Name: focused ion beam lithography to etch nano-architectures into microelectrodes
Uploaded: 2020-01-19T12:00:00
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이 연구는 미국(미국) 재향 군인 재활 연구 및 개발 서비스 상(#RX001664-01A1(CDA-1, Ereifej) 및 #RX002628-01A1(CDA-2, Ereifej)에 의해 지원되었습니다. 이 내용은 미국 재향군인회 또는 미국 정부의 견해를 나타내지 않습니다. 저자는 FEI Co. (지금 Thermofisher 과학의 일부) 직원 지원 및 계측의 사용에 감사드립니다, 이는이 연구에 사용되는 스크립트를 개발하는 데 도움이.

참고: 실험실 외투와 장갑과 같은 적절한 개인 보호 장비를 착용한 상태에서 다음 단계를 수행하십시오.
1. 초점 이온 빔 (FIB) 리소그래피용 비기능성 실리콘 프로브 장착
참고 : 1,000 프로브와 SOI 웨이퍼의 제조를 설명하는 전체 절차에 대한, Ereifej 등39를참조하십시오.
<ol><li>1,000개의 프로브를 포함하는 절연체(SOI) 웨이퍼의 실리콘에서 ...

여기에 설명된 제조 프로토콜은 집중된 이온 빔 리소그래피를 사용하여 비기능적이고 기능적인 단일 생크 실리콘 마이크로 전극의 표면에 나노 아키텍처를 효과적이고 재현가능하게 식각합니다. 초점 이온 빔(FIB) 리소그래피는 미세하게 집중된 이온빔(50,51)을이용하여 기판 표면의 선택적 절제를 허용한다. FIB는 나노 스케일 해상도와 높은 종횡비<sup c...

피질 내 미세 전극 (IME)은 대뇌 피질1,2내부의 외부 장치와 신경 인구 사이의 직접적인 상호 작용 수단을 제공하는 침습적 전극이다. 이 기술은 신경 기능을 탐구 하는 과학자의 능력을 개선 하기 위해 신경 행동 잠재력을 기록 하기 위한 귀중 한 도구, 신경 질환의 사전 이해 와 잠재적인 치료를 개발. 뇌 기계 인터페이스 (BMI) 시스템의 일부로 사용되는 피질 내 마이크로 전극은 기능적 출력을 생성하는 데 사용할 수있는 모터 의도를 감지하기 위해 뉴런의 개인 또는 작은 그룹에서 행동 전위를 기록 할 수 있습니다3. 실제로, BMI 시스템은 근위축성 측삭 경화증(ALS)4 및 척수 손상5 및 만성 테트라클레아를 앓고 있는 사람들의 움직임을 회복시키기 위해 획득된 감각운동 리듬 조절과 같은 보철 및 치료 목적으로 성공적으로 사용되어 왔다6.
불행히도, IIM은 종종 기계적, 생물학적 및 물질적 인자7,8을포함하는 여러 고장 모드로 인해 시간이 지남에 따라 일관되게 기록하지 못합니다. 전극 이식 후 발생하는 신경염증성 반응은 전극 부전9,10,11, 12,13,14에기여하는 상당한 도전으로 생각된다. 신경 염증 반응은 혈액 뇌 장벽을 단절하고, 국소 뇌 뼈를 손상시키고 신경교 및 신경 세포 네트워크를 방해하는 IME의 초기 삽입 중에 시작됩니다15,16. 이러한 급성 반응은 임플란트 부위17,18,19,20주위의 염증 및 신경 독성 분자를 방출하는 신경교세포(microglia/대식세포 및 성상세포)의 활성화를 특징으로 한다. 신경교 세포의 만성 활성화는 건강한 뇌 조직7,9,12,13,17,21,22에서전극을 분리하는 신경교 흉터의 형성을 특징으로하는 이물질 반응을 초래한다. 궁극적으로, 전극과 뉴런 사이의 물리적 장벽과 뉴런의 변성 및 사망으로 인한 뉴런 작용 전위를 기록하는 전극의 능력을 저해하는23,24,25.
피질 내 미세 전극의 초기 실패는 생체 모방 전략26,27,28,29,30에중점을 둔 차세대 전극 개발에 상당한 연구를 가져왔습니다. 여기서 설명된 프로토콜에 특히 관심이 있는 것은, IME31에대한 생체 모방 표면 변경의 클래스로서 나노 아키텍처의 사용이다. 생체내 자연환경의 구조를 모방한 표면이 생체적합성반응(32, 33,34,35,36)을개선한 것으로 확립되었다. 따라서, 이 프로토콜을 강요하는 가설은 뇌 조직의 거친 구조와 피질 내 미세 전극의 원활한 구조 사이의 불연속이 이식된 ImEs에 대한 신경 염증 및 만성 이물질 반응에 기여할 수 있다는 것이다(전체 검토를 위해 김 등31참조). 우리는 이전에 뇌의 세포외 매트릭스 아키텍처와 유사한 나노 아키텍처 특징의 활용이 나노 아키텍처 기질상에서 배양된 세포로부터 성상세포 염증 마커를 감소시킨다는 것을 보여주었으며, 신경염증의 생체내 및 생체내 모델 모두에서 평평한 대조군 표면에 비해37,38. 더욱이, 우리는 나노 구조에 직접 나노 아키텍처를 에칭하는 집중 된 이온 빔 (FIB) 리소그래피의 응용을 보여주었으며, 매끄러운대조군(26)에비해 나노 아키텍처 프로브에 이식된 동물로부터의 신경 생존력 및 낮은 발현을 크게 증가시켰다. 따라서, 여기에 제시된 프로토콜의 목적은 제조된 피질 내 미세 전극 장치에 대한 나노 아키텍처에 대한 FIB 리소그래피의 사용을 설명하는 것입니다. 이 프로토콜은 나노 아키텍처 크기의 기능을 자동화 및 수동 프로세스를 모두 활용하여 피질 내 마이크로 전극 생크의 실리콘 표면에 식각하도록 설계되었습니다. 이러한 방법은 복잡하지 않고 재현 가능하며 다양한 장치 재료 및 원하는 피처 크기에 맞게 최적화할 수 있습니다.

