Name: focused ion beam lithography to etch nano-architectures into microelectrodes
Uploaded: 2020-01-19T12:00:00
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Questo studio è stato sostenuto dal Dipartimento dei Veterani per la Ricerca e lo Sviluppo del Dipartimento degli Affari Veterani: #RX001664-01A1 (CDA-1, Ereifej) e #RX002628-01A1 (CDA-2, Ereifej). I contenuti non rappresentano le opinioni del Dipartimento degli Affari Veterani degli Stati Uniti o del Governo degli Stati Uniti. Gli autori desiderano ringraziare FEI Co. (Ora parte di Thermofisher Scientific) per l'assistenza del personale e l'uso della strumentazione, che ha aiutato a sviluppare gli script utilizzati in questa ricerca.

NOTA: Effettuare le seguenti operazioni indossando l'attrezzatura protettiva personale appropriata, ad esempio un camice da laboratorio e guanti.
1. Sonda di silicone non funzionale per litografia del fascio ionico focalizzato (FIB)
NOTA: Per la procedura completa che descrive la fabbricazione del wafer SOI con le 1.000 sonde, si prega di fare riferimento a Ereifej et al.39.
<ol><li>Isolare una striscia di 2-3 sonde di silicio dal wafer in ...

Il protocollo di fabbricazione qui descritto utilizza la litografia focalizzata del fascio ionico per eguagliare in modo efficace e riproducibile nano-architetture nella superficie di microelettrodi in silicio a gambo singolo non funzionale e funzionale. La litografia del fascio ionico focalizzato (FIB) consente l'ablazione selettiva della superficie del substrato utilizzando un fascio ionico a fuoco fine50,51. FIB è una tecnica di scrittura diretta che può pro...

I microelettrodi intracorticali (IME) sono elettrodi invasivi che forniscono un mezzo di interfacciamento diretto tra dispositivi esterni e le popolazioni neuronali all'interno della corteccia cerebrale1,2. Questa tecnologia è uno strumento inestimabile per registrare i potenziali di azione neurale per migliorare la capacità degli scienziati di esplorare la funzione neuronale, far progredire la comprensione delle malattie neurologiche e sviluppare potenziali terapie. Il microelettrodo intracorticale, utilizzato come parte dei sistemi HMI (Brain Machine Interface), consente la registrazione dei potenziali d'azione da un singolo o piccolo gruppo di neuroni per rilevare le intenzioni motorie che possono essere utilizzate per produrre uscite funzionali3. Infatti, i sistemi BMI sono stati utilizzati con successo per scopi protesici e terapeutici, come il controllo del ritmo sensomotorio acquisito per azionare un cursore computerin pazienti con sclerosi laterale amiotrofica (SLA)4 e lesioni del midollo spinale5 e ripristinare il movimento in persone che soffrono di tetraplegia cronica6.
Purtroppo, gli IME spesso non riescono a registrare costantemente nel tempo a causa di diverse modalità di guasto che includono fattori meccanici, biologici e materiali7,8. La risposta neuroinfiammatoria che si verifica dopo l'impianto dell'elettrodo è pensata per essere una sfida considerevole contribuendo al fallimento degli elettrodi9,10,11,12,13,14. La risposta neuroinfiammatoria viene avviata durante l'inserimento iniziale dell'IME che recisso la barriera ematoencefalica, danneggia il parenchyma cerebrale locale e interrompe le reti gliali e neuronali15,16. Questa risposta acuta è caratterizzata dall'attivazione di cellule gliali (microglia/macrofati e astrociti), che rilasciano molecole pro-infiammatorie e neurotossiche intorno al sito dell'impianto17,18,19,20. L'attivazione cronica delle cellule gliali si traduce in una reazione del corpo estraneo caratterizzata dalla formazione di una cicatrice gliale isolando l'elettrodo dal tessuto cerebrale sano7,9,12,13,17,21,22. In definitiva, ostacolando la capacità dell'elettrodo di registrare i potenziali di azione neuronale, a causa della barriera fisica tra l'elettrodo e i neuroni e la degenerazione e la morte dei neuroni23,24,25.
Il fallimento precoce dei microelettrodi intracorticali ha portato a notevoli ricerche nello sviluppo di elettrodi di nuova generazione, con particolare attenzione alle strategie biomimetiche26,27,28,29,30. Di particolare interesse per il protocollo qui descritto, è l'uso della nano-architettura come classe di alterazioni di superficie biomimetiche per gli IME31. È stato stabilito che le superfici che imitano l'architettura dell'ambiente naturale in vivo hanno una risposta biocompatibile migliorata32,33,34,35,36. Pertanto, l'ipotesi che implichi questo protocollo è che la discontinuità tra l'architettura ruvida del tessuto cerebrale e l'architettura liscia dei microelettrodi intracorticali può contribuire alla risposta neuroinfiammatoria e cronica del corpo estraneo agli IME impiantati (per una revisione completa si riferisce a Kim et al.31). Abbiamo dimostrato in precedenza che l'utilizzo di caratteristiche nano-architettura simili all'architettura a matrice extracellulare del cervello riduce i marcatori infiammatori degli astrociti dalle cellule coltivate su substrati nano-architetturati, rispetto alle superfici di controllo piatte nei modelli in vitro ed ex vivo della neuroinfiammazione37,38. Inoltre, abbiamo dimostrato l'applicazione della litografia del fascio ionico focalizzato (FIB) per incidere le nano-architetture direttamente sulle sonde in silicio ha portato a una vitalità neuronale significativamente aumentata e a una minore espressione di geni pro-infiammatori da animali impiantati con le sonde nano-architettura rispetto al gruppo di controllo liscio26. Pertanto, lo scopo del protocollo qui presentato è quello di descrivere l'uso della litografia FIB per eguagliare nano-architetture su dispositivi a microelettrodi intracorticali fabbricati. Questo protocollo è stato progettato per incidere caratteristiche di nano-architettura in superfici di silicio di fazzoletti intracorticali di microelettrodi utilizzando sia processi automatizzati che manuali. Questi metodi sono semplici, riproducibili e possono certamente essere ottimizzati per vari materiali del dispositivo e dimensioni di lavorazione desiderate.

