Name: focused ion beam lithography to etch nano-architectures into microelectrodes
Uploaded: 2020-01-19T12:00:00
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Cette étude a été soutenue par les prix du Département des anciens combattants des États-Unis pour la recherche et le développement en réadaptation : #RX001664-01A1 (CDA-1, Ereifej) et #RX002628-01A1 (CDA-2, Ereifej). Le contenu ne représente pas les vues du ministère des Anciens Combattants des États-Unis ou du gouvernement des États-Unis. Les auteurs tient à remercier FEI Co. (maintenant partie de Thermofisher Scientific) pour l'aide du personnel et l'utilisation de l'instrumentation, qui a aidé à développer les scripts utilisés dans cette recherche.

REMARQUE : Faites les étapes suivantes tout en portant l'équipement de protection individuelle approprié, comme une blouse de laboratoire et des gants.
1. Montage de sonde de silicium non fonctionnelle pour la lithographie focalisée de faisceau d'ion (FIB)
REMARQUE : Pour la procédure complète décrivant la fabrication de la plaquette SOI avec les 1 000 sondes, veuillez consulter Ereifej et al.,39.
<ol><li>Isolez une bande de 2-3 sond...

Le protocole de fabrication décrit ici utilise la lithographie focalisée de faisceau d'ions pour effectivement et reproductiblement éduquer des nano-architectures dans la surface des microélectrodes de silicium de tige simple non fonctionnelles et fonctionnelles. La lithographie focalisée du faisceau d'ions (FIB) permet l'ablation sélective de la surface du substrat à l'aide d'un faisceau d'ions finement focalisé50,51. FIB est une technique d'écriture di...

Les microélectrodes intracorticales (IME) sont des électrodes invasives qui fournissent un moyen d'interfaçage direct entre les dispositifs externes et les populations neuronales à l'intérieur du cortex cérébral1,2. Cette technologie est un outil inestimable pour enregistrer les potentiels d'action neuronale afin d'améliorer la capacité des scientifiques à explorer la fonction neuronale, à faire progresser la compréhension des maladies neurologiques et à développer des thérapies potentielles. La microélectrode intracorticale, utilisée dans le cadre des systèmes d'interface de machine cérébrale (IMC), permet l'enregistrement des potentiels d'action d'un individu ou de petits groupes de neurones pour détecter les intentions motrices qui peuvent être utilisées pour produire des sorties fonctionnelles3. En fait, les systèmes d'IMC ont été utilisés avec succès à des fins prothétiques et thérapeutiques, telles que le contrôle sensoriel acquis du rythme pour faire fonctionner un curseur informatique chez les patients atteints de sclérose latérale amyotrophique (SLA)4 et les lésions de la moelle épinière5 et la restauration du mouvement chez les personnes souffrant de tétraplégie chronique6.
Malheureusement, les IME ne parviennent souvent pas à enregistrer uniformément au fil du temps en raison de plusieurs modes de défaillance qui comprennent des facteurs mécaniques, biologiques et matériels7,8. La réponse neuroinflammatoire se produisant après l'implantation d'électrode est pensée pour être un défi considérable contribuant à l'échec d'électrode9,10,11,12,13,14. La réponse neuroinflammatoire est initiée lors de l'insertion initiale de l'IME qui coupe la barrière hémato-encéphalique, endommage le parenchyme cérébral local et perturbe les réseaux glial et neuronal15,16. Cette réponse aigue est caractérisée par l'activation des cellules gliales (microglia/macrophages et astrocytes), qui libèrent des molécules pro-inflammatoires et neurotoxiques autour du site de l'implant17,18,19,20. L'activation chronique des cellules gliales a comme conséquence une réaction de corps étrangère caractérisée par la formation d'une cicatrice gliale isolant l'électrode du tissu sain de cerveau7,9,12,13,17,21,22. En fin de compte, entravant la capacité de l'électrode à enregistrer les potentiels d'action neuronale, en raison de la barrière physique entre l'électrode et les neurones et la dégénérescence et la mort des neurones23,24,25.
L'échec précoce des microélectrodes intracorticales a entraîné des recherches considérables dans le développement des électrodes de prochaine génération, en mettant l'accent sur les stratégies biomimétiques26,27,28,29,30. D'intérêt particulier pour le protocole décrit ici, est l'utilisation de la nano-architecture comme une classe d'altérations de surface biomimétique pour les IME31. Il a été établi que les surfaces imitant l'architecture de l'environnement naturel in vivo ont une réponse biocompatible améliorée32,33,34,35,36. Ainsi, l'hypothèse qui oblige ce protocole est que la discontinuité entre l'architecture rugueuse du tissu cérébral et l'architecture lisse des microélectrodes intracorticales peut contribuer à la réponse neuro-inflammatoire et chronique du corps étranger aux IME implantés (pour un examen complet de Kim et al.,31). Nous avons déjà montré que l'utilisation de caractéristiques nano-architecture similaires à l'architecture de matrice extracellulaire du cerveau réduit les marqueurs inflammatoires des astrocytes à partir de cellules cultivées sur des substrats nano-architectured, par rapport aux surfaces de contrôle plat dans les modèles in vitro et ex vivo de neuroinflammation37,38. En outre, nous avons montré l'application de la lithographie focalisée de faisceau d'ions (FIB) pour équerler les nano-architectures directement sur les sondes de silicium a eu comme conséquence la viabilité neuronale sensiblement accrue et l'expression inférieure des gènes pro-inflammatoires des animaux implantés avec les sondes de nano-architecture comparées au groupe de contrôle lisse26. Par conséquent, le but du protocole présenté ici est de décrire l'utilisation de la lithographie FIB pour équeter les nano-architectures sur les dispositifs intracortical de microélectrode manufacturés. Ce protocole a été conçu pour réduire les caractéristiques de la taille d'une nano-architecture dans les surfaces de silicium des jarrets de microélectrodes intracorticales en utilisant des processus automatisés et manuels. Ces méthodes sont simples, reproductibles, et peuvent certainement être optimisées pour divers matériaux d'appareil et tailles d'entitédésirée désirées.

