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

Denne undersøgelse blev støttet af USA (USA) Department of Veterans Affairs rehabilitering forskning og udvikling service Awards: #RX001664-01A1 (CDA-1, Ereifej) og #RX002628-01A1 (CDA-2, Ereifej). Indholdet repræsenterer ikke de synspunkter, som det amerikanske Department of Veterans Affairs eller den amerikanske regering. Forfatterne vil gerne takke FEI Co. (nu en del af Thermo Fisher Scientific) for personale assistance og brug af instrumentering, som hjalp med at udvikle de scripts, der anvendes i denne forskning.

Bemærk: gør følgende trin, mens du bærer det rigtige personlige værnemidler, såsom en laboratorie frakke og handsker.
1. montering af ikke-funktionel silicium sonde til fokuseret ionstråle (FIB) litografi
Bemærk: for den komplette procedure, der beskriver fremstillingen af SOI wafer med 1.000-sonder, henvises der til Ereifej et al.39.
<ol><li>Isoler en strimmel af 2-3 silicium sonder fra silicium på isolator (SOI) wafer indeholdend...

Den fabrikations protokol skitseret her udnytter fokuseret ion Beam litografi til effektivt og reproducerbart etch Nano-arkitekturer i overfladen af ikke-funktionelle og funktionelle enkelt skaft silicium mikroelektroer. Fokuseret ionstråle (FIB) litografi giver mulighed for selektiv ablation af substrat overfladen ved hjælp af en fint fokuseret ionstråle50,51. FIB er en Direct-Write teknik, der kan producere forskellige funktioner med nanoskala opløsning og ...

Intracortical mikroelektroder (IME) er invasive elektroderne, som giver et middel til direkte grænseflade mellem eksterne enheder og neuronal populationer inde i hjernebarken1,2. Denne teknologi er et uvurderligt værktøj til optagelse af neurale aktionspotentialer for at forbedre forskernes evne til at udforske neuronal funktion, fremme forståelsen af neurologiske sygdomme og udvikle potentielle terapier. Intracortical mikroelektrode, der anvendes som en del af hjernen Machine Interface (BMI) systemer, muliggør registrering af handlings potentialer fra en enkelt eller små grupper af neuroner til at detektere motoriske hensigter, der kan bruges til at producere funktionelle udgange3. Faktisk har BMI-systemer med succes været anvendt til proteser og terapeutiske formål, såsom erhvervet sensorisk rytmekontrol til at betjene en computer markør hos patienter med Amyotrofisk lateral sklerose (ALS)4 og rygmarvsskader5 og genoprette bevægelsen i mennesker, der lider af kronisk tetraplegi6.
Desværre, IES ofte undlader at registrere konsekvent over tid på grund af flere svigt tilstande, der omfatter mekaniske, biologiske og materielle faktorer7,8. Den neuroinflammatoriske respons, der opstår efter elektrodens implantation, menes at være en betydelig udfordring, der bidrager til elektrode svigt9,10,11,12,13,14. Den neuroinflammatoriske respons initieres under den indledende indsættelse af IME, som severs blod-hjerne barrieren, skader den lokale hjerne parenkym og forstyrrer gliaceller og neuronal netværk15,16. Dette akutte respons er karakteriseret ved aktivering af gliacceller (mikroglia/makrofager og astrocytter), som frigiver pro-inflammatoriske og neurotoksiske molekyler omkring implantationsstedet17,18,19,20. Den kroniske aktivering af gliaceller celler resulterer i en fremmedlegeme reaktion karakteriseret ved dannelsen af et gliaceller ar isolerer elektroden fra sundt hjernevæv7,9,12,13,17,21,22. I sidste ende, hindrer elektrodens evne til at registrere neuronal handling potentialer, på grund af den fysiske barriere mellem elektroden og neuroner og degeneration og død af neuroner23,24,25.
Den tidlige fiasko af intracortical mikroelektroder har medført betydelig forskning i udviklingen af næste generation af elektroder, med vægt på biomimetiske strategier26,27,28,29,30. Af særlig interesse for den protokol, der er beskrevet her, er brugen af Nano-arkitektur som en klasse af biomimetiske overflade ændringer for IME'er31. Det er blevet fastslået, at overflader, der efterligner arkitekturen i det naturlige in vivo-miljø, har et forbedret biokompatibelt respons32,33,34,35,36. Således, hypotesen overbevisende denne protokol er, at diskontinuitet mellem den rå arkitektur af hjernevæv og glat arkitektur af de intracortical mikroelektroder kan bidrage til den neuroinflammatoriske og kroniske fremmedlegeme respons på implanterede i'er (for en fuld anmeldelse henvise til Kim et al.31). Vi har tidligere vist, at udnyttelsen af Nano-arkitektur funktioner svarende til hjernens ekstracellulære matrix arkitektur reducerer astrocyt inflammatoriske markører fra celler dyrket på nano-arkitekturerede substrater, sammenlignet med flade kontrol overflader i både in vitro og ex vivo modeller af neuroinflammation37,38. Desuden har vi vist anvendelsen af fokuseret ion Beam (FIB) litografi til etch Nano-arkitekturer direkte på silicium sonder resulterede i signifikant øget neuronal levedygtighed og lavere ekspression af pro-inflammatoriske gener fra dyr implanteret med nano-arkitektur sonder sammenlignet med den glatte kontrolgruppe26. Derfor er formålet med den protokol, der præsenteres her, at beskrive brugen af FIB litografi til etch Nano-arkitekturer på fremstillede intracortical mikroelektrode anordninger. Denne protokol er designet til at etch Nano-arkitektur mellemstore funktioner i silicium overflader af intracortical mikroelektrode skafter udnytte både automatiserede og manuelle processer. Disse metoder er ukomplicerede, reproducerbare, og kan helt sikkert optimeres til forskellige enheds materialer og ønskede funktions størrelser.

