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

מחקר זה היה נתמך על ידי ארצות הברית (ארה ב) המחלקה לענייני ותיקי מחקר שיקום ושירותי פיתוח פרסים: #RX001664-01A1 (CDA-1, Ereifej) ו #RX002628-01A1 (CDA-2, Ereifej). התוכן אינו מייצג את התצוגות של ארה ב. משרד לענייני יוצאי צבא או ממשלת ארצות הברית. המחברים רוצים להודות פיי ושות (כיום חלק מדעית תרמופישר) לסיוע הצוות ושימוש במכשור, אשר סייעה בפיתוח הסקריפטים המשמשים במחקר זה.

הערה: בצע את השלבים הבאים תוך לבישת ציוד ההגנה האישי המתאים, כגון חלוק מעבדה וכפפות.
1. הרכבה ללא פונקציונלי בדיקה סיליקון עבור קרן יון ממוקד (פרפור) ליתוגרפיה
הערה: עבור ההליך המלא המתאר את הייצור של וופל SOI עם 1,000 הבדיקות, אנא פנה אל Ereifej ואח '39.
<ol><l...

פרוטוקול הייצור המתואר כאן משתמש ליתוגרפיה ממוקדת קרן יון כדי להפוך ביעילות והשבוק ננו-ארכיטקטורות לתוך המשטח של שאינו פונקציונלי ופונקציונלי יחיד מיקרואלקטרודות סיליקון. קרן יון ממוקדת (פרפור) ליתוגרפיה מאפשר אבלציה סלקטיבית של משטח המצע באמצעות קרן יון ממוקדת דק50,<s...

מיקרואלקטרודות תאיים (IME) הן אלקטרודות פולשניות המספקות אמצעי ממשק ישיר בין התקנים חיצוניים לבין האוכלוסיות הנוירואליות בתוך קליפת המוח1,2. טכנולוגיה זו היא כלי רב ערך עבור הקלטת פוטנציאל פעולה עצבית כדי לשפר את היכולת של מדענים לחקור פונקציה עצבית, הבנה מראש של מחלות נוירולוגיות ולפתח טיפולים פוטנציאליים. מיקרואלקטרודה תאיים, משמש כחלק מערכות ממשק המוח (BMI), מאפשר הקלטה של פוטנציאל פעולה מקבוצות יחיד או קטן של נוירונים כדי לזהות כוונות מוטוריות שניתן להשתמש כדי לייצר פלטי פונקציונלי3. למעשה, מערכות BMI בהצלחה שימשו למטרות תותבות וטיפוליות, כגון רכשה sensorimotor בקרת קצב להפעלת סמן מחשב בחולים עם טרשת לרוחב amyotrophic (ALS)4 ופציעות חוט השדרה5 ושחזור התנועה אצל אנשים הסובלים tetraplegia כרונית6.
למרבה הצער, עורכי שיטות קלט אינם מצליחים להקליט בעקביות לאורך זמן עקב מצבי כשל מספר הכוללים גורמים מכניים, ביולוגיים וחומריים7,8. התגובה נוירודלקתית המתרחשת לאחר השתלת האלקטרודה נחשבת לאתגר ניכר לתרום כישלון אלקטרודה9,10,11,12,13,14. התגובה נוירודלקתית היא ביוזמת במהלך הכניסה הראשונית של ה-IME אשר מנתקת את מכשול המוח בדם, נזקים המוח המקומי בתוך כימומה ומשבש את הרשתות גליה והנוירואליות15,16. זו תגובה חריפה מאופיין על ידי הפעלת תאים גליה (microglia/מקרופאגים ו astrocytes), אשר שחרור pro דלקתית מולקולות נוירומורביות סביב האתר שתל17,18,19,20. הפעלה כרונית של תאים גליה תוצאות תגובת גוף זר מאופיין על ידי היווצרות של צלקת גליה בידוד אלקטרודה מרקמת מוח בריא7,9,12,13,17,21,22. בסופו של דבר, הינדרינג היכולת של האלקטרודה להקליט פוטנציאל הפעולה העצבי, בשל המכשול הפיזי בין האלקטרודה לבין הנוירונים ואת ניוון ומוות של נוירונים23,24,25.
הכישלון המוקדם של המיקרואלקטרודות התאיים הביא למחקר רב בהתפתחות של אלקטרודות הדור הבא, עם דגש על אסטרטגיות ביואיטיים26,27,28,29,30. עניין מיוחד לפרוטוקול המתואר כאן, הוא השימוש בננו-ארכיטקטורה כמחלקה של שינויים משטח ביואידיני עבור עורכי שיטות ה-31. זה כבר הוקם כי משטחים מחקה את הארכיטקטורה של הטבע בסביבה vivo יש תגובה סתיימים משופר32,33,34,35,36. לפיכך, ההשערה משכנעת פרוטוקול זה הוא כי הניתוק בין הארכיטקטורה הגסה של רקמת המוח והארכיטקטורה החלקה של המיקרואלקטרודות התאיים עשוי לתרום לתגובת גוף האדם הנוירודלקתית וכרונית ל-Ime (לסקירה מלאה מתייחסים לקים et al.31). בעבר הצגנו כי ניצול של התכונות ננו-ארכיטקטורה דומה האדריכלות של המוח מטריתאי מטריקס מפחית את סמנים דלקתיים האסטרוציטוט מן התאים המתורבתות על מצעים ננו-אדריכלי, לעומת משטחי שליטה שטוח הן מודלים vivo מבחנה לשעבר ומדגמים של נוירודלקת37,38. יתר על כן, הצגנו את היישום של קרן יון ממוקדת (פרפור) להדפס לחרוט ננו-ארכיטקטורות ישירות על בדיקה סיליקון הביא באופן משמעותי הכדאיות העצבית מוגברת ביטוי נמוך יותר של גנים אנטי דלקתיות מבעלי חיים מושתל עם בדיקה ננו אדריכלות בהשוואה לקבוצה בקרת חלקה26. לפיכך, מטרת הפרוטוקול המוצג כאן היא לתאר את השימוש בליטוגרפיה פרפור כדי לחרוט ננו-ארכיטקטורות על מכשירים מיקרואלקטרודה מתוצרת תאיים. פרוטוקול זה נועד לחרוט ננו אדריכלות בגודל תכונות לתוך משטחי סיליקון של שאנקס מיקרואלקטרודה תאיים ניצול הן אוטומטי וידני תהליכים. שיטות אלה אינן מסובכת, מיוחלות, והוא יכול בהחלט להיות ממוטב עבור חומרי התקן שונים בגדלים תכונות הרצוי.

