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

Deze studie werd gesteund door de Amerikaanse (Amerikaanse) afdeling veteranen zaken revalidatie Research en Development Service Awards: #RX001664-01A1 (CDA-1, Ereifej) en #RX002628-01A1 (CDA-2, Ereifej). De inhoud vertegenwoordigt niet de standpunten van het Amerikaanse ministerie van veteranen zaken of de regering van de Verenigde Staten. De auteurs willen FEI co. (nu onderdeel van Thermofisher Scientific) bedanken voor de ondersteuning van het personeel en het gebruik van instrumentatie, die hielp bij het ontwikkelen van de scripts die in dit onderzoek worden gebruikt.

Opmerking: Voer de volgende stappen uit terwijl u de juiste persoonlijke beschermingsmiddelen draagt, zoals een Labcoat en handschoenen.
1. montage niet-functionele silicium sonde voor gerichte ionen straal (FIB) lithografie
Opmerking: voor de volledige procedure die de fabricage van de SOI wafer met de 1.000 sondes beschrijft, verwijzen wij u naar Ereifej et al.39.
<ol><li>Isoleer een strook van 2-3 silicium sondes uit de silicium op isola...

Het fabricage protocol dat hier wordt geschetst maakt gebruik van gerichte ionen straal-lithografie om nano-architecturen effectief en reproducdig te etsen in het oppervlak van niet-functionele en functionele enkelvoudige schacht silicium microelektroden. Met gerichte ionen straal (FIB) lithografie kan de selectieve ablatie van het substraat oppervlak met behulp van een fijn gerichte Ion Beam50,51. FIB is een direct-write techniek die verschillende functies kan p...

Intracorticale micro elektroden (IME) zijn invasieve elektroden die een middel bieden voor directe interfacing tussen externe apparaten en de neuronale populaties in de hersenschors1,2. Deze technologie is een waardevol hulpmiddel voor het opnemen van neurale actie potentialen ter verbetering van het vermogen van wetenschappers om neuronale functie te verkennen, vooraf begrip van neurologische ziekten en ontwikkelen van potentiële therapieën. Intracorticale micro-elektrode, gebruikt als een onderdeel van de Brain Machine Interface (BMI) systemen, maakt opname van actie potentialen van een individuele of kleine groepen van neuronen om motorische bedoelingen die kunnen worden gebruikt voor de productie van functionele uitgangen3detecteren. In feite zijn BMI-systemen met succes gebruikt voor prothetische en therapeutische doeleinden, zoals verworven sensorimotorische ritme beheersing om een computer cursor te bedienen bij patiënten met Amyotrofische laterale sclerose (als)4 en ruggenmerg blessures5 en het herstel van de beweging bij mensen die lijden aan chronische quadriplegie6.
Helaas, ime's vaak niet consistent opnemen in de tijd als gevolg van verschillende storings modi die mechanische, biologische en materiële factoren7,8bevatten. De neuroinflammatoire reactie die optreedt na de implantatie van de elektrode wordt beschouwd als een aanzienlijke uitdaging die bijdraagt aan het falen van de elektrode9,10,11,12,13,14. De neuroinflammatoire reactie wordt geïnitieerd tijdens de initiële inbrengen van de IME die de bloed-hersen barrière sijdeert, beschadigt de lokale hersen parenchym en verstoort gliacellen en neuronale netwerken15,16. Deze acute respons wordt gekenmerkt door de activering van gliacellen (Microglia/macrofagen en astrocyten), die pro-inflammatoire en neurotoxische moleculen vrijgeven rond de implantatieplaats17,18,19,20. De chronische activatie van gliacellen resulteert in een vreemde lichaams reactie die wordt gekenmerkt door de vorming van een gliacellen litteken dat de elektrode isoleert van gezond hersenweefsel7,9,12,13,17,21,22. Uiteindelijk, belemmeren van het vermogen van de elektrode om neuronale actie potentialen opnemen, als gevolg van de fysieke barrière tussen de elektrode en de neuronen en de degeneratie en de dood van neuronen23,24,25.
Het vroegtijdig falen van intracorticale micro elektroden heeft geleid tot een aanzienlijk onderzoek in de ontwikkeling van de volgende generatie elektroden, met de nadruk op biomimetische strategieën26,27,28,29,30. Van bijzonder belang voor het hier beschreven protocol, is het gebruik van nano-architectuur als een klasse van biomimetische oppervlakte veranderingen voor Ime's31. Er is vastgesteld dat oppervlakken die de architectuur van de natuurlijke in vivo omgeving nabootsen een verbeterde biocompatibele respons32,33,34,35,36hebben. Dus, de hypothese dwingende dit protocol is dat de discontinuïteit tussen de ruwe architectuur van het hersenweefsel en de gladde architectuur van de intracorticale micro elektroden kan bijdragen aan de neuroinflammatoire en chronische buitenlandse lichaam reactie op geïmplanteerde Ime's (voor een volledige beoordeling verwijzen naar Kim et al.31). We hebben eerder aangetoond dat het gebruik van nano-architectuur functies die vergelijkbaar zijn met de extracellulaire matrix architectuur van de hersenen, de ontstekingsmarkers van astrocyten uit cellen die zijn gekweekt op nano-gecultiveerde substraten vermindert, vergeleken met vlakke controle oppervlakken in zowel in vitro als ex vivo-modellen van neuro ontsteking37,38. Bovendien hebben we aangetoond dat de toepassing van gerichte ionen straal (FIB)-lithografie op etch-nano-architecturen rechtstreeks op silicium sondes resulteerde in significant verhoogde neuronale levensvatbaarheid en lagere expressie van pro-inflammatoire genen van dieren geïmplanteerd met de nano-architectuur probes in vergelijking met de soepele controlegroep26. Daarom is het doel van het hier gepresenteerde protocol om het gebruik van FIB-lithografie te beschrijven voor etch-nano-architecturen op gefabriceerde intracorticale micro elektrode-apparaten. Dit protocol is ontworpen om nano-architectuur formaat kenmerken te etsen in silicium oppervlakken van intracorticale micro-elektrode schachten die zowel geautomatiseerde als handmatige processen maken. Deze methoden zijn ongecompliceerd, reproduceerbaar en kunnen zeker worden geoptimaliseerd voor verschillende apparaatmaterialen en gewenste functie groottes.

