكمبيوتر في المرضي الذين يعانون من التصلب الجانبي الضموري (ALS)4 وإصابات الحبل الشوكي5 واستعاده الحركة في الناس يعانون من رباعي المزمنة6
لسوء الحظ ، غالبا ما تفشل imes لتسجيل باستمرار مع مرور الوقت بسبب عده طرق الفشل التي تشمل العوامل الميكانيكية والبيولوجية والمادية7،8. الاستجابة التهابيه العصبية التي تحدث بعد غرس القطب الكهربائي ويعتقد ان يكون تحديا كبيرا المساهمة في فشل القطب9,10,11,12,13,14. وبدات استجابه التهابات العصبية خلال الادراج الاولي لل IME الذي يقطع حاجز الدم في الدماغ, الاضرار المحلية الدماغ حمه ويعطل الشبكات العصبية والعصبية15,16. وتتميز هذه الاستجابة الحاده من خلال تفعيل الخلايا الدبقيه (ميكروليا/الضامة و astrocytes) ، والتي تطلق الجزيئات الموالية للالتهابات والسمية العصبية حول موقع زرع17،18،19،20. يؤدي التنشيط المزمن للخلايا الدليج إلى تفاعل الجسم الخارجي الذي يتميز بتشكيل ندبه غليال التي تعزل القطب عن انسجه المخ الصحية7،9،12،13،17،21،22. في نهاية المطاف ، وعرقله قدره القطب لتسجيل إمكانات العمل العصبية ، وذلك بسبب الحاجز المادي بين القطب والخلايا العصبية وانحطاط وموت الخلايا العصبية23،24،25.
وقد ادي الفشل المبكر لأقطاب مجهريه داخل الشركات إلى اجراء بحوث كبيره في تطوير أقطاب الجيل القادم ، مع التركيز علي الاستراتيجيات البيولوجية26،27،28،29،30. ومن الاهميه بمكان بالنسبة للبروتوكول الموصوف هنا ، هو استخدام الهندسة المعمارية نانو كفئة من التعديلات السطحية الحيوية ل IMEs31. وقد ثبت ان الأسطح محاكاة الهندسة المعمارية للبيئة الطبيعية في البيئة الحيوية لديها استجابه محسنه بيومتوافق32،33،34،35،36. وهكذا ، فان فرضيه مقنعه هذا البروتوكول هو ان الانقطاع بين الهندسة المعمارية الخام من انسجه المخ والهندسة المعمارية علي نحو سلس من الأقطاب المجهرية داخل الاوعيه الدقيقة قد تسهم في التهاب العصبي والمزمن استجابه الجسم الأجنبي لزرع IMEs (للمراجعة الكاملة تشير إلى كيم etal. وقد سبق لنا ان أظهرت ان استخدام ميزات الهندسة المعمارية نانو مماثله لهندسه مصفوفة الدماغ خارج الخلية يقلل من العلامات التهابيه تموت من الخلايا المستزرعة علي ركائز نانو المعمارية ، مقارنه أسطح التحكم المسطحة في كل من المختبر والنماذج السابقة فيفو من التهاب العصبي37،38. وعلاوة علي ذلك ، لقد أظهرنا تطبيق الاشعه الايونيه المركزة (الاكذوبه) الطباعة الحجرية لحفر نانو المعمارية مباشره علي تحقيقات السيليكون ادي إلى زيادة كبيره في القدرة علي البقاء العصبية وانخفاض التعبير عن الجينات الموالية للالتهابات من الحيوانية مزروع مع تحقيقات العمارة نانو مقارنهمع مجموعه ال ولذلك ، فان الغرض من البروتوكول المعروض هنا هو وصف استخدام الطباعة الحجرية المؤسسية لحفر الهندسة النانويه علي الاجهزه المجهرية المصنعة داخل القطب الصناعي. تم تصميم هذا البروتوكول لحفر ميزات الحجم نانو الهندسة المعمارية في أسطح السيليكون من السيقان المجهرية داخل القطب باستخدام كل من العمليات اليه واليدوية. هذه الطرق غير معقده ، قابله للتكرار ، ويمكن بالتاكيد ان الأمثل لمواد الجهاز المختلفة والاحجام ميزه المطلوب.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>16-Channel ZIF-Clip Headstage</td>
			<td>Tucker Davis Technologies</td>
			<td>ZC16</td>
			<td>The headstage and headstage holder may need to be changed, depending on the electrode used. <a href="https://www.tdt.com/zif-clip-digital-headstages.html" target="_blank">https://www.tdt.com/zif-clip-digital-headstages.html</a></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1-meter cable, ALL spring wrapped</td>
			<td>Thomas Scientific</td>
			<td>1213F04</td>
			<td>Any non treated petri dish will suffice. <a href="https://www.thomassci.com/Laboratory-Supplies/Cell-Culture-Dishes/_/Non-Treated-Petri-Dishes?q=petri%20dish%20cell%20culture" target="_blank">https://www.thomassci.com/Laboratory-Supplies/Cell-Culture-Dishes/_/Non-Treated-Petri-Dishes?q=petri%20dish%20cell%20culture</a></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>32-Channel ZIF-Clip Headstage Holder</td>
			<td>Tucker Davis Technologies</td>
			<td>Z-ROD32</td>