<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

Med fremskridt inden for elektronik og fabrikation teknologi, har intracortical mikroelektroderne gennemgået betydelige forbedringer gør det muligt at fremstilling af sofistikerede mikroelektroderne med større opløsning og udvidede kapaciteter. Fremskridtene inden for fabrikation teknologi har støttet udviklingen af biomimetiske elektroder, som har til formål at gnidningsløst integreres i hjernen parenchyma, reducere den neuroinflammatoriske respons observeret efter elektrode indsættelse og forbedre kvaliteten og levetiden for elektrofysiologiske optagelser. Her beskriver vi en protokol til at ansætte en biomimetisk tilgang for nylig klassificeret som nano-arkitektur. Brugen af fokuseret ion Beam litografi (FIB) blev udnyttet i denne protokol til etch specifikke Nano-arkitektur funktioner i overfladen af ikke-funktionelle og funktionelle enkelt skaft intracortical mikroelektroder. Ætsning af nanoarkitekturer i elektrodeoverfladen indikerede mulige forbedringer af biokompatibiliteten og funktionaliteten af den implanterede anordning. En af fordelene ved at bruge FIB er evnen til at etch på fremstillede enheder, i modsætning til under fabrikation af enheden, lette grænseløs muligheder for at ændre talrige medicinske enheder efter fremstilling. Den protokol, der præsenteres heri, kan optimeres til forskellige materialetyper, nanoarkitektur funktioner og typer af enheder. Augmenting overfladen af implanterede medicinsk udstyr kan forbedre enhedens ydeevne og integration i vævet.

FIB ætset Nano-arkitektur på overfladen af enkelt skaft intracortical probes Ved hjælp af de beskrevne metoder blev intracortical sonder ætset med specifikke nanoarkitekturer efter etablerede protokoller39. Dimensioner og form af Nano-arkitektur design, der er beskrevet i disse metoder blev implementeret fra tidligere in vitro-resultater, der skildrer et fald i gliaceller celle reaktivitet, når kulturperler med nano-arkitektur design beskrevet her37...

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

Vi har vist, at ætsning af Nano-arkitektur i intracortical mikroelektrode enheder kan reducere den inflammatoriske respons og har potentiale til at forbedre elektrofysiologiske optagelser. Metoderne beskrevet heri skitserer en tilgang til etch Nano-arkitekturer i overfladen af ikke-funktionelle og funktionelle enkelt skaft silicium intracortical mikroelektroder.