<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

עם ההתקדמות בטכנולוגיית האלקטרוניקה והייצור, המיקרואלקטרודות התאיים עברו שיפורים משמעותיים המאפשרים ייצור של מיקרואלקטרודות מתוחכמות ברזולוציה גבוהה יותר ויכולות מורחבות. ההתקדמות בטכנולוגיית הייצור תמכה בפיתוח של אלקטרודות ביוגיתיים, המטרה לשלב בצורה חלקה לתוך המוח מקומכימה, להפחית את התגובה נוירודלקתית נצפתה לאחר החדרת אלקטרודה ולשפר את איכות ו אריכות ימים של הקלטות אלקטרופיזיולוגיות. כאן אנו מתארים פרוטוקול להעסיק גישה ביותונית שסווגו לאחרונה כננו אדריכלות. השימוש בליתוגרפיה של קרן יון ממוקדת (פרפור) היה מנוצל בפרוטוקול זה כדי לחרוט תכונות הננו אדריכלות מסוימים לתוך המשטח של לא פונקציונלי ופונקציונלי יחיד מיקרואלקטרודות מיקרו. חריטה ננו-ארכיטקטורות לתוך משטח האלקטרודה הצביעו על שיפורים אפשריים של תאימות ופונקציונליות של המכשיר מושתל. אחד היתרונות של שימוש פרפור הוא היכולת לחרוט על התקנים מיוצרים, בניגוד במהלך הייצור של המכשיר, הקלה על אפשרויות ללא גבולות כדי לשנות מכשירים רפואיים רבים שלאחר הייצור. הפרוטוקול המוצג במסמך זה יכול להיות מותאם עבור סוגי חומרים שונים, הננו-ארכיטקטורה תכונות, וסוגי התקנים. הגדלת פני השטח של מכשירים רפואיים מושתלים יכולה לשפר את ביצועי המכשיר ואת האינטגרציה לתוך הרקמה.