			<td>The headstage and headstage holder may need to be changed, depending on the electrode used. <a href="https://www.tdt.com/zif-clip-digital-headstages.html" target="_blank">https://www.tdt.com/zif-clip-digital-headstages.html</a></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Acetone, Thinner/Extender/Cleaner, 30ml</td>
			<td>Ted Pella</td>
			<td>16023</td>
			<td><a href="https://www.tedpella.com/SEMmisc_html/SEMpaint.htm#anchor16062" target="_blank">https://www.tedpella.com/SEMmisc_html/SEMpaint.htm#anchor16062</a></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Baby-Mixter Hemostat</td>
			<td>Fine Science Tools</td>
			<td>13013-14</td>
			<td>Any curved hemostat will suffice. <a href="https://www.finescience.com/en-US/Products/Forceps-Hemostats/Hemostats/Baby-Mixter-Hemostat" target="_blank">https://www.finescience.com/en-US/Products/Forceps-Hemostats/Hemostats/Baby-Mixter-Hemostat</a></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Carbon Conductive Tape, Double Coated</td>
			<td>Ted Pella</td>
			<td>16084-7</td>
			<td>The protocol suggested three options for mounting the functional electrode to the aluminum stub (copper or carbon conductive tape or a low profile clip. We utilized the carbon conductive tape in our study. <a href="https://www.tedpella.com/semmisc_html/semadhes.htm" target="_blank">https://www.tedpella.com/semmisc_html/semadhes.htm</a></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Corning Costar Not Treated Multiple Well Plates - 6 well</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>CLS3736-100EA</td>
			<td>Any non-treated 6 well plate will suffice. <a href="https://www.sigmaaldrich.com/catalog/substance/corningcostarnottreatedmultiplewellplates1234598765" target="_blank">https://www.sigmaaldrich.com/catalog/substance/</a></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dumont #5 Fine Forceps</td>
			<td>Fine Science Tools</td>
			<td>11251-30</td>
			<td>Either this fine forceps or the vacuum pump will suffice. <a href="https://www.finescience.com/en-US/Products/Forceps-Hemostats/Dumont-Forceps/Dumont-5-Forceps/11251-30" target="_blank">https://www.finescience.com/en-US/Products/Forceps-Hemostats/Dumont-Forceps/Dumont-5-Forceps/11251-30</a></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ethanol, 190 proof (95%), USP, Decon Labs</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>22-032-600</td>
			<td>Any 95% ethanol will suffice. <a href="https://www.fishersci.com/shop/products/ethanol-190-proof-95-usp-decon-labs-10/22032600" target="_blank">https://www.fishersci.com/shop/products/ethanol-190-proof-95-usp-decon-labs-10/22032600</a></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Falcon Cell Strainer</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>08-771-1</td>
			<td><a href="https://www.fishersci.com/shop/products/falcon-cell-strainers-4/087711" target="_blank">https://www.fishersci.com/shop/products/falcon-cell-strainers-4/087711</a></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>FEI, Tescan, Zeiss (also for Philips, Leo, Cambridge, Leica, CamScan), aluminum, grooved edge, &#216;32mm</td>
			<td>Ted Pella</td>
			<td>16148</td>
			<td>Depending on the SEM machine used, you may need a different size stub. <a href="https://www.tedpella.com/SEM_html/SEMpinmount.htm#_16180" target="_blank">https://www.tedpella.com/SEM_html/SEMpinmount.htm#_16180</a></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fisherbrand Aluminum Foil, Standard-gauge roll</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>01-213-101</td>