<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

Con i progressi nell'elettronica e nella tecnologia di fabbricazione, i microelettrodi intracorticali hanno subito miglioramenti sostanziali che hanno permesso la produzione di microelettrodi sofisticati con maggiore risoluzione e capacità ampliate. I progressi nella tecnologia di fabbricazione hanno sostenuto lo sviluppo di elettrodi biomimetici, che mirano a integrarsi senza soluzione di continuità nel parenchyma cerebrale, ridurre la risposta neuroinfiammatoria osservata dopo l'inserimento degli elettrodi e migliorare la qualità e longevità delle registrazioni elettrofisiologiche. Qui descriviamo un protocollo per impiegare un approccio biomimetico recentemente classificato come nano-architettura. L'uso della litografia del fascio ionico focalizzato (FIB) è stato utilizzato in questo protocollo per incidere specifiche caratteristiche nano-architettoniche nella superficie di microelettrodi intracorticali a singolo gambo non funzionali e funzionali. L'incisione di nano-architetture nella superficie dell'elettrodo ha indicato possibili miglioramenti della biocompatibilità e della funzionalità del dispositivo impiantato. Uno dei vantaggi dell'utilizzo di FIB è la possibilità di incidere su dispositivi fabbricati, al contrario durante la fabbricazione del dispositivo, facilitando possibilità illimitate di modificare numerosi dispositivi medici dopo la produzione. Il protocollo qui presentato può essere ottimizzato per vari tipi di materiali, funzionalità di nano-architettura e tipi di dispositivi. L'aumento della superficie dei dispositivi medici impiantati può migliorare le prestazioni del dispositivo e l'integrazione nel tessuto.

FIB Inciso Nano-architettura sulle superfici di sonde intracorticali singolo Shank Utilizzando i metodi descritti qui, le sonde intracorticali sono state incise con nano-architetture specifiche seguendo protocolli stabiliti39. Le dimensioni e la forma del progetto nano-architettura descritto in questi metodi sono state implementate dai precedenti risultati in vitro che illustrano una diminuzione della reattività delle cellule gliali quando coltivate con il progetto nano-archit...

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Focused Ion Beam Lithography to Etch Nano-architectures into Microelectrodes

Abbiamo dimostrato che l'incisione della nano-architettura nei dispositivi intracorticali di microelettrodi può ridurre la risposta infiammatoria e ha il potenziale per migliorare le registrazioni elettrofisiologiche. I metodi descritti qui delineano un approccio per incidere le nano-architetture nella superficie di microelettrodi intracorticali in silicio a stilo non funzionali e funzionali.