<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

Met de vooruitgang in elektronica en Fabricagetechnologie hebben intracorticale micro elektroden aanzienlijke verbeteringen ondergaan waardoor de productie van geavanceerde micro elektroden met een grotere resolutie en uitgebreide capaciteiten mogelijk is. De vooruitgang in de Fabricagetechnologie heeft de ontwikkeling van biomimetische elektroden, die tot doel hebben om naadloos te integreren in de hersen parenchym ondersteund, verminderen van de neuroinflammatoire respons waargenomen na elektrode inbrengen en verbeteren van de kwaliteit en levensduur van elektrofysiologische opnames. Hier beschrijven we een protocol voor het gebruik van een biomimetische aanpak onlangs geclassificeerd als nano-architectuur. Het gebruik van gerichte Ion Beam lithografie (FIB) werd gebruikt in dit protocol om specifieke nano-architectuur kenmerken etch in het oppervlak van niet-functionele en functionele enkelvoudige schacht intracorticale micro elektroden. Het etsen van nano-architecturen in het elektrode oppervlak gaf mogelijke verbeteringen van biocompatibiliteit en functionaliteit van het geïmplanteerde apparaat aan. Een van de voordelen van het gebruik van FIB is de mogelijkheid om te etch op gefabriceerde apparaten, in tegenstelling tot tijdens de fabricage van het apparaat, het faciliteren van grenzeloze mogelijkheden om te wijzigen van talrijke medische apparaten na de productie. Het protocol dat hierin wordt gepresenteerd, kan worden geoptimaliseerd voor verschillende Materiaaltypen, nano-architectuur functies en soorten apparaten. Het uitbreiden van het oppervlak van geïmplanteerde medische hulpmiddelen kan de prestaties van het apparaat en de integratie in het weefsel te verbeteren.

FIB geëtst nano-architectuur op de oppervlakken van enkelvoudige schacht Intracorticale sondes Met behulp van de hier beschreven methoden, intracorticale sondes werden geëtst met specifieke nano-architecturen na vastgestelde protocollen39. Afmetingen en vorm van het Nano-architectuur ontwerp zoals beschreven in deze methoden werden uitgevoerd uit eerdere in vitro resultaten die een afname van de gliale celreactiviteit afbeelden bij de kweek met het ontwerp van de nano-archite...

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

We hebben aangetoond dat het etsen van nano-architectuur in intracorticale micro-elektrode-apparaten de ontstekingsreactie kan verminderen en de potentie heeft om elektrofysiologische opnames te verbeteren. De hierin beschreven methoden schetsen een benadering van etch nano-architecturen in het oppervlak van niet-functionele en functionele enkelvoudige schacht silicium intracorticale micro elektroden.