			<td>Any aluminum foil will suffice. <a href="https://www.fishersci.com/shop/products/fisherbrand-aluminum-foil-7/p-306250" target="_blank">https://www.fishersci.com/shop/products/fisherbrand-aluminum-foil-7/p-306250</a></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fisherbrand Low- and Tall-Form PTFE Evaporating Dishes</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>02-617-149</td>
			<td>Any Teflon plate will suffice, this is used to dry the probes after washing on a surface they will not stick onto. <a href="https://www.fishersci.com/shop/products/fisherbrand-low-tall-form-ptfe-evaporating-dishes-12/p-88552" target="_blank">https://www.fishersci.com/shop/products/fisherbrand-low-tall-form-ptfe-evaporating-dishes-12/p-88552</a></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Michigan-style silicon functional electrode</td>
			<td>NeuroNexus</td>
			<td>A1x16-3mm-100-177</td>
			<td><a href="http://neuronexus.com/electrode-array/a1x16-3mm-100-177/" target="_blank">http://neuronexus.com/electrode-array/a1x16-3mm-100-177/</a></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Model 1772 Universal holder</td>
			<td>KOPF</td>
			<td>Model 1772</td>
			<td>Other stereotaxic frames and accessories will suffice. <a href="http://kopfinstruments.com/product/model-1772-universal-holder/" target="_blank">http://kopfinstruments.com/product/model-1772-universal-holder/</a></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Model 900-U Small Animal Stereotaxic Instrument</td>
			<td>KOPF</td>
			<td>Model 900-U</td>
			<td>Other stereotaxic frames and accessories will suffice. <a href="http://kopfinstruments.com/product/model-900-small-animal-stereotaxic-instrument1/" target="_blank">http://kopfinstruments.com/product/model-900-small-animal-stereotaxic-instrument1/</a></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Model 960 Electrode Manipulator with AP Slide Assembly</td>
			<td>KOPF</td>
			<td>Model 960</td>
			<td>Other stereotaxic frames and accessories will suffice. <a href="http://kopfinstruments.com/product/model-1772-universal-holder/" target="_blank">http://kopfinstruments.com/product/model-1772-universal-holder/</a></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Parafilm M 10cm x 76.2m (4&#34; x 250&#39;)</td>
			<td>Ted Pella</td>
			<td>807-5</td>
			<td><a href="https://www.tedpella.com/grids_html/807-2.htm" target="_blank">https://www.tedpella.com/grids_html/807-2.htm</a></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PELCO Vacuum Pick-Up System, 220V</td>
			<td>Ted Pella</td>
			<td>520-1-220</td>
			<td>Either this vacuum pump or the fine forceps will suffice. <a href="http://www.tedpella.com/grids_html/Vacuum-Pick-Up-Systems.htm#anchor-520" target="_blank">http://www.tedpella.com/grids_html/Vacuum-Pick-Up-Systems.htm#anchor-520</a></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PELCO Conductive Silver Paint</td>
			<td>Ted Pella</td>
			<td>16062</td>
			<td><a href="https://www.tedpella.com/SEMmisc_html/SEMpaint.htm#anchor16062" target="_blank">https://www.tedpella.com/SEMmisc_html/SEMpaint.htm#anchor16062</a></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SEM FIB FEI Helios 650 Nanolab</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific</td>
			<td>Helios G2 650</td>
			<td>This is the specific focused ion beam and scanning electron microscope used in the protocol. The Nanobuilder software is what it comes with. If a different FIB instrument is used, it may not be completely compatible with the protocol, specifically the steps requiring the Nanobuilder software. <a href="https://www.fei.com/products/dualbeam/helios-nanolab/" target="_blank">https://www.fei.com/products/dualbeam/helios-nanolab/</a></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