<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

Grâce aux progrès de l'électronique et de la technologie de fabrication, les microélectrodes intracorticales ont subi des améliorations substantielles permettant la production de microélectrodes sophistiquées avec une plus grande résolution et des capacités accrues. Les progrès de la technologie de fabrication ont soutenu le développement d'électrodes biomimétiques, qui visent à s'intégrer de façon transparente dans le parenchyme cérébral, à réduire la réponse neuroinflammatoire observée après l'insertion d'électrodes et à améliorer la qualité et longévité des enregistrements électrophysiologiques. Ici, nous décrivons un protocole pour employer une approche biomimétique récemment classée comme nano-architecture. L'utilisation de la lithographie focalisée de faisceau d'ions (FIB) a été employée dans ce protocole pour définir des dispositifs spécifiques de nano-architecture dans la surface des microélectrodes intracorticales non fonctionnelles et fonctionnelles de tige simple. L'enchautreisation des nano-architectures dans la surface de l'électrode a indiqué des améliorations possibles de la biocompatibilité et de la fonctionnalité du dispositif implanté. Un des avantages de l'utilisation de fib est la capacité à émousser sur les dispositifs manufacturés, par opposition à lors de la fabrication de l'appareil, facilitant les possibilités illimitées de modifier de nombreux dispositifs médicaux après la fabrication. Le protocole présenté ci-contre peut être optimisé pour divers types de matériaux, caractéristiques nano-architecture et types d'appareils. L'augmentation de la surface des dispositifs médicaux implantés peut améliorer les performances et l'intégration de l'appareil dans le tissu.

FIB Etched Nano-architecture sur les surfaces des sondes intracorticales Single Shank Utilisant les méthodes décrites ici, les sondes intracorticales ont été gravées avec des nano-architectures spécifiques suivant les protocoles établis39. Les dimensions et la forme de la conception nano-architecture décrite dans ces méthodes ont été mises en œuvre à partir de résultats in vitro précédents représentant une diminution de la réactivité des cellules gliales lors...

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Focused Ion Beam Lithography to Etch Nano-architectures into Microelectrodes

Nous avons montré que la gravure de nano-architecture dans des dispositifs intracortical de microélectrode peut réduire la réponse inflammatoire et a le potentiel d'améliorer des enregistrements électrophysiologiques. Les méthodes décrites ci-contre décrivent une approche pour équerler les nano-architectures à la surface des microélectrodes intracorticales non fonctionnelles et fonctionnelles de silicium à tige unique.