Gerichte ionen straal-lithografie voor etch nano-architecturen in micro elektroden

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

Het gebruik van gerichte ionenbundel lithografie, of FIB, stelt onderzoekers in staat om de interactie tussen het celoppervlak te verbeteren door materiaaloppervlakken te ontwerpen die de biocompatibiliteit en integratie met het inheemse weefsel hebben verhoogd. Met FIB kunnen functies worden geëtst op een verscheidenheid aan materialen, zoals silicium, metalen en polymeren. Niet-vlakke oppervlakken kunnen ook worden gebruikt en nabewerking kan worden uitgevoerd op individuele apparaten.In het algemeen kan deze methode worden gebruikt op andere microscopen. Echter, verschillende microscoop fabrikanten hebben unieke versies van de patroonsoftware, die moet worden geoptimaliseerd voor elk systeem. Het aantonen van de procedure, zal Miss Shreya Mahajan zijn, een afgestudeerde student van mijn laboratorium.Om voor te bereiden op montage, gebruik fijn-getipte boring vacuüm tangen zorgvuldig pick-up van de schone strook van silicium sondes. Plaats ze op een schone aluminium stomp gebruikt voor het scannen elektronenmicroscoop FIB imaging en etsen. Gebruik een tandenstoker om een kleine druppel zilver verf te plaatsen op de rand van het silicium substraat rond de sonde.Zet de strip vast door de zilveren verf over de zijkanten van het siliciumsubstraat rond de sonde te verspreiden. Laat de zilveren verf volledig drogen voordat u de aluminium stomp in de SEM FIB plaatst. Klik vervolgens op de ventknop op het tabblad Beam Control om de SEM FIB-kamer te ventileren.Druk op Shift F3 om de startfase uit te voeren. Bevestig de selectie door de knop Startfase in het pop-upvenster te selecteren. Nadat de home stage is voltooid, verplaatst u het podium naar coördinaten X=70 millimeter, Y=70 millimeter, Z=0 millimeter, T=0 graden, R=0 graden.Zodra de kamer is geventileerd, op schone nitril handschoenen en open de kamer deur. Plaats de aluminium stomp met de sondes in de bovenkant van de stageadapter. Zet de aluminium stomp vast door de ingestelde schroef aan de zijkant van de podiumadapter aan te draaien.Zorg ervoor dat de hoogte op de juiste manier wordt afgesteld. Gebruik de 1,5 millimeter hex moersleutel voor deze taak. Voorzichtig swing de navigatie camera arm open totdat deze stopt.De microscoopfase wordt automatisch verplaatst naar een positie onder de camera. Bekijk de live afbeelding getoond in Kwadrant Drie van de microscoop gebruikersinterface. Zodra het helderheidsniveau automatisch wordt aangepast aan een geschikt niveau, verkrijgt u het beeld door de knop op de camerabeugel te drukken.Dit duurt ongeveer 10 seconden. Zwaai de cameraarm terug naar de gesloten positie. Het podium keert terug naar de oorspronkelijke positie.Sluit voorzichtig de deur van de microscoopkamer. Bekijk het CCD-camerabeeld in Quadrant Four terwijl u de deur sluit. Zorg ervoor dat de monsters en het podium op een veilige afstand van een kritieke component in de microscoopkamer liggen.Selecteer de knop Pomp met monsterreiniging in de gebruikersinterfacesoftware om de kamerstofzuigerpomp en de ingebouwde plasmareiniger te starten. Wacht ongeveer acht minuten tot de pomptijd en de plasmareinigingscyclus van de microscoopkamer moeten worden voltooid. Zodra het pictogram in de rechterbenedenhoek van de gebruikersinterface groen wordt, drukt u op de knop Wake Up in het tabblad bundelbediening dat het elektron en de ionenstralen ingaat.Selecteer Quadrant One en stel het straalsignaal in op Electron Beam. Stel dan Quadrant 2 in op Ion Beam. Stel nu de SEM-spanning in op vijf kilovolt, de SEM-straalstroom op 0,20 nanoamps, de SEM Detector op ETD, en de Detector Mode op secundaire elektronen.Stel de FIB Voltage in op 30 kilovolts, de FIB-straal op 24 picoamps, de FIB Detector op ICE Detector en detectormodus op het secundaire elektron. Dubbelklik op de siliciumsonde in het beeld van de navigatiecamera, Kwadrant Drie om het podium naar de geschatte locatie van de sonde te verplaatsen. Klik op Quadrant One om het als actief kwadrant te selecteren en druk op de pauzeknop om SEM-scannen te starten.Stel de scantijd in op 300 nanoseconden en schakel Scan Interlacing, Line Integration en Frame Averaging uit. Scanrotatie instellen op nul op het tabblad Bundelbesturingselement. Klik met de rechtermuisknop op de Beam Shift 2D-regelaar en selecteer nul.Pas de vergroting aan