focused ion beam lithography to etch nano-architectures into microelectrodes

ومع التقدم في تكنولوجيا الكترونيات والتصنيع ، خضعت الأقطاب المجهرية داخل الصناعة لتحسينات كبيره تمكن من إنتاج أقطاب مجهريه متطورة ذات دقه أكبر وقدرات موسعه. وقد دعم التقدم في تصنيع التكنولوجيا تطوير الأقطاب الكهربائية الحيوية ، والتي تهدف إلى الاندماج بسلاسة في الدماغ parenchyma ، والحد من استجابه التهابات العصبية التي لوحظت بعد الادراج الكهربائي وتحسين نوعيه طول عمر التسجيلات الكهربية الفسيولوجية. هنا نحن وصف بروتوكول لتوظيف نهج الحيوية التي تصنف مؤخرا علي انها الهندسة المعمارية نانو. استخدمت الطباعة الحجرية المركزة شعاع الأيونات (الاكذوبه) في هذا البروتوكول لحفر سمات الهندسة المعمارية نانو محدده في سطح الأقطاب المجهرية أحاديه الساق غير وظيفية والوظيفية. النقش نانو-البنيات في سطح القطب أشارت إلى تحسينات ممكنة من التوافق الحيوي ووظائف الجهاز مزروع. واحده من فوائد استخدام الاكذوبه هو القدرة علي حفر علي الاجهزه المصنعة ، بدلا من خلال تصنيع الجهاز ، وتسهيل إمكانيات لا حدود لها لتعديل العديد من الاجهزه الطبية بعد التصنيع. يمكن تحسين البروتوكول المعروض هنا لأنواع المواد المختلفة وميزات هندسه النانو وأنواع الاجهزه. يمكن زيادة سطح الاجهزه الطبية مزروع تحسين أداء الجهاز والاندماج في الانسجه.

الاكذوبه المحفورة نانو-العمارة علي أسطح المجسات أحاديه الساق وباستخدام الطرق الموصوفة هنا ، تم حفر المجسات الموجودة في الداخل ببنيات نانو محدده بعد البروتوكولات المنشاة39. وقد تم تنفيذ ابعاد وشكل تصميم الهندسة المعمارية نانو الموصوفة في هذه الطرق من النتائج الساب...

Watch this Scientific Journal Video about Focused Ion Beam Lithography to Etch Nano-architectures into Microelectrodes at JoVE.com

Focused Ion Beam Lithography to Etch Nano-architectures into Microelectrodes

لقد أظهرنا ان النقش من الهندسة المعمارية نانو في الاجهزه المجهرية داخل الاوعيه الدقيقة قد يقلل من الاستجابة التهابيه ولديه القدرة علي تحسين التسجيلات الكهربائية الفسيولوجية. الطرق الموصوفة هنا الخطوط العريضة لنهج لحفر نانو-البنيات في السطح من غير وظيفية ووظيفية السيليكون عرقوب أحاديه القطب المجهرية داخل الإطار.

تخطيط الاشعه الايونيه المركزة لحفر نانو-البنيات في ميكرواقطاب

With advances in electronics and fabrication technology, intracortical microelectrodes have undergone substantial improvements enabling the production of ...