פרפור-אדריכלות בעיצוב ננו-ארכיטקטורה על משטחים של שאנק בודד רגשים ניצול השיטות המתוארות כאן, הבדיקות התאיים היו חרוטים עם ננו-ארכיטקטורות ספציפיות בעקבות פרוטוקולים שנקבעו39. הממדים והצורה של העיצוב ננו-אדריכלות המתוארים בשיטות אלה יושמו מן הקודם בתוצאות מחוץ לגו...

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

הצגנו כי תחריט של הננו-ארכיטקטורה לתוך התקנים מיקרו-אלקטרודה תאיים עשוי להפחית את התגובה הדלקתית ויש לו את הפוטנציאל לשפר הקלטות אלקטרופיזיולוגיות. השיטות המתוארות כאן מתווה גישה לחרוט ננו-ארכיטקטורות לפני השטח של מיקרואלקטרודות שאינן תפקודי ופונקציונלי בודד.

ליתוגרפיה של קרן יון ממוקדת לחרוט ננו-ארכיטקטורות למיקרואלקטרודות

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

השימוש בליתוגרפיה ממוקדת של קרן היונים, או FIB, מאפשר לחוקרים לשפר את האינטראקציה על פני התא על ידי תכנון משטחי חומרים שהגדילו את תאימות הביולוגית ואת האינטגרציה עם הרקמה המקורית. עם FIB, ניתן החרט תכונות במגוון חומרים, כגון סיליקון, מתכות ופולימרים. ניתן להשתמש גם במשטחים שאינם פלנאריים ויתבצעו לאחר העיבוד בהתקנים בודדים.באופן כללי, ניתן להשתמש בשיטה זו במיקרוסקופים אחרים. עם זאת, ליצרני מיקרוסקופ שונים יש גרסאות ייחודיות של תוכנת התבניות, שיש למטב עבור כל מערכת. הפגנת ההליך, תהיה מיס שריה מהאג'אן, סטודנטית לתואר שני מהמעבדה שלי.כדי להתכונן להרכבה, השתמשו במטס ואקום משועמם עדין כדי לקלוט בזהירות את הרצועה הנקייה של גשושיות סיליקון. מניחים אותם על תותב אלומיניום נקי המשמש לסריקת מיקרוסקופ אלקטרונים הדמיית FIB ותחריט. השתמש בקיסם כדי למקם טיפה זעירה של צבע כסף על קצה מצע הסיליקון המקיף את החללית.אבטחו את הרצועה על ידי הפצת צבע הכסף סביב צידי מצע הסיליקון המקיף את הגשוש. אפשר לצבע הכסף להתייבש לחלוטין לפני הנחת סקצוב האלומיניום ב- SEM FIB. לאחר מכן, לחץ על לחצן פתח אוורור בכרטיסיה בקרת קרן כדי לפרוק את תא SEM FIB.הקש Shift F3 כדי לבצע שלב ביתי. אשר את הבחירה, על-ידי בחירה בלחצן 'שלב הבית' בחלון הנפתח. לאחר השלמת שלב הבתים, הזיזו את הבמה לתיאום X=70 מילימטרים, Y=70 מילימטרים, Z=0 מילימטרים, T=0 מעלות, R=0 מעלות.לאחר החדר הוא אוורור, לשים על כפפות ניטריל נקיות ולפתוח את דלת התא. הכנס את תותך האלומיניום המחזיק את הבדיקות לראש מתאם הבמה. אבטח את תותך האלומיניום על-ידי הידוק הבורג בצד מתאם הבמה.ודא שהגובה מותאם כראוי. השתמש במפתח הברגים הקסדצימטרי באורך 1.5 מילימטר עבור משימה זו. בזהירות להניף את זרוע מצלמת הניווט פתוח עד שהוא מפסיק.שלב המיקרוסקופ יעבור באופן אוטומטי למיקום מתחת למצלמה. צפה בתמונה החיה המוצגת ברביע שלוש של ממשק המשתמש של המיקרוסקופ. לאחר שרמת הבהירות תסתגל אוטומטית לרמה המתאימה, רכוש את התמונה על-ידי לחיצה על הלחצן כלפי מטה על סוגר המצלמה.פעולה זו אורכת כ- 10 שניות. הנדנד את זרוע המצלמה בחזרה למיקום הסגור. הבמה תחזור לעמדה המקורית.סגור בזהירות את דלת תא המיקרוסקופ. צפה בתצלמת המצלמה של CCD ברביע ארבע בעת סגירת הדלת. ודא שהדגימות והבמה נמצאות במרחק בטוח מכל רכיב קריטי בתא המיקרוסקופ.בחר את לחצן משאבה עם ניקוי לדוגמה בתוכנת ממשק המשתמש כדי להפעיל את משאבת ואקום התא ומנקה פלזמה מובנה. המתן כשמונה דקות לזמן השאיבה ומחזור ניקוי הפלזמה של תא המיקרוסקופ שישלים. לאחר שהסמל בפינה השמאלית התחתונה של ממשק המשתמש הופך לירוק, לחץ על לחצן התעוררות בכרטיסייה לבקרת קרן המדליקה את קרני האלקטרונים והיונים.