<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

전자 및 제조 기술의 발전으로, 피질 내 마이크로 전극은 더 큰 해상도와 확장 된 기능을 가진 정교한 마이크로 전극의 생산을 가능하게 상당한 개선을 겪고있다. 제조 기술의 발전은 뇌 의 자렌치마에 원활하게 통합하고, 전극 삽입 후 관찰 된 신경 염증 반응을 감소시키고 품질을 향상시키는 것을 목표로하는 생체 모방 전극의 개발을 지원하고 있으며, 전기 생리학적 기록의 수명. 여기서 우리는 최근 나노 아키텍처로 분류된 생체 모방 접근법을 채택하는 프로토콜을 설명합니다. 집중 된 이온 빔 리소그래피 (FIB)의 사용은 비 기능및 기능적 단일 생크 내 미세 전극의 표면에 특정 나노 아키텍처 기능을 에칭하기 위해이 프로토콜에서 활용되었다. 전극 표면에 나노 아키텍처를 에칭하는 것은 이식 된 장치의 생체 적합성 및 기능성의 가능한 개선을 나타냈다. FIB 사용의 이점 중 하나는 장치를 제조하는 동안과 는 달리 제조 된 장치에 에칭할 수 있다는 것입니다. 본 명세서에 제시된 프로토콜은 다양한 재료 유형, 나노 아키텍처 특징 및 디바이스의 종류에 최적화될 수 있다. 이식된 의료 기기의 표면을 보강하면 장치 성능과 조직 내 통합을 향상시킬 수 있습니다.

단일 생크 내외 프로브 표면에 FIB 에칭 나노 아키텍처 여기서 설명된 방법을 활용하여, 피질 내 프로브는 확립된프로토콜(39)에따른 특정 나노 아키텍처로 에칭되었다. 이러한 방법에 기재된 나노 아키텍처 설계의 치수 및 형상은 여기에 설명된 나노 아키텍처 설계와 배양시 신경교 세포 반응성의 감소를 도시한 시험관내 이전 결과로부터 구현되었다...