استخدام الأشعة الأيونية الولائية، أو FIB، يسمح للباحثين بتحسين تفاعل سطح الخلية من خلال تصميم الأسطح المادية التي زادت من التوافق البيولوجي والتكامل مع الأنسجة الأصلية. مع FIB، يمكن حفر الميزات على مجموعة متنوعة من المواد، مثل السيليكون والمعادن والبوليمرات. ويمكن أيضا أن تستخدم الأسطح غير planar ويمكن إجراء ما بعد المعالجة على الأجهزة الفردية.بشكل عام، يمكن استخدام هذه الطريقة على المجاهر الأخرى. ومع ذلك ، فإن الشركات المصنعة المجهر مختلفة إصدارات فريدة من البرامج النقش ، والتي يجب أن تكون الأمثل لكل نظام. إظهار الإجراء، ستكون الآنسة (شريا ماهاجان) طالبة دراسات عليا من مختبريللتحضير للتصاعد، واستخدام ملباب فراغ تتحمل غرامة يميل لالتقاط بعناية الشريط نظيفة من تحقيقات السيليكون. وضعها على كعب الألومنيوم نظيفة تستخدم لمسح المجهر الإلكتروني التصوير فيبي والنقش. استخدام مسواك لوضع قطرة صغيرة من الطلاء الفضي على حافة الركيزة السيليكون المحيطة التحقيق.تأمين الشريط عن طريق نشر الطلاء الفضة حول الجانبين من الركيزة السيليكون المحيطة التحقيق. السماح للطلاء الفضة لتجف تماما قبل وضع كعب الألومنيوم في فيب SEM. بعد ذلك، انقر على زر تنفيس في علامة التبويب التحكم في الحزمة للتنفيس عن غرفة SEM FIB.اضغط على Shift F3 لأداء المرحلة المنزلية. تأكيد التحديد، عن طريق تحديد زر المرحلة الرئيسية في النافذة المنبثقة. بعد اكتمال المرحلة الرئيسية، قم بتحريك المرحلة للإحداثيات X = 70 ملليمتر، Y = 70 ملليمتر، Z = 0 ملليمتر، T= 0 درجة، R = 0 درجة.مرة واحدة يتم تنفيس الغرفة، وضعت على قفازات نيتريل نظيفة وفتح باب الغرفة. إدراج كعب الألومنيوم عقد تحقيقات في الجزء العلوي من محول المرحلة. تأمين كعب الألومنيوم عن طريق تشديد المسمار مجموعة على جانب محول المرحلة.تأكد من أن الارتفاع يتم ضبطه بشكل مناسب. استخدام وجع 1.5 ملليمتر عشرية لهذه المهمة. تأرجح بعناية ذراع كاميرا الملاحة مفتوحة حتى يتوقف.ستتحرك مرحلة المجهر تلقائيًا إلى موضع أسفل الكاميرا. شاهد الصورة الحية المعروضة في Quadrant Three من واجهة المستخدم المجهرية. بمجرد ضبط مستوى السطوع تلقائيًا إلى مستوى مناسب، احصل على الصورة عن طريق الضغط على الزر لأسفل على قوس الكاميرا.يستغرق هذا حوالي 10 ثانية. تأرجح ذراع الكاميرا مرة أخرى إلى موقف مغلق. ستعود المرحلة إلى الوضع الأصلي.أغلق بعناية باب غرفة المجهر. شاهد صورة كاميرا CCD في رباعي أربعة أثناء إغلاق الباب. تأكد من أن العينات والمرحلة على مسافة آمنة بعيدا عن أي عنصر حاسم في غرفة المجهر.حدد مضخة مع نموذج تنظيف زر في برنامج واجهة المستخدم لبدء مضخة فراغ الغرفة ومبني في نظافة البلازما. انتظر حوالي ثماني دقائق حتى يتم الانتهاء من وقت الضخ ودورة تنظيف البلازما لغرفة المجهر. بمجرد أن يتحول الرمز الموجود في الزاوية اليمنى السفلية من واجهة المستخدم إلى اللون الأخضر، اضغط على زر إيقاظ في علامة تبويب التحكم في الحزمة التي تُقلب على الحزم الإلكترونية والأيونية.حدد الربع واحد وتعيين إشارة شعاع إلى شعاع الإلكترون. ثم تعيين رباعي اثنين إلى أيون شعاع. الآن، تعيين الجهد SEM إلى خمسة كيلوفولت، وشعاع SEM الحالية إلى 0.20 نانومبير، كاشف SEM إلى ETD، ووضع كاشف إلى الإلكترونات الثانوية.