de minimumwaarde aan door de vergrotingsknop tegen de klok in op het gebruikersinterfacepaneel van de microscoop te draaien. Pas de helderheid en het contrast van de afbeelding aan met de knoppen op het deelvenster gebruikersinterface of het pictogram voor de helderheid van automatisch contrast. Verplaats het podium door dubbel naar links te klikken op de muis op een functie om het te centreren.Beweeg vervolgens de gewenste siliciumsonde om in het midden van het SEM-beeld te worden gesysileerd. Zoek een rand of andere functie, zoals een stofdeeltje of kras. Verhoog de vergroting tot 2000x door de vergrotingsknop met de klok mee te draaien.Pas de focus van de SEM aan door de grove en fijne scherpstelknoppen op de gebruikersinterface van de microscoop te draaien, totdat het beeld scherp is. Zodra de afbeelding scherp is, selecteert u de knop Voorbeeld Z koppelen aan werkafstand op de werkbalk. Controleer of de bewerking is voltooid door de coördinaten van de Z-as in het navigatietabblad te bekijken.De waarde moet ongeveer 11 millimeter zijn. Typ 4,0 millimeter in de Z-asstand en druk met de muis op de knop Ga naar. Verplaats het podium in X en Y om de schouder van de siliciumsonde te lokaliseren.Plaats het zo dicht mogelijk bij het midden van de SEM mogelijk. Verander de fasekanteling in 52 graden door 52 in de T-coördinaat in te typen en enter te raken. Let op of de schouder van de sonde omhoog of omlaag lijkt te bewegen in de afbeelding.Gebruik de schuifregelaar Fase Z om de schouder van de sonde terug te brengen naar het midden van de SEM-afbeelding. Pas alleen de Z-positie aan. Beweeg de X-, Y-, T- of R-as niet.Voer de ingebouwde XT Align-functie uit in het vervolgkeuzemenu stage. Gebruik de muis om op twee punten te klikken die parallel aan de rand van de sonde zijn. Mae zeker dat de horizontale keuzerondje is geselecteerd in het pop-upvenster en klik op Voltooien.Het werkgebied draait om de sonde uit te lijnen met de X-as van het werkgebied. Pas het stadium in XY aan met de muis om de onderste schouder van de sonde weer in het midden van de SEM-afbeelding te plaatsen. Selecteer de FIB in Kwadrant Twee en zorg ervoor dat de straalstroom nog steeds 24 picoamps is.Stel de vergroting in op 5000X en de verblijfstijd op 100 nanoseconden. Typ Control-F op het toetsenbord om de FIB-focus in te stellen op 13 millimeter. Klik op het tabblad Bundelbesturingselement met de rechtermuisknop in de 2D-regelaar stigmator en selecteer nul.Klik ook met de rechtermuisknop in de Beam Shift 2D-regelaar en selecteer nul. Stel de scanrotatie in op nulgraden en klik op de helderheidsknop automatisch contrast op de werkbalk. Zoek naar een afbeelding van de sondeschouder in Kwadrant Twee.Gebruik het momentopnamegereedschap om een afbeelding in de FIB te verkrijgen. Bevestig dat de sondeschouder zich in het midden van de FIB-afbeelding bevindt. Zo niet, dubbelklik op de sonde schouder om het te verplaatsen naar het midden.Verplaats het podium naar links door ongeveer 10 tot 15 keer op de pijl-linkstoets op het toetsenbord te drukken. Neem nog een momentopname en kijk of de sondezijde zich nog in het midden van de FIB bevindt. Nadat u deze stappen hebt herhaald totdat de rand van de sondeschouder perfect is uitgelijnd met de X-as van het podium, gebruikt u de FIB om het podium terug te verplaatsen naar de onderste schouder van de sonde.Sla de podiumpositie in de positielijst op door op de knop Toevoegen te klikken. Verander de FIB-straalstroom in 2,5 nanoamps en zorg ervoor dat de vergroting van de FIB nog steeds 5000X is. Voer de contrastfunctie met automatische helderheid uit en stel de FIB-verblijfstijd in op 100 nanoseconden.Druk op de pauzeknop om te beginnen met scannen. Pas de FIB focus en astigmatisme zo snel en precies mogelijk aan met behulp van de grove en fijne scherpstelknoppen en de X en Y stigmator knoppen op het user interface panel. Druk op de pauzeknop om het FIB-scannen te stoppen.Open binnen de Nanobuilder-software het bestand voor het patroon van de Silicon Probes. Selecteer het vervolgkeuzemenu Microscoop en selecteer Werkgebied origin instellen. Selecteer het vervolgkeuzemenu Microscoop en selecteer Vervolgens Detectoren kalibreren.Klik op de gebruikersinterface van de microscoop één keer met de muis op Quad One om Quad One te selecteren. Klik op OK om de kalibratie te starten. Het proces duurt ongeveer vijf minuten.Zorg ervoor dat de ETD- en ICE-detectoren