Lithographie focalisée de faisceau d'ion à Etch Nano-architectures dans des microélectrodes

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

L’utilisation d’une lithographie ciblée du faisceau iion, ou FIB, permet aux chercheurs d’améliorer l’interaction de la surface cellulaire en concevant des surfaces matérielles qui ont augmenté la biocompatibilité et l’intégration avec le tissu indigène. Avec FIB, les caractéristiques peuvent être gravées sur une variété de matériaux, tels que le silicium, les métaux et les polymères. Des surfaces non planaires peuvent également être utilisées et le post-traitement peut être effectué sur des appareils individuels.En général, cette méthode peut être utilisée sur d’autres microscopes. Cependant, différents fabricants de microscopes ont des versions uniques du logiciel de modelage, qui doivent être optimisées pour chaque système. Mlle Shreya Mahajan, une étudiante diplômée de mon laboratoire, fera la démonstration de la procédure.Pour se préparer au montage, utilisez des forceps à aspiration d’alésage à pointe fine pour ramasser soigneusement la bande propre des sondes de silicium. Placez-les sur un talon en aluminium propre utilisé pour la numérisation de l’imagerie et de la gravure fib au microscope électronique. Utilisez un cure-dent pour placer une petite goutte de peinture argentée sur le bord du substrat de silicium entourant la sonde.Fixez la bande en étalant la peinture argentée sur les côtés du substrat de silicium entourant la sonde. Laissez sécher complètement la peinture argentée avant de placer le talon en aluminium dans le SEM FIB. Ensuite, cliquez sur le bouton Vent dans l’onglet Contrôle du faisceau pour évacuer la chambre SEM FIB.Appuyez sur Shift F3 pour effectuer la scène à domicile. Confirmez la sélection en sélectionnant le bouton Home Stage dans la fenêtre contextée. Une fois l’étape d’accueil terminée, déplacez la scène pour coordonner X=70 millimètres, Y=70 millimètres, Z=0 millimètres, T=0 degrés, R=0 degrés.Une fois la chambre ventilée, enseillez des gants de nitrile propres et ouvrez la porte de la chambre. Insérez le talon en aluminium qui retient les sondes dans le haut de l’adaptateur de scène. Fixez le talon en aluminium en serrant la vis réglée sur le côté de l’adaptateur de scène.Assurez-vous que la hauteur est ajustée de façon appropriée. Utilisez la clé hex de 1,5 millimètre pour cette tâche. Balancez soigneusement le bras de la caméra de navigation ouvert jusqu’à ce qu’il s’arrête.L’étape du microscope se déplace automatiquement vers une position sous la caméra. Regardez l’image en direct indiquée dans le quadrant trois de l’interface utilisateur du microscope. Une fois que le niveau de luminosité s’ajuste automatiquement à un niveau approprié, acquérir l’image en appuyant sur le bouton vers le bas sur le support de la caméra.Cela prend environ 10 secondes. Balancez le bras de la caméra vers la position fermée. L’étape reviendra à la position d’origine.Fermez soigneusement la porte de la chambre au microscope. Regardez l’image de la caméra CCD dans quadrant quatre tout en fermant la porte. Assurez-vous que les échantillons et l’étape sont à une distance sécuritaire de tout composant critique dans la chambre de microscope.Sélectionnez la pompe avec bouton de nettoyage d’échantillon dans le logiciel d’interface utilisateur pour démarrer la pompe à vide de chambre et l’aspirateur à plasma intégré. Attendez environ huit minutes pour que le temps de pompage et le cycle de nettoyage au plasma de la chambre à microscope soient terminés. Une fois que l’icône dans le coin inférieur droit de l’interface utilisateur devient verte, appuyez sur le bouton Wake Up dans l’onglet de contrôle du faisceau qui allume les faisceaux d’électrons et d’ion.Sélectionnez Quadrant 1 et réglez le signal de faisceau au faisceau d’électrons. Réglez ensuite quadrant deux à Ion Beam. Maintenant, réglez la tension SEM à cinq kilovolts, le courant de faisceau SEM à 0,20 nanoamps, le détecteur SEM à ETD, et le mode détecteur aux électrons secondaires.Réglez la tension FIB à 30 kilovolts, le faisceau FIB à 24 picoamps, le détecteur FIB au détecteur ICE et le mode détecteur à l’électron secondaire. Double clic sur la sonde de silicium dans l’image de la caméra de navigation, Quadrant Trois pour déplacer la scène à l’emplacement approximatif de la sonde. Cliquez sur Quadrant One pour le sélectionner comme quadrant actif et appuyez sur le bouton pause pour commencer la numérisation SEM.Réglez l’heure de vie de l’analyse à 300 nanosecondes et éteignez l’entrelacement de balayage, l’intégration