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Focused Ion Beam Lithography to Etch Nano-architectures into Microelectrodes

우리는 나노 아키텍처를 피질 내 미세 전극 장치로 에칭하면 염증 반응을 감소시킬 수 있으며 전기 생리학적 기록을 향상시킬 수있는 잠재력을 가지고 있음을 보여주었습니다. 본 명세서에 기재된 방법은 나노-아키텍처를 비기능적이고 기능적인 단일 생크 실리콘 의 표면에 에칭하는 접근법을 설명한다.

마이크로 전극에 에칭 나노 아키텍처에 초점을 맞춘 이온 빔 리소그래피

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

집중 이온 빔 리소그래피( FIB)를 사용하면 연구자가 생체 적합성및 네이티브 조직과의 통합을 증가시킨 물질 표면을 설계하여 세포 표면 상호 작용을 개선할 수 있습니다. FIB를 사용하면 실리콘, 금속 및 폴리머와 같은 다양한 재료에 피쳐를 새겨야 합니다. 평면이 아닌 표면도 사용할 수 있으며 개별 장치에서 포스트 프로세싱을 수행할 수 있습니다.일반적으로,이 방법은 다른 현미경에 사용할 수 있습니다. 그러나, 다른 현미경 제조 업체는 각 시스템에 최적화해야 패터닝 소프트웨어의 독특한 버전을 가지고있다. 절차를 시연하는 것은 내 실험실에서 대학원생인 슈레이야 마하얀 양이 될 것입니다.장착을 준비하려면 미세 팁보어 진공 집게를 사용하여 실리콘 프로브의 깨끗한 스트립을 조심스럽게 집어 들수 있습니다. 전자 현미경 FIB 이미징 및 에칭을 스캔하는 데 사용되는 깨끗한 알루미늄 스텁에 놓습니다. 이쑤시개를 사용하여 프로브를 둘러싼 실리콘 기판 가장자리에 작은 은 페인트 방울을 놓습니다.프로브를 둘러싼 실리콘 기판의 측면 주위에 은페인트를 퍼감으로써 스트립을 확보하십시오. 알루미늄 스텁을 SEM FIB에 넣기 전에 실버 페인트가 완전히 건조되도록 합니다. 다음으로 빔 컨트롤 탭의 벤트 버튼을 클릭하여 SEM FIB 챔버를 배출합니다.시프트 F3를 눌러 홈 스테이지를 수행합니다. 팝업 창에서 홈 스테이지 버튼을 선택하여 선택 항목을 확인합니다. 홈 스테이지가 완료되면 스테이지를 이동하여 X=70밀리미터, Y=70밀리미터, Z=0밀리미터, T=0도, R=0도 를 조정합니다.챔버가 환기되면 깨끗한 니트릴 장갑을 착용하고 챔버 문을 엽니다. 프로브를 스테이지 어댑터 의 상단에 고정하는 알루미늄 스텁을 삽입합니다. 스테이지 어댑터 측면에 있는 세트 나사를 조이면 알루미늄 스텁을 고정하십시오.높이가 적절하게 조정되었는지 확인합니다. 이 작업에 는 1.5 밀리미터 육포 렌치를 사용하십시오. 네비게이션 카메라 암이 멈출 때까지 조심스럽게 스윙합니다.현미경 단계는 자동으로 카메라 아래 위치로 이동합니다. 현미경 사용자 인터페이스의 사분면 3에 표시된 라이브 이미지를 시청하십시오. 밝기 수준이 적절한 수준으로 자동 조정되면 카메라 브래킷의 버튼을 아래로 눌러 이미지를 얻습니다.이 작업을 수행하려면 약 10초가 걸립니다. 카메라 팔을 닫힌 위치로 다시 스윙합니다. 스테이지는 원래 위치로 돌아갑니다.현미경 챔버 도어를 조심스럽게 닫습니다. 문을 닫는 동안 쿼드런트 4에서 CCD 카메라 이미지를 시청하십시오. 샘플과 스테이지가 현미경 챔버의 중요한 구성 요소로부터 안전한 거리인지 확인합니다.사용자 인터페이스 소프트웨어에서 샘플 클리닝 버튼이 있는 펌프를 선택하여 챔버 진공 펌프와 내장 플라즈마 클리너를 시작합니다. 현미경 챔버의 펌핑 시간 및 플라즈마 세척 주기가 완료될 때까지 약 8분 동안 기다립니다. 사용자 인터페이스의 오른쪽 하단 모서리에 있는 아이콘이 녹색으로 바뀌면 전자와 이온 빔을 켜는 빔 컨트롤 탭의 웨이크 업 버튼을 누릅니다.