Fokuseret Ionstrålithografi til etch Nano-arkitekturer i Mikroelektroderne

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

Brugen af fokuseret ionstråle litografi, eller FIB, giver forskerne mulighed for at forbedre celleoverflade interaktion ved at designe materialeoverflader, der har øget biokompatibilitet og integration med det oprindelige væv. Med FIB kan funktioner ætses på en række forskellige materialer, såsom silicium, metaller og polymerer. Ikke-planar overflader kan også bruges og efterbehandling kan udføres på individuelle enheder.Generelt kan denne metode bruges på andre mikroskoper. Men forskellige mikroskop producenter har unikke versioner af den mønstersoftware, som skal optimeres for hvert system. Demonstrere proceduren, vil være Miss Shreya Mahajan, en kandidat studerende fra mit laboratorium.For at forberede montering, skal du bruge fint-tippet boring vakuum kraftforræt til omhyggeligt afhente den rene strimmel af silicium sonder. Placer dem på en ren aluminium stub, der anvendes til scanning elektronmikroskop FIB billeddannelse og ætsning. Brug en tandstikker til at placere en lille dråbe sølvmaling på kanten af siliciumunderlaget omkring sonden.Fastgør strimlen ved at sprede sølvmalingen rundt på siderne af siliciumunderlaget omkring sonden. Lad sølvmalingen tørre helt, før aluminiumsstub'en anbringes i SEM FIB. Klik derefter på Vent-knappen i fanen Strålekontrol for at udlufte SEM FIB-kammeret.Tryk på Skift F3 for at udføre hjemmescenen. Bekræft markeringen ved at vælge knappen Starttrin i pop op-vinduet. Når startfasen er fuldført, skal du flytte fasen til koordinater X=70 millimeter, Y=70 millimeter, Z=0 millimeter, T=0 grader, R=0 grader.Når kammeret er udluftet, sættes på rene nitril handsker og åbne kammerdøren. Sæt aluminiumståsen, der holder sonderne i toppen af trinadapteren. Fastgør aluminiumsståsen ved at stramme den indstillede skrue på siden af sceneadapteren.Sørg for, at højden er indstillet korrekt. Brug 1,5 millimeter hex skruenøgle til denne opgave. Sving forsigtigt navigationskameraarmen åben, indtil den stopper.Mikroskopfasen flyttes automatisk til en position under kameraet. Se live-billedet vist i Quadrant Three af mikroskop brugergrænsefladen. Når lysstyrkeniveauet automatisk justeres til et passende niveau, skal du anskaffe billedet ved at trykke på knappen ned på kamerabeslaget.Det tager ca. 10 sekunder. Sving kameraarmen tilbage til den lukkede position. Scenen vender tilbage til den oprindelige position.Luk forsigtigt mikroskopkammerdøren. Se CCD-kamerabilledet i Quadrant Four, mens du lukker døren. Sørg for, at prøverne og scenen er i sikker afstand fra enhver kritisk komponent i mikroskopkammeret.Vælg knappen Pump med prøverensning i brugergrænsefladens software for at starte kammervakuumpumpen og den indbyggede plasmarenser. Vent i ca. otte minutter på, at pumpetiden og plasmarensningscyklussen i mikroskopkammeret er afsluttet. Når ikonet i nederste højre hjørne af brugergrænsefladen bliver grønt, skal du trykke på knappen Væk op under fanen bjælkekontrol, der tænder for elektron- og ionstrålerne.Vælg Kvadrant 1, og indstil strålesignalet til Electron Beam. Sæt derefter Kvadrant 2 til Ion Beam. Nu indstille SEM spænding til fem kilovolts, SEM stråle strøm til 0,20 nanoamps, SEM Detektor til ETD, og Detektor Mode til sekundære elektroner.Indstil FIB-spændingen til 30 kilovolts, FIB-strålen til 24 picoamps, FIB-detektoren til ISDetektor og Detektortilstand til den sekundære elektron. Dobbeltklik på silicium sonden i navigation kamera billede, Kvadrant Tre at flytte scenen til den omtrentlige placering af sonden. Klik på Kvadrant en for at vælge det som den aktive kvadrant og tryk på pause-knappen for at starte SEM scanning.Indstil scanningen dvæle tid til 300 nanosekunder og slukke Scan Interlacing, Line Integration, og Frame Gennemsnit. Indstil scanningsrotation til nul under