de ligne et la moyenne des images. Réglez la rotation d’analyse à zéro dans l’onglet Contrôle du faisceau. Cliquez à droite sur l’ajusteur Beam Shift 2D et sélectionnez zéro.Réglez le grossissement à la valeur minimale en tournant le bouton de grossissement dans le sens inverse des aiguilles d’une montre sur le panneau d’interface utilisateur du microscope. Ajustez la luminosité et le contraste de l’image à l’aide des boutons sur le panneau d’interface utilisateur ou de l’icône de la barre d’outils de luminosité à contraste automatique. Déplacez la scène en cliquant à gauche sur la souris sur une fonctionnalité pour la centrer.Déplacez ensuite la sonde de silicium désirée pour être modelée au centre de l’image SEM. Localisez un bord ou une autre caractéristique, comme une particule de poussière ou une égratignure. Augmentez le grossissement à 2000x en tournant le bouton de grossissement dans le sens des aiguilles d’une montre.Ajustez l’objectif de la SEM en tournant les boutons de mise au point grossiers et fins sur l’interface utilisateur du microscope, jusqu’à ce que l’image soit mise au point. Une fois que l’image est mise au point, sélectionnez l’exemple lien Z au bouton distance de travail dans la barre d’outils. Confirmez que l’opération a été effectuée en regardant la coordonnée z-axe dans l’onglet navigation.La valeur devrait être d’environ 11 millimètres. Tapez 4,0 millimètres dans la position de l’axe Z et appuyez sur le bouton Go To avec la souris. Déplacez la scène en X et Y pour localiser l’épaule de la sonde de silicium.Placez-le le plus près possible du centre de la SEM. Changez l’inclinaison de la scène à 52 degrés en tapant dans 52 dans la coordonnée T et en frappant Enter. Observez si l’épaule de la sonde semble se déplacer vers le haut ou vers le bas dans l’image.Utilisez le curseur De scène Z pour ramener l’épaule de la sonde au centre de l’image SEM. N’ajustez que la position Z. Ne déplacez pas l’axe X, Y, T ou R.Exécutez la fonction d’alignement XT intégrée, située dans le menu de dropdown de scène. Utilisez la souris pour cliquer sur deux points parallèles au bord de la sonde. Mae sûr que le bouton radio horizontal est sélectionné dans la fenêtre pop-up et cliquez sur Finition.La scène tournera pour aligner la sonde avec l’axe X de l’étage. Ajustez la scène en XY en utilisant la souris pour remettre l’épaule inférieure de la sonde au centre de l’image SEM. Sélectionnez le FIB dans quadrant deux et assurez-vous que le courant du faisceau est encore de 24 picoamps.Réglez le grossissement à 5000X et le temps de vie à 100 nanosecondes. Tapez Control-F sur le clavier pour régler la mise au point FIB à 13 millimètres. Dans l’onglet Contrôle du faisceau, cliquez à droite dans l’ajusteur Stigmator 2D et sélectionnez zéro.En outre, cliquez à droite dans l’ajusteur Beam Shift 2D, et sélectionnez zéro. Réglez la rotation de balayage à zéro degré et cliquez sur le bouton de luminosité de contraste automatique dans la barre d’outils. Recherchez une image de l’épaule de la sonde dans le quadrant deux.Utilisez l’outil instantané pour acquérir une image dans le FIB. Confirmez que l’épaule de la sonde est au centre de l’image FIB. Sinon, double clic sur l’épaule de la sonde pour le déplacer au centre.Déplacez la scène vers la gauche en poussant la touche de flèche gauche sur le clavier environ 10 à 15 fois. Prenez un autre instantané et observez si le côté sonde est toujours au centre de la FIB. Après avoir répété ces étapes jusqu’à ce que le bord de l’épaule de la sonde soit parfaitement aligné avec l’axe X de la scène, utilisez le FIB pour déplacer la scène vers l’épaule inférieure de la sonde.Enregistrez la position de l’étape dans la liste de position en cliquant sur le bouton Ajouter. Changez le courant du faisceau FIB à 2,5 nanoampes et assurez-vous que le grossissement de la FIB est toujours de 5000X. Exécutez la fonction de contraste auto-luminosité et réglez le temps de vie FIB à 100 nanosecondes.Appuyez sur le bouton pause pour commencer à numériser. Réglez la mise au point FIB et l’astigmatisme aussi rapidement et précisément que possible à l’aide des boutons de mise au point grossiers et fins et des boutons stigmateurs X et Y sur le panneau d’interface utilisateur. Appuyez sur le bouton pause pour arrêter la numérisation FIB.Dans le logiciel Nanobuilder, ouvrez le fichier pour modeler les sondes de silicium. Sélectionnez le menu microscope dropdown et sélectionnez Set Stage Origin. Sélectionnez le menu microscope dropdown, puis sélectionnez détecteurs calibrés.Sur l’interface utilisateur microscope, cliquez une fois