בחר רביע אחד והגדר את אות הקרן לקרן אלקטרונים. ואז להגדיר רביע 2 לקרן יון. עכשיו, להגדיר את מתח SEM לחמישה קילו-וולט, זרם קרן SEM ל 0.20 ננואמפ, גלאי SEM לתעודת סל, ואת מצב גלאי אלקטרונים משניים.הגדר את מתח FIB ל-30 קילו-וולט, את קרן ה-FIB ל-24 פיקואמפים, את גלאי FIB לגלאי ICE ואת מצב הגלאי לאלקטרון המשני. לחץ פעמיים על גשושית הסיליקון בתצלום מצלמת הניווט, רביע שלוש כדי להזיז את הבמה למיקום המשוער של החללית. לחץ על רביע אחד כדי לבחור אותו כמו הרבע הפעיל ולחץ על כפתור השהיה כדי להתחיל סריקת SEM.הגדר את זמן השתהות הסריקה ל- 300 ננו-שניות וכבה את 'סרוק השזור', 'שילוב קו' ו'חישוב ממוצע של מסגרות'. הגדר את סיבוב הסריקה לאפס בכרטיסיה בקרת קרן. לחצו לחיצה ימנית על המכוונן הדו-מימדי Beam Shift ובחרו אפס.התאימו את ההגדלה לערך המינימלי על-ידי הפיכת כפתור ההגדלה נגד כיוון השעון בלוח ממשק המשתמש של המיקרוסקופ. התאימו את בהירות התמונה ואת הניגודיות בעזרת הידיות בחלונית ממשק המשתמש או בסמל סרגל הכלים 'בהירות חדות אוטומטית'. הזז את הבמה על-ידי לחיצה כפולה שמאלה על העכבר על תכונה כדי למרכז אותה.לאחר מכן הזיזו את גשושית הסיליקון הרצויה כדי להיות בדוגמת מילוי למרכז תמונת SEM. אתר קצה או תכונה אחרת, כגון חלקיק אבק או שריטה. הגדל את ההגדלה ל- 2000x על-ידי סיבוב ידית ההגדלה בכיוון השעון.התאם את המוקד של ה- SEM על-ידי הפיכת ידיות המיקוד הקוביות וה העדינות בממשק המשתמש של המיקרוסקופ, עד שהתמונה תתמקד. לאחר שהתמונה נמצאת במוקד, בחר בלחצן קישור דוגמה Z למרחק עבודה בסרגל הכלים. ודא שהפעולה הושלמה על-ידי התבוננות בתיאום ציר Z בכרטיסיה ניווט.הערך צריך להיות כ 11 מילימטרים. הקלד 4.0 מילימטרים במיקום ציר Z ולחץ על לחצן עבור אל באמצעות העכבר. להזיז את הבמה X ו- Y כדי לאתר את הכתף של החללית סיליקון.מקם אותו קרוב ככל האפשר למרכז ה- SEM. שנה את הטיית הבמה ל- 52 מעלות על-ידי הקלדת 52 בתיאום T ופגיעה ב- Enter. שים לב אם נראה כי כתף הגשוש זזה למעלה או למטה בתמונה.השתמשו במ המחוון Stage Z כדי להחזיר את כתף הגשוש למרכז תמונת SEM. התאם רק את מיקום ה-Z. אל תזיז את הציר X, Y, T או R.הפעל את התכונה המוכללת של יישור XT, הממוקמת בתפריט הנפתח של השלב. השתמש בעכבר כדי ללחוץ על שתי נקודות במקביל לקצה החללית. מיי ודא שלחצן הפתגם האופקי נבחר בחלון הנפתח ולחץ על סיום.השלב יסתובב כדי ליישר את החללית עם ציר ה-X של הבמה. כוונן את השלב ב- XY באמצעות העכבר כדי לשים שוב את הכתף התחתונה של הגשוש במרכז תמונת SEM. בחרו ב-FIB ברביע 2 וודאו שזרם הקרן עדיין 24 פיקואמפ.הגדר את ההגדלה ל- 5000X ואת זמן ההתעכבות ל- 100 ננו-שניות. הקלד Control-F בלוח המקשים כדי להגדיר את מוקד ה- FIB ל- 13 מילימטרים. בכרטיסיה בקרת קרן, לחץ באמצעות לחצן העכבר הימני על המכוונן הדו-מימדי של סטיגמטור ובחר אפס.כמו כן, לחצו לחיצה ימנית במכוונן הדו-מימדי Beam Shift ובחרו 'אפס'. הגדר את סיבוב הסריקה לאפס מעלות ולחץ על לחצן בהירות החדות האוטומטית בסרגל הכלים. חפש תמונה של כתף הגשוש ברביע 2.השתמש בכלי תצלום בזק כדי להשיג תמונה ב- FIB. אשר כתף החללית היא במרכז התמונה FIB. אם לא, לחץ פעמיים על כתף החללית כדי להזיז אותו למרכז.