사분면 하나를 선택하고 빔 신호를 전자 빔으로 설정합니다. 그런 다음 사분면 2개를 이온 빔으로 설정합니다. 이제 SEM 전압을 5킬로볼트로 설정하고 SEM 빔 전류를 0.20 나노앰프로, SEM 검출기는 ETD로, 검출기 모드를 이차 전자로 설정합니다.FIB 전압을 30킬로볼트로 설정하고 FIB 빔을 24피코앰프로, FIB 검출기는 ICE 검출기로, 검출기 모드를 보조 전자로 설정합니다. 네비게이션 카메라 이미지의 실리콘 프로브를 두 번 클릭하면 쿼드런트 3을 클릭하여 스테이지를 프로브의 대략적인 위치로 이동합니다. 사분면 하나를 클릭하여 활성 사분면으로 선택하고 일시 중지 버튼을 눌러 SEM 스캔을 시작합니다.스캔 거주 시간을 300나노초로 설정하고 스캔 인터레이스, 라인 통합 및 프레임 평균을 끕니다. 빔 컨트롤 탭에서 스캔 회전을 0으로 설정합니다. 빔 시프트 2D 조절기를 마우스 오른쪽 버튼으로 클릭하고 0을 선택합니다.현미경 사용자 인터페이스 패널에서 반시계 방향으로 배율 노브를 돌려 배율을 최소 값으로 조정합니다. 사용자 인터페이스 패널 또는 자동 대비 밝기 도구 모음 아이콘의 노브를 사용하여 이미지 밝기와 대비를 조정합니다. 피처의 마우스를 클릭하여 두 번 왼쪽으로 스테이지를 이동하여 중앙에 있습니다.그런 다음 원하는 실리콘 프로브를 이동하여 SEM 이미지의 중심으로 패턴화합니다. 먼지 입자 또는 스크래치와 같은 가장자리 또는 기타 피쳐를 찾습니다. 배율 노브를 시계 방향으로 돌려 2000배배율을 늘립니다.이미지가 초점이 될 때까지 현미경 사용자 인터페이스에 거칠고 미세한 초점 노브를 돌려 SEM의 초점을 조정합니다. 이미지가 포커스가 되면 도구 모음에서 작업 거리 버튼에 대한 링크 샘플 Z를 선택합니다. 탐색 탭에서 Z축 좌표를 확인하여 작업이 완료된지 확인합니다.값은 약 11밀리미터여야 합니다. Z축 위치에 4.0밀리미터를 입력하고 마우스로 이동 버튼으로 이동 버튼을 누를 수 있습니다. 실리콘 프로브의 어깨를 찾기 위해 X와 Y의 스테이지를 이동합니다.가능한 한 SEM의 중심에 가깝게 배치합니다. T 좌표에서 52도에 입력하여 스테이지 기울기를 52도로 변경하고 Enter. 프로브의 어깨가 이미지에서 위 또는 아래로 이동하는 것처럼 보이는지 관찰합니다.스테이지 Z 슬라이더를 사용하여 프로브의 어깨를 SEM 이미지의 중심으로 다시 가져옵니다. Z 위치만 조정합니다. X, Y, T 또는 R 축을 이동하지 마십시오.스테이지 드롭다운 메뉴에 있는 기본 제공 XT 정렬 기능을 실행합니다. 마우스를 사용하여 프로브 가장자리와 평행한 두 점을 클릭합니다. 매는 팝업 창에서 수평 라디오 버튼을 선택하고 마무리를 클릭합니다.스테이지가 회전하여 프로브를 스테이지의 X축과 정렬합니다. 마우스를 사용하여 SEM 이미지의 중앙에 프로브의 하부 어깨를 다시 배치하여 XY의 스테이지를 조정합니다. 쿼드런트 2에서 FIB를 선택하고 빔 전류가 여전히 24 picoamps인지 확인합니다.배율을 5000X로 설정하고 거주 시간을 100 나노초로 설정합니다. 키보드의 제어-F를 입력하여 FIB 포커스를 13mm로 설정합니다. 빔 컨트롤 탭에서 낙인 2D 어저스터를 마우스 오른쪽 단추로 클릭하고 0을 선택합니다.또한 빔 시프트 2D 어저스터를 마우스 오른쪽 으로 클릭하고 0을 선택합니다. 스캔 회전을 0도로 설정하고 도구 모음에서 자동 대비 밝기 버튼을 클릭합니다. 쿼드런트 2에서 프로브 숄더의 이미지를 찾습니다.스냅샷 도구를 사용하여 FIB에서 이미지를 가져옵니다. 프로브 어깨가 FIB 이미지의 중심에 있는지 확인합니다. 그렇지 않은 경우 프로브 어깨를 두 번 클릭하여 중앙으로 이동합니다.키보드의 왼쪽 화살표 키를 약 10~15회 밀어 스테이지를 왼쪽으로 이동합니다. 