Focalizzata la litografia del fascio ionico per esacire di nano-architetture nei microelettrodi

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

L'uso della litografia focalizzata del fascio ionico, o FIB, consente ai ricercatori di migliorare l'interazione della superficie cellulare progettando superfici materiali che hanno aumentato la biocompatibilità e l'integrazione con il tessuto nativo. Con FIB, le caratteristiche possono essere incise su una varietà di materiali, come silicio, metalli e polimeri. Le superfici non planari possono anche essere utilizzate e la post-elaborazione può essere eseguita su singoli dispositivi.In generale, questo metodo può essere utilizzato su altri microscopi. Tuttavia, diversi produttori di microscopi hanno versioni uniche del software di patterning, che devono essere ottimizzate per ogni sistema. A dimostrare la procedura, sarà la signorina Shreya Mahajan, una studentessa laureata del mio laboratorio.Per prepararsi al montaggio, utilizzare forcep sottovuoto a punta fine per raccogliere con cura la striscia pulita delle sonde di silicio. Posizionarli su uno stub di alluminio pulito utilizzato per la scansione dell'imaging e dell'incisione FIB al microscopio elettronico. Utilizzare uno stuzzicadenti per posizionare una piccola goccia di vernice argentata sul bordo del substrato di silicio che circonda la sonda.Fissare la striscia spargendo la vernice argentata attorno ai lati del substrato di silicio che circonda la sonda. Lasciare asciugare completamente la vernice argentata prima di posizionare lo stub di alluminio nel SEM FIB. Quindi, fate clic sul pulsante Sfiato nella scheda Controllo travi (Beam Control) per sfogare la camera FIB SEM.Premere MAIUSC F3 per eseguire la fase iniziale. Confermare la selezione selezionando il pulsante Home Stage nella finestra popup. Al termine dello stadio iniziale, spostare lo stage in coordinate X=70 millimetri, Y=70 millimetri, Z=0 millimetri, T=0 gradi, R=0 gradi.Una volta ventilata la camera, indossare guanti di nitrile puliti e aprire la porta della camera. Inserire lo stub in alluminio che tiene le sonde nella parte superiore dell'adattatore dello stadio. Fissare lo stub in alluminio stringendo la vite impostata sul lato dell'adattatore del palco.Assicurarsi che l'altezza sia regolata in modo appropriato. Utilizzare la chiave esagonale di 1,5 millimetri per questa attività. Aprire con attenzione il braccio della telecamera di navigazione fino a quando non si ferma.Lo stadio del microscopio si sposterà automaticamente in una posizione sotto la fotocamera. Guarda l'immagine in diretta mostrata nel Quadrante Tre dell'interfaccia utente del microscopio. Una volta che il livello di luminosità si regola automaticamente a un livello appropriato, acquisire l'immagine premendo il pulsante verso il basso sulla staffa della fotocamera.Questo richiede circa 10 secondi. Far oscillare il braccio della fotocamera in posizione chiusa. Il palco tornerà alla posizione originale.Chiudere con cura la porta della camera del microscopio. Guarda l'immagine della telecamera CCD nel Quadrant Four mentre chiudo la porta. Assicurarsi che i campioni e lo stadio siano distanti in sicurezza da qualsiasi componente critico nella camera del microscopio.Selezionare il pulsante Pompa con pulizia campioni nel software dell'interfaccia utente per avviare la pompa per vuoto a camera e il pulitore al plasma integrato. Attendere circa otto minuti per completare il tempo di pompaggio e il ciclo di pulizia del plasma della camera del microscopio. Una volta che l'icona nell'angolo in basso a destra dell'interfaccia utente diventa verde, premere il pulsante Riattiva nella linguetta di controllo del fascio che accende i fasci di elettroni e ioni.Selezionate il quadrante uno e impostate il segnale del fascio su Fascio di elettroni. Quindi impostare il quadrante due su Fascio ionico. Ora, impostate la tensione SEM su cinque kilovolt, la corrente del fascio SEM a 0,20 nanoamp, il rilevatore SEM su ETD e la modalità rivelatore agli elettroni secondari.Impostare la tensione FIB su 30 kilovolt, il fascio FIB su 24 picoamp, il rilevatore FIB sul rilevatore ICE e la modalità rivelatore sull'elettrone secondario. Fare doppio clic sulla sonda di silicio nell'immagine della telecamera di navigazione, quadrante tre, per spostare lo stage nella posizione approssimativa della sonda. Fare clic sul quadrante Uno per selezionarlo come quadrante attivo e premere il pulsante di pausa per avviare la scansione SEM.Impostare il tempo di permanenza della scansione su 300 nanosecondi e disattivare Scan