تعيين الجهد FIB إلى 30 كيلوفولت، وشعاع FIB إلى 24 picoamps، كاشف FIB للكشف عن ICE، ووضع كاشف إلى الإلكترون الثانوي. انقر نقرا مزدوجا على مسبار السيليكون في صورة كاميرا الملاحة ، رباعية ثلاثة لنقل المرحلة إلى الموقع التقريبي للمسبار. انقر على رباعي واحد لتحديده كما الربع النشط وضرب على زر وقفة لبدء المسح SEM.تعيين وقت التفحص يسكن إلى 300 نانو ثانية وإيقاف تشغيل المسح الضوئي المتداخلة، خط التكامل، والإطار المتوسط. تعيين المسح الضوئي دوران إلى الصفر في علامة التبويب التحكم شعاع. انقر بزر الماوس الأيمن على Beam Shift 2D Adjuster وحدد صفرًا.ضبط التكبير إلى الحد الأدنى للقيمة عن طريق تحويل مقبض التكبير عكس عقارب الساعة على لوحة واجهة المستخدم المجهر. ضبط سطوع الصورة والتباين باستخدام المقابض على لوحة واجهة المستخدم أو رمز شريط أدوات سطوع التباين التلقائي. نقل المرحلة عن طريق اليسار مزدوجة النقر على الماوس على ميزة لمركز ذلك.ثم نقل مسبار السيليكون المطلوب إلى أن يكون منقوشة في وسط الصورة SEM. حدد موقع حافة أو ميزة أخرى، مثل جسيمات الغبار أو نقطة الصفر. زيادة التكبير إلى 2000x عن طريق تحويل مقبض التكبير في اتجاه عقارب الساعة.ضبط التركيز من SEM عن طريق تحويل المقابض التركيز الخشنة وغرامة على واجهة المستخدم المجهر ، حتى الصورة في التركيز. بمجرد أن تكون الصورة في التركيز البؤري، حدد الزر "ارتباط Z" إلى العمل مسافة في شريط الأدوات. تأكد من اكتمال هذه العملية من خلال النظر إلى تنسيق المحور Z في علامة التبويب التنقل.يجب أن تكون القيمة حوالي 11 ملليمتر. اكتب في 4.0 ملليمتر في موقف المحور Z و اضغط على زر الانتقال إلى باستخدام الماوس. نقل المرحلة في العاشر و ص لتحديد الكتف من مسبار السيليكون.ضعه بالقرب من مركز SEM قدر الإمكان. تغيير إمالة المرحلة إلى 52 درجة عن طريق الكتابة في 52 في تنسيق T وضرب أدخل. لاحظ ما إذا كان كتف المسبار يبدو أنه يتحرك لأعلى أو لأسفل في الصورة.استخدم شريط تمرير Stage Z لإعادة كتف المسبار إلى مركز صورة SEM. ضبط فقط موقف Z. لا تقم بتحريك محور X أو Y أو T أو R.تشغيل المدمج في ميزة محاذاة XT، الموجود في المرحلة القائمة المنسدلة. استخدام الماوس للنقر على نقطتين موازية لحافة التحقيق. ماي تأكد من تحديد زر الاختيار الأفقي في النافذة المنبثقة وانقر فوق إنهاء.سيتم تدوير المرحلة لمحاذاة المسبار مع المحور X للمرحلة. ضبط المرحلة في س ص باستخدام الماوس لوضع الكتف السفلي من التحقيق في وسط الصورة SEM مرة أخرى. حدد FIB في الربع الثاني وتأكد من أن تيار الحزم لا يزال 24 بيكوamps.تعيين التكبير إلى 5000X ووقت الإسهاب إلى 100 نانو ثانية. اكتب Control-F على لوحة المفاتيح لتعيين التركيز FIB إلى 13 ملليمتر. في علامة التبويب Control Beam ، انقر بزر الماوس الأيمن في مصفّق Stigmator 2D وحدد صفرًا.أيضا، انقر بزر الماوس الأيمن في الشعاع التحول 2D adjuster، وحدد صفر. تعيين استدارة المسح الضوئي إلى درجة الصفر وانقر فوق زر سطوع التباين التلقائي في شريط الأدوات. ابحث عن صورة للكتف التحقيق في الربع الثاني.استخدام أداة لقطة للحصول على صورة في FIB. تأكد من أن الكتف التحقيق في وسط الصورة FIB. إذا لم يكن كذلك، انقر نقرا مزدوجا على الكتف التحقيق لنقله إلى المركز.نقل المرحلة إلى اليسار عن طريق دفع مفتاح السهم الأيسر على لوحة المفاتيح ما يقرب من 10 إلى 15 مرة. أخذ لقطة أخرى ولاحظ ما إذا كان الجانب التحقيق لا يزال في وسط FIB. بعد تكرار هذه الخطوات حتى يتم محاذاة تماما حافة الكتف التحقيق مع المحور س من المرحلة، استخدم فيب لنقل المرحلة مرة أخرى إلى الكتف السفلي من التحقيق.