다른 스냅샷을 찍고 프로브 측이 FIB의 중심에 있는지 여부를 관찰합니다. 프로브 숄더의 가장자리가 스테이지의 X축과 완벽하게 정렬될 때까지 이러한 단계를 반복한 후 FIB를 사용하여 스테이지를 프로브의 하부 어깨로 다시 이동합니다.추가 단추를 클릭하여 위치 목록에서 스테이지 위치를 저장합니다. FIB 빔 전류를 2.5 나노앰브로 변경하고 FIB의 배율이 여전히 5000X인지 확인합니다. 자동 밝기 대비 기능을 실행하고 FIB 거주 시간을 100나노초로 설정합니다.일시 중지 버튼을 눌러 스캔을 시작합니다. 사용자 인터페이스 패널의 거칠고 미세한 초점 노브와 X 및 Y 낙인 손잡이를 사용하여 FIB 초점과 난시를 가능한 한 빠르고 정확하게 조정합니다. 일시 중지 버튼을 눌러 FIB 스캔을 중지합니다.Nanobuilder 소프트웨어 내에서 실리콘 프로브 를 패턴화하기 위한 파일을 엽니다. 현미경 드롭다운 메뉴를 선택하고 스테이지 오리진 설정을 선택합니다. 현미경 드롭다운 메뉴를 선택한 다음 교정 감지기를 선택합니다.현미경 사용자 인터페이스에서 쿼드 원(Quad One)을 마우스로 한 번 클릭하여 쿼드 하나를 선택합니다. 확인을 클릭하여 교정을 시작합니다. 이 과정은 약 5분이 소요됩니다.ETD 및 ICE 검출기가 교정되는지 확인합니다. 소프트웨어 내에서 현미경 드롭다운 메뉴를 선택하고 실행 실행을 선택하여 패터닝 시퀀스를 시작합니다. 패턴이 완료되면 소프트웨어를 닫습니다.현미경 사용자 인터페이스 빔 제어 탭에서 통풍구를 누르고 현미경 빔을 종료하고 통풍구 주기를 시작합니다. 챔버가 환기하는 동안 스테이지를 적절한 좌표로 이동합니다. 챔버가 환기되면 깨끗한 니트릴 장갑을 착용하고 챔버 문을 열어 놓습니다.1.5밀리미터 육각렌치를 사용하여 스텁 어댑터에 세트 나사를 느슨하게 합니다. 챔버에서 패턴 프로브가 들어 있는 알루미늄 스텁을 제거합니다. 현미경 챔버 도어를 조심스럽게 닫습니다.문을 닫는 동안 쿼드런트 4에서 CCD 카메라 이미지를 시청하십시오. 스테이지 어댑터가 현미경 챔버의 중요한 구성 요소로부터 안전한 거리인지 확인합니다. 여기에 는 생크의 뒷면을 따라 FIB 에칭 나노 아키텍처와 비 기능 적 단일 생크 실리콘 프로브의 SEM 이미지가 표시됩니다.에칭 나노 아키텍처의 최종 치수는 200 나노미터 폭 의 평행선이 300 나노미터 떨어져 있으며 깊이는 200 나노미터였습니다. 프로브 표면으로 나노 아키텍처를 에칭하는 것이 임플란트 주변의 신경 밀도에 미치는 영향을 결정하기 위해 뉴런 핵은 염색되고 정량화되었습니다. 신경 생존은 임플란트 부위로부터 멀리 떨어져 있는 50미크로너 빈의 동일한 동물 거리에서 배경 영역의 백분율로 제시된다.이식 후 4주 동안 원활한 제어 임플란트와 비교하여 임플란트 부위로부터 100~150마이크로론 거리에서 나노 아키텍처 프로브 주변에 훨씬 더 많은 뉴런이 있었다. 나노 아키텍처는 또한 기능적인 단일 생크 실리콘 마이크로 전극및 전기 생리학적 측정의 뒷면을 따라 FIB에 새겨져 에칭 나노 아키텍처가 전극 성능에 미치는 영향을 조사하기 위해 정량화되었다. 전기 생리학적 결과는 매끄러운 제어 미세 전극에 비해 나노 아키텍처 미세 전극에서 단일 단위를 기록하는 채널의 증가 비율을 보였다.개념 파일럿 연구의 증거를 위해 하나만 이식되었기 때문에 나노 아키텍처 마이크로 전극에 대한 통계 적 분석이 수행되지 않았습니다. FIB 에칭은 연구원이 의료 기기에 지형 큐를 추가하면 세포 반응과 궁극적으로 장치의 성능을 향상시킬 수있는 방법을 조사 할 수 있습니다. FIB는 다양한 재료, 표면 형상 및 가장 중요한 것은 이미 제조된 장치에서 수행할 수 있기 때문에 이러한 방법을 적용할 수 있는 의료 기기의 폭은 무한합니다.