sur Quad One avec la souris pour sélectionner Quad One. Cliquez sur OK pour commencer l’étalonnage. Le processus prendra environ cinq minutes.Assurez-vous que les détecteurs ETD et ICE calibrent. Dans le logiciel, sélectionnez le menu microscope dropdown et choisissez Exécuter pour démarrer la séquence de configuration. Lorsque le modèle est terminé, fermez le logiciel.Appuyez sur Vent dans l’onglet Beam Control de l’interface utilisateur microscope pour éteindre les faisceaux de microscope et démarrer le cycle d’évacuation. Pendant que la chambre s’évacue, déplacez la scène vers les coordonnées appropriées. Une fois que la chambre est ventilée, mettez des gants de nitrile propres et ouvrez la porte de la chambre.Desserrez la vis réglée sur l’adaptateur de talon à l’aide de la clé de hex de 1,5 millimètre. Retirez le talon d’aluminium contenant la sonde à motifs de la chambre. Fermez soigneusement la porte de la chambre au microscope.Regardez l’image de la caméra CCD dans quadrant quatre tout en fermant la porte. Assurez-vous que l’adaptateur de scène est à une distance sécuritaire de tout composant critique dans la chambre de microscope. On y voit des images SEM des sondes de silicium mono-tige non fonctionnelles avec des nano-architectures gravées FIB le long de l’arrière de la tige.Les dimensions finales de la nano-architecture gravée étaient des lignes parallèles de 200 nanomètres de large espacées de 300 nanomètres et avaient une profondeur de 200 nanomètres. Pour déterminer comment l’eau-forte nano-architectures dans la surface de la sonde affecte la densité neuronale immédiatement autour de l’implant, les noyaux neuronaux ont été tachés et quantifiés. La survie neuronale est présentée comme un pourcentage de la région de fond à partir des mêmes distances d’animaux de 50 bacs microns loin du site de l’implant.Il y avait beaucoup plus de neurones autour des sondes nano-architecture à des distances de 100 à 150 microns du site de l’implant par rapport aux implants de contrôle lisses à quatre semaines après l’implantation. Des nano-architectures ont également été gravées le long du côté arrière des microélecrodes fonctionnelles de silicium à tige unique et des mesures électrophysiologiques ont été quantifiées pour étudier comment les nano-architectures de gravure affectent les performances de l’électrode. Les résultats électrophysiologiques ont montré des pourcentages accrus de canaux enregistrant des unités individuelles à partir des microélectrodes nano-architecture par rapport aux microélecrodes de contrôle lisses.Aucune analyse statistique n’a été effectuée pour la microélecrode nano-architecture parce qu’une seule a été implantée pour une étude pilote de preuve de concept. La gravure FIB permet aux chercheurs d’étudier comment l’ajout de signaux topographiques sur les dispositifs médicaux peut améliorer la réponse cellulaire et, en fin de compte, les performances de l’appareil. L’étendue des dispositifs médicaux sur qui ces méthodes peuvent être appliquées est illimitée, puisque la FIB peut être effectuée sur une gamme de matériaux, de géométries de surface et, surtout, d’appareils déjà fabriqués.

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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

Conception d&#39;un bioréacteur pour la pression cyclique Ex Vivo Étude des valves cardiaques aortiques

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 agité digesteur anaérobie pour convertir les déchets organiques en biogaz: configuration du système et le fonctionnement de base

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 de travail lithographie pour l&#39;ingénierie tissulaire cardiaque

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

Suivi en temps réel de haute intensité ultrasons focalisés (HIFU) Ablation de<em&gt; In Vitro</em&gt; Canine Livers Utilisation mouvement harmonique Imaging pour ultrasons focalisés (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

Fusion Ion Concentration Polarisation entre juxtaposées échangeuses d&#39;ions Membranes pour bloquer la propagation de la Zone Polarisation

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

Surface-immobilisation fonctionnelle des gènes à l’aide de la lithographie de déplacement multipas Strand

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

Assembly and Characterization of Biomolecular Memristors consistant en des Membranes lipidiques dopé au canal ionique

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

Robot doux bioinspiré avec microélectrodes incorporées

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