حفظ موضع المرحلة في قائمة الموضع عن طريق النقر فوق الزر إضافة. تغيير تيار الحزم FIB إلى 2.5 نانومبير وتأكد من تكبير FIB لا يزال 5000X. تشغيل وظيفة التباين سطوع السيارات وتعيين فيب يسكن الوقت إلى 100 نانو ثانية.اضغط على زر الإيقاف المؤقت لبدء المسح الضوئي. ضبط التركيز فيب و الاستجماتيزم بأسرع وبدقة قدر الإمكان باستخدام المقابض التركيز الخشنة والغرامة والمقابض وصمة عار X وY على لوحة واجهة المستخدم. اضغط على زر الإيقاف المؤقت لإيقاف مسح FIB.داخل برنامج Nanobuilder ، افتح الملف لنمط مسابير السيليكون. حدد القائمة المنسدلة المجهر وحدد تعيين أصل المرحلة. حدد القائمة المنسدلة المجهر ثم حدد معايرة للكشف عن.على واجهة المستخدم المجهر، انقر على رباعية واحدة مرة واحدة مع الماوس لتحديد رباعية واحدة. انقر فوق موافق لبدء المعايرة. ستستغرق العملية حوالي خمس دقائق.تأكد من معايرة أجهزة الكشف عن نظام ETD وICE. ضمن البرنامج، حدد القائمة المنسدلة المجهر واختر تنفيذ لبدء تسلسل النقش. عند اكتمال النقش، أغلق البرنامج.ضرب تنفيس في واجهة المستخدم المجهر شعاع السيطرة التبويب إلى إيقاف تشغيل المجهر الحزم وبدء دورة تنفيس. بينما الغرفة هو تنفيس، نقل المرحلة إلى الإحداثيات المناسبة. مرة واحدة يتم تنفيس الغرفة، وضعت على قفازات نيتريل نظيفة وسحب فتح باب الغرفة.تخفيف المسمار مجموعة على محول كعب باستخدام وجع 1.5 ملليمتر ست عشرية. إزالة كعب الألومنيوم التي تحتوي على مسبار منقوشة من الغرفة. أغلق بعناية باب غرفة المجهر.شاهد صورة كاميرا CCD في رباعي أربعة أثناء إغلاق الباب. تأكد من أن محول المرحلة على مسافة آمنة بعيدا عن أي مكون حاسم في غرفة المجهر. تظهر هنا صور SEM لمسبارات السيليكون أحادية الساق غير الوظيفية مع بنيات النانو المحفورة في FIB على طول الجانب الخلفي من الساق.وكانت الأبعاد النهائية للهندسة النانوية المحفورة هي 200 خط موازٍ واسع من نانومتر متباعدة 300 نانومتر عن بعضها البعض وكان عمقها 200 نانومتر. لتحديد كيفية حفر نانو العمارات في سطح المسبار يؤثر على كثافة الخلايا العصبية على الفور حول عملية الزرع، كانت ملطخة nucleii الخلايا العصبية وكميا. يتم تقديم البقاء على قيد الحياة العصبية كنسبة مئوية من منطقة الخلفية من نفس المسافات الحيوانات من 50 ميكرون صناديق بعيدا عن موقع الزرع.كان هناك المزيد من الخلايا العصبية حول تحقيقات العمارة النانوية على بعد 100 إلى 150 ميكرون من موقع الزرع مقارنة بزراعة التحكم السلس في أربعة أسابيع بعد الزرع. كما تم حفر معماريات النانو على طول الجانب الخلفي من ميكروكيلترودات السيليكون المفردة الوظيفية وتم تحديد القياسات الكهروائية للتحقق من كيفية تأثير بنيات النانو النقش على أداء القطب الكهربائي. وأظهرت النتائج الكهربائية الفسيولوجية زيادة النسب المئوية للقنوات تسجيل وحدات واحدة من ميكروكيلترودات نانو العمارة مقارنة مع ميكروكيلترودات التحكم السلس.لم يتم إجراء أي تحليل إحصائي للميكروفيلكترودة النانوية لأن واحداً فقط تم زرعه لإثبات الدراسة التجريبية للمفهوم. يسمح نقش FIB للباحثين بالتحقيق في كيفية إضافة الإشارات الطبوغرافية على الأجهزة الطبية يمكن أن تحسن الاستجابة الخلوية وفي نهاية المطاف ، أداء الجهاز. إن اتساع نطاق الأجهزة الطبية التي يمكن تطبيق هذه الطرق عليها لا حدود له، حيث يمكن إجراء FIB على مجموعة من المواد، وهندسات السطح، والأهم من ذلك، الأجهزة المصنعة بالفعل.