הזז את הבמה שמאלה על-ידי דחיפת מקש החץ השמאלי במקלדת בערך 10 עד 15 פעמים. צלם תמונה נוספת ושים לב אם צד הגשוש עדיין נמצא במרכז ה- FIB. לאחר חזרה על שלבים אלה עד קצה כתף החללית מיושר באופן מושלם עם ציר X של הבמה, להשתמש FIB כדי להזיז את הבמה בחזרה לכתף התחתונה של החללית.שמור את מיקום הבמה ברשימת המיקום על-ידי לחיצה על לחצן הוסף. שנה את זרם קרן FIB ל 2.5 nanoamps ולוודא את ההגדלה של FIB הוא עדיין 5000X. הפעל את פונקציית ניגודיות הבהירות האוטומטית והגדר את זמן ההשתהות של FIB ל- 100 ננו-שניות.לחץ על לחצן ההשהיה כדי להתחיל בסריקה. התאימו את המיקוד והסטיגמטיזם של FIB במהירות ובדיוק ככל האפשר באמצעות ידיות המיקוד הפותות והדקות וכפתורי הסטיגמטור X ו- Y בלוח ממשק המשתמש. לחץ על לחצן ההשהיה כדי להפסיק את סריקת FIB.בתוך תוכנת Nanobuilder, לפתוח את הקובץ עבור דפוס בדיקות סיליקון. בחרו בתפריט הנפתח 'מיקרוסקופ' ובחרו 'הגדר מקור שלב'. בחר בתפריט הנפתח מיקרוסקופ ולאחר מכן בחר כייל גלאים.בממשק המשתמש מיקרוסקופ, לחץ על Quad One פעם אחת עם העכבר כדי לבחור Quad One. לחץ על אישור כדי להפעיל את הכיול. התהליך ייקח בערך חמש דקות.ודא שגלאי ETD ו- ICE מכיילים. בתוך התוכנה, בחר בתפריט הנפתח מיקרוסקופ ובחר בצע כדי להפעיל את רצף התבניות. לאחר השלמת התבנית, סגור את התוכנה.לחץ על Vent בכרטיסיה בקרת קרן ממשק משתמש מיקרוסקופ כדי לכבות את קרני מיקרוסקופ ולהתחיל את מחזור האוורור. בזמן שהתא פורק, הזיזו את הבמה לנקודות הציון המתאימות. לאחר החדר הוא אוורור, לשים על כפפות ניטריל נקי ולמשוך לפתוח את דלת התא.שחרר את בורג הסט במתאם ה- Stub באמצעות מפתח הברגים הקסדצימטרי באורך 1.5 מילימטר. הסר את תקע האלומיניום המכיל את הגשוש בדוגמת מהתא. סגור בזהירות את דלת תא המיקרוסקופ.צפה בתצלמת המצלמה של CCD ברביע ארבע בעת סגירת הדלת. ודא כי מתאם הבמה נמצא במרחק בטוח מכל רכיב קריטי בתא המיקרוסקופ. להלן תמונות SEM של גשושיות הסיליקון החד-שוקיות הלא פונקציונליות עם ארכיטקטורות ננו-ארכיטקטורות חרוטות FIB לאורך הצד האחורי של השוק.הממדים הסופיים של הננו-ארכיטקטורה החרוצה היו קווים מקבילים ברוחב 200 ננומטר במים זה מזה ועומקם היה 200 ננומטר. כדי לקבוע כיצד תחריט ננו-ארכיטקטורות על פני השטח של החללית משפיע על הצפיפות העצבית מיד סביב השתל, הגרעינים העצביים היו מוכתמים וכומתו. הישרדות עצבית מוצגת כאחוז מאזור הרקע מאותם מרחקים של בעלי חיים של 50 פחי מיקרון הרחק מאתר השתל.היו באופן משמעותי יותר נוירונים סביב בדיקות ננו-ארכיטקטורה במרחקים של 100 עד 150 מיקרון מאתר השתלים בהשוואה לשתלי הבקרה החלקים בארבעה שבועות לאחר ההשתלה. ננו-ארכיטקטורות נחרטו גם FIB בצד האחורי של מיקרואלקטרוניקה פונקציונלית של סיליקון שוק יחיד ומדידות אלקטרופיזיולוגיות כומתו כדי לחקור כיצד תחריט ננו-ארכיטקטורות משפיע על ביצועי האלקטרודה. תוצאות אלקטרופיזיולוגיות הראו אחוזים גבוהים יותר של ערוצים המתעדים יחידות בודדות מהמיקרו-אלקטרורודים הננו-ארכיטקטורה בהשוואה למיקרו-אלקטרודס הבקרה החלקה.לא בוצע ניתוח סטטיסטי עבור microelectrode ננו אדריכלות כי רק אחד הושתל למחקר פיילוט הוכחת הרעיון. תחריט FIB מאפשר לחוקרים לחקור כיצד תוספת של רמזים טופוגרפיים על מכשירים רפואיים יכולה לשפר את התגובה התאית ובסופו של דבר, את הביצועים של המכשיר. רוחב המכשירים הרפואיים שניתן ליישם על שיטות אלה הוא בלתי מוגבל, שכן FIB יכול להתבצע על מגוון רחב של חומרים, גיאומטריות פני השטח, והכי חשוב, כבר מיוצר מכשירים.