kalibreren. Selecteer in de software het vervolgkeuzemenu Microscoop en kies Uitvoeren om de patroonreeks te starten. Wanneer het patroon is voltooid, sluit u de software.Hit Vent in de microscoop gebruikersinterface Beam Control tabblad uit te schakelen van de microscoop balken en start de vent cyclus. Terwijl de kamer ontluchting, verplaats het podium naar de geschikte coördinaten. Zodra de kamer is geventileerd, op schone nitril handschoenen en trek de kamer deur.Maak de ingestelde schroef op de stompadapter los met de 1,5 millimeter hex moersleutel. Verwijder de aluminium stomp met de patroonsonde uit de kamer. Sluit voorzichtig de deur van de microscoopkamer.Bekijk het CCD-camerabeeld in Quadrant Four terwijl u de deur sluit. Zorg ervoor dat de stageadapter op een veilige afstand van een kritieke component in de microscoopkamer ligt. Hier getoond zijn SEM beelden van de niet-functionele single-shank silicium sondes met FIB-geëtste nano-architecturen langs de achterkant van de steel.De laatste afmetingen van de geëtste nano-architectuur waren 200 nanometer brede parallelle lijnen verdeeld 300 nanometer uit elkaar en had een diepte van 200 nanometer. Om te bepalen hoe het etsen van nano-architecturen in het oppervlak van de sonde de neuronale dichtheid onmiddellijk rond het implantaat beïnvloedt, werden de neuronale nucleii gekleurd en gekwantificeerd. Neuronale overleving wordt gepresenteerd als een percentage van de achtergrond regio van dezelfde dieren afstanden van 50 micron bakken uit de buurt van het implantaat site.Er waren aanzienlijk meer neuronen rond de nano-architectuur sondes op 100 tot 150 micron afstand van het implantaat site in vergelijking met de gladde controle implantaten op vier weken na implantatie. Nano-architecturen werden ook FIB geëtst langs de achterkant van functionele single shank silicium micro-elektroden en elektrofysiologische metingen werden gekwantificeerd om te onderzoeken hoe ets nano-architecturen van invloed op de elektrode prestaties. Elektrofysiologische resultaten toonden verhoogde percentages van kanalen die enkele eenheden van de nano-architectuurmicro-elektroden opnamen in vergelijking met de vlotte controlemicro-elektroden registreren.Er werd geen statistische analyse uitgevoerd voor de micro-elektrodrode van de nanoarchitectuur omdat slechts één werd geïmplanteerd voor een proof of concept pilot studie. FIB-eting stelt onderzoekers in staat om te onderzoeken hoe de toevoeging van topografische signalen op medische apparaten de cellulaire respons en uiteindelijk de prestaties van het apparaat kan verbeteren. De breedte van medische hulpmiddelen waarop deze methoden kunnen worden toegepast is grenzeloos, omdat FIB kan worden uitgevoerd op een reeks materialen, oppervlaktegeometrie en vooral reeds vervaardigde apparaten.

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Fluorescent Nanoparticles for the Measurement of Ion Concentration in Biological Systems

Fluorescerende Nanodeeltjes voor het meten van Ion Concentratie 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

Plasma Lithografie Surface Patterning voor de schepping van 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

Ontwerp van een Cyclic Pressure Bioreactor voor de Ex Vivo Studie van Aorta hartkleppen

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

Continu-geroerd anaërobe vergister om organisch afval omzetten in biogas: Systeemconfiguratie en Basisbediening

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

Capillaire Force Lithografie voor 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 monitoring van High Intensity Focused Ultrasound (HIFU) Ablation van<em&gt; In Vitro</em&gt; Canine Levers behulp Harmonic Motion Imaging voor Focused Ultrasound (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

Het samenvoegen van Ion Concentratie polarisatie tussen Naast elkaar Ion Exchange membranen aan de voortplanting van de Polarisatie Zone blokkeren

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

Functionele oppervlak-immobilisatie van genen met behulp van meerstaps Strand Displacement lithografie

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

Vergadering en karakterisering van biomoleculaire Memristors bestaande uit ionkanaal-doped lipide membranen

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 Soft Robot met ingebouwde micro-elektroden

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