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Fluorescent Nanoparticles for the Measurement of Ion Concentration in Biological Systems

الفلورسنت النانوية لقياس تركيز ايون في النظم البيولوجية

Tightly regulated ion homeostasis throughout the body is necessary for the prevention of such debilitating states as dehydration.1 In contrast, rapid ion ...

Plasma Lithography Surface Patterning for Creation of Cell Networks

البلازما الطباعة الحجرية الزخرفة السطحية لإنشاء شبكات الخليوي

Systematic manipulation of a cell microenvironment with micro- and nanoscale resolution is often required for deciphering various cellular and molecular ...

Design of a Cyclic Pressure Bioreactor for the Ex Vivo Study of Aortic Heart Valves

Design of a Cyclic Pressure Bioreactor for the Ex Vivo Study of Aortic Heart Valves

تصميم مفاعل حيوي لضغط الدوري السابقين فيفو دراسة صمامات القلب الأورطي

The aortic valve, located between the left ventricle and the aorta, allows for unidirectional blood flow, preventing backflow into the ventricle. Aortic ...

Continuously-stirred Anaerobic Digester to Convert Organic Wastes into Biogas: System Setup and Basic Operation

باستمرار، أثار الهاضم اللاهوائي لتحويل النفايات العضوية إلى الغاز الحيوي: إعداد النظام الأساسي وعملية

Anaerobic digestion (AD) is a bioprocess that is commonly used to convert complex organic wastes into a useful biogas with methane as the energy carrier ...

Capillary Force Lithography for Cardiac Tissue Engineering

الشعرية قوة الطباعة الحجرية لهندسة الأنسجة القلبية

Cardiovascular disease remains the leading cause of death worldwide1. Cardiac tissue engineering holds much promise to deliver groundbreaking medical ...

Real-time Monitoring of High Intensity Focused Ultrasound (HIFU) Ablation of In Vitro Canine Livers Using Harmonic Motion Imaging for Focused Ultrasound (HMIFU)

Real-time Monitoring of High Intensity Focused Ultrasound HIFU Ablation of In Vitro Canine Livers Using Harmonic Motion Imaging for Focused Ultrasound HMIFU

رصد في الوقت الحقيقي وارتفاع كثافة الموجات فوق الصوتية المركزة (HIFU) تذرية<em&gt; في المختبر</em&gt; الناب الأكباد عن طريق متناسق الحركة التصوير بالموجات فوق الصوتية المركزة ل(HMIFU)

Harmonic Motion Imaging for Focused Ultrasound (HMIFU) is a technique that can perform and monitor high-intensity focused ultrasound (HIFU) ablation. An ...

Merging Ion Concentration Polarization between Juxtaposed Ion Exchange Membranes to Block the Propagation of the Polarization Zone

دمج ايون الاستقطاب التركيز بين جنبا إلى جنب التبادل الأيوني الأغشية لمنع الانتشار من منطقة الاستقطاب

The ion concentration polarization (ICP) phenomenon is one of the most prevailing methods to preconcentrate low-abundance biological samples. The ICP ...

Functional Surface-immobilization of Genes Using Multistep Strand Displacement Lithography

تجميد سطح الوظيفية للجينات باستخدام الطباعة الحجرية التشرد حبلا متعددة الخطوات

Immobilization of genes on lithographically structured surfaces allows the study of compartmentalized gene expression processes in an open microfluidic ...

Assembly and Characterization of Biomolecular Memristors Consisting of Ion Channel-doped Lipid Membranes

الجمعية وتوصيف ميمريستورس الجزيئية البيولوجية تتكون من الأغشية الدهنية قناة أيون يخدر

The ability to recreate synaptic functionalities in synthetic circuit elements is essential for neuromorphic computing systems that seek to emulate the ...

Bioinspired Soft Robot with Incorporated Microelectrodes

Bioinspired لينة روبوت مع Microelectrodes المدمجة

Bioinspired soft robotic systems that mimic living organisms using engineered muscle tissue and biomaterials are revolutionizing the current biorobotics ...