fanen Bjælkekontrol. Højreklik på Beam Shift 2D-justeringen, og vælg nul.Juster forstørrelsen til minimumværdien ved at dreje forstørrelsesknappen mod uret på mikroskopbrugergrænsefladepanelet. Juster billedets lysstyrke og kontrast ved hjælp af knapperne på brugergrænsefladepanelet eller værktøjslinjeikonet for lysstyrke med automatisk kontrast. Flyt scenen ved at dobbeltklikke på musen på en funktion for at centrere den.Flyt derefter den ønskede siliciumsonde, der skal mønstres ind i midten af SEM-billedet. Find en kant eller en anden funktion, f.eks. Forøg forstørrelsen til 2000x ved at dreje forstørrelsesknappen med uret.Juster fokus for SEM ved at dreje de grove og fine fokusknapper på mikroskopbrugergrænsefladen, indtil billedet er i fokus. Når billedet er i fokus, skal du vælge knappen Sammenkæd eksempel Z til arbejdsafstand på værktøjslinjen. Bekræft, at handlingen blev fuldført ved at se på Z-aksens koordinat under navigationsfanen.Værdien skal være ca. 11 millimeter. Skriv 4,0 millimeter i Z-aksepositionen, og tryk på knappen Gå til med musen. Flyt scenen i X og Y for at finde skulderen af siliciumsonden.Placer den så tæt på centrum af SEM'et som muligt. Skift fase tilt til 52 grader ved at skrive i 52 i T-koordinaten og trykke Enter. Overhold, om sondens skulder ser ud til at bevæge sig op eller ned i billedet.Brug skyderen Stage Z til at bringe sondens skulder tilbage til midten af SEM-billedet. Juster kun Z-positionen. Flyt ikke X-, Y-, T- eller R-aksen.Kør den indbyggede XT-justeringsfunktion, der findes i rullemenuen på scenen. Brug musen til at klikke på to punkter parallelt med kanten af sonden. Mae sikker på den vandrette alternativ knap er valgt i pop-up-vinduet og klik på Udfør.Scenen roterer for at justere sonden med X-aksen på scenen. Juster scenen i XY ved at bruge musen til at sætte sondens nederste skulder i midten af SEM-billedet igen. Vælg FIB i Kvadrant to og sørg for strålen strøm er stadig 24 picoamps.Indstil forstørrelsen til 5000X og dvæle tid til 100 nanosekunder. Skriv Control-F på tastaturet for at indstille FIB-fokus til 13 millimeter. Højreklik i Stigmator 2D-justering under fanen Bjælkekontrol, og vælg nul.Højreklik også i Beam Shift 2D-justeringsanskifteren, og vælg nul. Indstil scanningsrotationen til nul grader, og klik på lysstyrkeknappen automatisk på værktøjslinjen. Kig efter et billede af sonden skulder i Kvadrant to.Brug snapshotværktøjet til at hente et billede i FIB' en. Bekræft, at sondes skulderen er i midten af FIB-billedet. Hvis ikke, skal du dobbeltklikke på sonden skulder for at flytte den til centrum.Flyt scenen til venstre ved at trykke på venstre piletast på tastaturet ca. 10 til 15 gange. Tag et andet øjebliksbillede og observere, om sonden side er stadig i midten af FIB. Når du har gentaget disse trin, indtil kanten af sondes skulderen er perfekt på linje med X-aksen på scenen, skal du bruge FIB'en til at flytte scenen tilbage til sondens nederste skulder.Gem sceneplaceringen på placeringslisten ved at klikke på knappen Tilføj. Skift FIB-strålestrøm til 2,5 nanoamps, og sørg for, at FIB'ens forstørrelse stadig er 5000X. Kør den automatiske lysstyrke kontrast funktion og indstille FIB dvæle tid til 100 nanosekunder.Tryk på pauseknappen for at starte scanningen. Juster FIB's fokus og bygningsfejl så hurtigt og præcist som muligt ved hjælp af de grove og fine fokusknapper og X- og Y-stigmatiseringsknapperne på brugergrænsefladepanelet. Tryk på pauseknappen for at stoppe FIB-scanningen.Inden for Nanobuilder software, åbne filen for Mønstre Silicon Sonder. Vælg rullemenuen Mikroskop, og vælg Angiv faseoprindelse. Vælg rullemenuen Mikroskop, og vælg derefter Kalibrer detektorer.På mikroskopet brugergrænsefladen, skal du klikke på Quad One én gang med musen for at vælge Quad One. Klik på OK for at starte kalibreringen. Processen vil tage omkring fem minutter.Sørg for, at ETD- og