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Fluorescent Nanoparticles for the Measurement of Ion Concentration in Biological Systems

생물 학적 시스템에서 이온 농도의 측정을위한 형광 Nanoparticles

Tightly regulated ion homeostasis throughout the body is necessary for the prevention of such debilitating states as dehydration.1 In contrast, rapid ion ...

연구

생체공학

Plasma Lithography Surface Patterning for Creation of Cell Networks

세포 네트워크의 창조를위한 플라즈마 리소그래피 표면 Patterning

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

의 순환 압력 생물 반응기 설계 예 VIVO</em대동맥 심장 밸브> 학습

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

시스템 설치 및 기본 작업 : Biogas로 유기 폐기물을 변환하는 혐기성 소화조를 지속 - 흔들

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

심장 조직 공학을위한 모세관 력 리소그래피

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

높은 강도의 실시간 모니터링의 초음파 (HIFU) 절제를 집중<em&gt; 체외</em&gt; 집중 초음파에 대한 조화 운동 이미징을 사용하여 개 간을 (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

나란히 이온 교환 멤브레인 사이의 이온 농도 분극을 병합하면 편광 영역의 전파를 차단하는

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

다단계 가닥 변위 리소 그래피를 사용 하 여 유전자의 기능 표면-동원 정지

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

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

통합 된 마이크로 전극을 가진 바이오 영감 소프트 로봇

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