Interlacing, Line Integration e Frame Mediaaging. Impostare Rotazione scansione su zero nella scheda Controllo trave. Fate clic con il pulsante destro del mouse sull'aggiustatore 2D Beam Shift e selezionate zero.Regolare l'ingrandimento al valore minimo ruotando la manopola di ingrandimento in senso antiorario sul pannello dell'interfaccia utente del microscopio. Regolare la luminosità e il contrasto dell'immagine utilizzando le manopole del pannello dell'interfaccia utente o l'icona della barra degli strumenti della luminosità a contrasto automatico. Spostare lo stage facendo doppio clic a sinistra sul mouse di una feature per centrarlo.Quindi spostare la sonda di silicio desiderata da modellare al centro dell'immagine SEM. Individuare un bordo o un'altra feature, ad esempio una particella di polvere o un graffio. Aumentare l'ingrandimento a 2000x ruotando la manopola di ingrandimento in senso orario.Regolare lo stato attivo del SEM ruotando le manopole di messa a fuoco grossolane e fini sull'interfaccia utente del microscopio, fino a quando l'immagine non è a fuoco. Una volta messa a fuoco l'immagine, selezionare il pulsante Collega esempio Z alla distanza di lavoro sulla barra degli strumenti. Verificare che l'operazione sia stata completata esaminando la coordinata dell'asse Z nella scheda di spostamento.Il valore dovrebbe essere di circa 11 millimetri. Digitare 4,0 millimetri nella posizione dell'asse Z e premere il pulsante Vai a con il mouse. Spostare lo stadio in X e Y per localizzare la spalla della sonda di silicio.Posizionarlo il più vicino possibile al centro del SEM. Modificare l'inclinazione dello stadio a 52 gradi digitando 52 nella coordinata T e colpendo Invio. Osservare se la spalla della sonda sembra spostarsi verso l'alto o verso il basso nell'immagine.Utilizzate il dispositivo di scorrimento Stage Z per riportare la spalla della sonda al centro dell'immagine SEM. Regolare solo la posizione Z. Non spostare l'asse X, Y, T o R.Eseguire la funzione di allineamento XT integrata, disponibile nel menu a discesa stage. Utilizzare il mouse per fare clic su due punti paralleli al bordo della sonda. Assicurarsi che il pulsante di opzione orizzontale sia selezionato nella finestra popup e fare clic su Fine.Lo stadio ruoterà per allineare la sonda all'asse X dello stadio. Regolare lo stage in XY utilizzando il mouse per mettere nuovamente la spalla inferiore della sonda al centro dell'immagine SEM. Selezionare il FIB nel quadrante due e assicurarsi che la corrente del fascio sia ancora di 24 picoamp.Impostare l'ingrandimento su 5000X e il tempo di dimora su 100 nanosecondi. Digitare Control-F sulla tastiera per impostare lo stato attivo FIB su 13 millimetri. Nella scheda Controllo trave fare clic con il pulsante destro del mouse nel regolatore Stigmator 2D e selezionare zero.Inoltre, fate clic con il pulsante destro del mouse nel regolatore 2D Beam Shift e selezionate zero. Impostare la rotazione dell'analisi su zero gradi e fare clic sul pulsante di luminosità a contrasto automatico sulla barra degli strumenti. Cerca un'immagine della spalla della sonda nel Quadrante Due.Utilizzare lo strumento snapshot per acquisire un'immagine nel FIB. Verificare che la spalla della sonda si trova al centro dell'immagine FIB. In caso meno, fare doppio clic sulla spalla della sonda per spostarla al centro.Spostare il palco a sinistra premendo il tasto freccia sinistra sulla tastiera circa 10-15 volte. Scatta un'altra istantanea e osserva se il lato sonda è ancora al centro del FIB. Dopo aver ripetuto questi passaggi fino a quando il bordo della spalla della sonda non è perfettamente allineato con l'asse X dello stadio, utilizzare il FIB per spostare lo stadio verso la spalla inferiore della sonda.Salvare la posizione del palco nell'elenco delle posizione facendo clic sul pulsante Aggiungi. Modificare la corrente del fascio FIB in 2,5 nanoarti e assicurarsi che l'ingrandimento del FIB sia ancora 5000X. Eseguite la funzione di contrasto auto-luminosità e impostate il tempo di rigonfiamento FIB su 100 nanosecondi.Premere il pulsante di pausa per avviare la scansione. Regolare la messa a fuoco FIB e l'astigmatismo nel modo più rapido e preciso possibile utilizzando le manopole di messa a fuoco grossolane e fini e le manopole dello stigmatore X e Y sul pannello dell'interfaccia utente. Premere il pulsante di pausa per interrompere la scansione FIB.All'interno del software Nanobuilder, aprire il file per Patterning the Silicon Probes. Selezionate il menu a discesa Microscopio (Microscopio) e selezionate Imposta origine fase (Set Stage