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Fluorescent Nanoparticles for the Measurement of Ion Concentration in Biological Systems

חלקיקים ניאון למדידה של ריכוז יון במערכות ביולוגיות

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

Surface פלזמה ליתוגרפיה דפוסים של יצירת רשתות Cell

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

עיצוב של bioreactor לחץ על מחזורי Ex Vivo מחקר של מסתמי הלב אבי העורקים

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

ברציפות, עוררה digester אנאירובי המרת פסולת אורגנית אל תוך ביוגז: התקנת מערכת הפעלה בסיסית

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

נימי חיל יתוגרפיה להנדסת רקמות לב

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

ניטור של עצימות גבוהות בזמן אמת אולטרסאונד ממוקד (HIFU) אבלציה של<em&gt; במבחנה</em&gt; כבדי כלבי שימוש הרמוני Motion הדמיה לאולטראסאונד הממוקד (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

מיזוג קיטוב ריכוז יון בין חופפי Ion Exchange ממברנות כדי לחסום את ההתפשטות של אזור הקיטוב

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

משטח פונקציונלי-הנייח של גנים באמצעות גדיל שקודמים הזחה ליתוגרפיה

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

הרכבה ואפיון של Memristors למערכות ביולוגיות המורכב ממברנות השומנים מסטול-תעלת יונים

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

ביוהשראת רובוט רך עם מיקרואלקטרודות משולבות

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