ICE-detektorerne kalibrerer. I softwaren skal du vælge rullemenuen Mikroskop og vælge Udfør for at starte mønstersekvensen. Når mønsteret er færdigt, skal du lukke softwaren.Hit Vent i mikroskop brugergrænsefladen Beam Control fanen for at lukke mikroskopstrålerne og starte udluftningscyklussen. Mens kammeret udlufter, skal du flytte scenen til de passende koordinater. Når kammeret er udluftet, sættes på rene nitril handsker og træk åbne kammerdøren.Løsn den indstillede skrue på stubadapteren ved hjælp af 1,5 millimeter seksnangnøgle. Fjern aluminiumsståsen, der indeholder den mønstrede sonde, ud af kammeret. Luk forsigtigt mikroskopkammerdøren.Se CCD-kamerabilledet i Quadrant Four, mens du lukker døren. Sørg for, at trinadapteren er i sikker afstand fra enhver kritisk komponent i mikroskopkammeret. Vist her er SEM billeder af de ikke-funktionelle single-skaft silicium sonder med FIB-ætset nano-arkitekturer langs bagsiden af skaftet.De endelige dimensioner af den ætsede nanoarkitektur var 200 nanometer brede parallelle linjer fordelt 300 nanometer fra hinanden og havde en dybde på 200 nanometer. For at bestemme, hvordan ætsning nano-arkitekturer i sondens overflade påvirker neuronal tæthed umiddelbart omkring implantatet, neuronal nucleii blev plettet og kvantificeret. Neuronal overlevelse præsenteres som en procentdel af baggrundsområdet fra de samme dyr afstande på 50 mikron spande væk fra implantatet stedet.Der var betydeligt flere neuroner omkring nanoarkitektursonderne med 100 til 150 mikronafstande fra implantatstedet sammenlignet med de glatte kontrolimplantater efter fire uger efter implantationen. Nanoarkitekturer blev også FIB ætset langs bagsiden af funktionelle enkeltskaft silicium mikroelektroder og elektrofysiologiske målinger blev kvantificeret for at undersøge, hvordan ætsning nano-arkitekturer påvirker elektrode ydeevne. Elektrofysiologiske resultater viste øget procentdel af kanaler, der registrerer enkelte enheder fra mikroelektroderne til nanoarkitektur sammenlignet med mikroelektroderne med jævn kontrol.Der blev ikke udført nogen statistisk analyse for mikroelektroden for nanoarkitektur, fordi kun én blev implanteret til en proof of concept-pilotundersøgelse. FIB ætsning giver forskerne mulighed for at undersøge, hvordan tilføjelsen af topografiske signaler på medicinsk udstyr kan forbedre den cellulære reaktion og i sidste ende, udførelsen af enheden. Bredden af medicinsk udstyr, at disse metoder kan anvendes på, er ubegrænset, da FIB kan udføres på en række materialer, overfladegeometri, og vigtigst af alt, allerede fremstillede enheder.

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Fluorescent Nanoparticles for the Measurement of Ion Concentration in Biological Systems

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

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

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

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

Kapillarkraft Litografi for Cardiac Tissue Engineering

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

Real-time overvågning af High Intensity Focused Ultrasound (HIFU) ablation af<em&gt; In vitro</em&gt; Canine Lever Brug Harmonisk Motion Imaging for fokuseret ultralyd (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

Fletning Ion Koncentration Polarisering mellem sidestillede ionbyttermembraner at blokere Forplantningen Polarisering Zone

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

Funktionel overflade-immobilisering af gener ved hjælp af omstændelig Strand forskydning litografi

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

Samling og karakterisering af Biomolekylær Memristors bestående af Ion-kanal-doped Lipid membraner

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

Bioinspireret blød robot med indbyggede mikroelektroder

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