Origin). Selezionate il menu a discesa Microscopio (Microscopio), quindi Calibra rivelatori (Calibrate Detectors).Sull'interfaccia utente del microscopio, fare clic su Quad One una volta con il mouse per selezionare Quad One. Fare clic su OK per avviare la calibrazione. Il processo richiederà circa cinque minuti.Assicurarsi che i rilevatori ETD e ICE calibrino. All'interno del software, selezionate il menu a discesa Microscopio (Microscope) e scegliete Esegui (Execute) per avviare la sequenza di patterning. Al termine del modello, chiudere il software.Premere Sfiato nella scheda Controllo fascio dell'interfaccia utente del microscopio per arrestare i raggi del microscopio e avviare il ciclo di sfiato. Mentre la camera si sta sfogando, spostare il palco alle coordinate adatte. Una volta ventilata la camera, indossare guanti di nitrile puliti e aprire la porta della camera.Allentare la vite impostata sull'adattatore dello stub utilizzando la chiave esagonale da 1,5 millimetri. Rimuovere lo stub di alluminio contenente la sonda modellata dalla camera. Chiudere con cura la porta della camera del microscopio.Guarda l'immagine della telecamera CCD nel Quadrant Four mentre chiudo la porta. Assicurarsi che l'adattatore da palco sia distante in sicurezza da qualsiasi componente critico nella camera del microscopio. Ecco le immagini SEM delle sonde di silicio mono gambo non funzionali con nano-architetture incise fib lungo il lato posteriore del gambo.Le dimensioni finali della nano-architettura incisa erano linee parallele larghe 200 nanometri distanti 300 nanometri e avevano una profondità di 200 nanometri. Per determinare come l'incisione delle nano-architetture nella superficie della sonda influenzi la densità neuronale immediatamente intorno all'impianto, i nuclei neuronali sono stati macchiati e quantificati. La sopravvivenza neuronale è presentata come una percentuale della regione di fondo dalle stesse distanze degli animali di 50 contenitori di micron lontano dal sito dell'impianto.C'erano molti più neuroni intorno alle sonde di nano-architettura a distanze da 100 a 150 micron dal sito implantare rispetto agli impianti di controllo lisci a quattro settimane dopo l'impianto. Le nano-architetture sono state anche incise FIB lungo il lato posteriore dei microelettrodi funzionali in silicio a gambo singolo e sono state quantificate misurazioni elettrofisiotemiche per indagare come l'incisione delle nano-architetture influenzi le prestazioni dell'elettrodo. I risultati elettrofisiologici hanno mostrato un aumento delle percentuali di canali che registrano singole unità dai microelettrodi della nano-architettura rispetto ai microelettrodi di controllo fluidi.Non è stata eseguita alcuna analisi statistica per il microelettrodo di nano-architettura perché solo uno è stato impiantato per uno studio pilota proof of concept. L'incisione FIB consente ai ricercatori di indagare come l'aggiunta di segnali topografici sui dispositivi medici può migliorare la risposta cellulare e, in definitiva, le prestazioni del dispositivo. L'ampiezza dei dispositivi medici a cui questi metodi possono essere applicati è illimitata, poiché FIB può essere eseguita su una gamma di materiali, geometrie superficiali e, soprattutto, dispositivi già fabbricati.

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

Progettazione di un bioreattore per la pressione ciclica Ex Vivo Studio delle valvole cardiache aortica

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

Continua-mosse digestore anaerobico per convertire i rifiuti organici in biogas: configurazione del sistema e funzionamento di 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

Capillare Forza litografia per 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

Monitoraggio in tempo reale di alta intensità ultrasuoni focalizzati (HIFU) Ablazione<em&gt; In Vitro</em&gt; Canine Livers Uso Harmonic Imaging Movimento per 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

Unire Ion Concentrazione polarizzazione tra giustapposti Ion membrane a scambio di bloccare la propagazione della Zona Polarizzazione

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

Superficie-immobilizzazione funzionale dei geni usando Multistep Strand Displacement Litografia

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

Assemblaggio e caratterizzazione biomolecolare Memristors costituito da membrane lipidiche drogato con scanalatura dello ione

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 morbido bioispirato con microelettrodi incorporati

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