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

Denne studien ble støttet av USA (US) Department of Veterans Affairs rehabilitering forskning og utvikling service Awards: #RX001664-01A1 (CDA-1, Ereifej) og #RX002628-01A1 (CDA-2, Ereifej). Innholdet representerer ikke synspunktene til US Department of Veterans Affairs eller myndighetene i USA. Forfatterne vil gjerne takke FEI co (nå en del av Thermofisher Scientific) for personalet assistanse og bruk av instrumentering, som hjalp til med å utvikle skriptene som brukes i denne forskningen.

Merk: gjør følgende trinn når du bruker riktig personlig verneutstyr, for eksempel en Laboratoriefrakk og hansker.
1. montering av ikke-funksjonell silisium probe for fokusert ion Beam (LØGN) Litografi
Merk: for hele prosedyren som beskriver fabrikasjon av SOI wafer med 1 000 sonder, Vennligst referer til Ereifej et al.39.
<ol><li>Isolere en stripe av 2-3 silisium sonder fra silisium på isolator (SOI) wafer inneholder 1 000 sonder. Ikk...

Den fabrikasjon protokollen skissert her utnytter fokusert ion Beam litografi til effektivt og reproduserbar etch nano-arkitekturer inn i overflaten av ikke-funksjonell og funksjonell enkelt skaft silisium microelectrodes. Fokusert ion Beam (løgn) litografi gjør det mulig for selektiv ablasjon av underlaget overflaten ved hjelp av en fint fokusert ion Beam50,51. Liten løgn er en direkte-skrive teknikk som kan produsere ulike funksjoner med nanoskala oppløsnin...

Intracortical Microelectrodes (IME) er invasiv elektroder som gir et middel for direkte grensesnitt mellom eksterne enheter og neuronal populasjoner inne i cerebral cortex1,2. Denne teknologien er et uvurderlig verktøy for opptak nevrale handling potensialer for å forbedre vitenskapsmenn evne til å utforske neuronal funksjon, forhånd forståelse av nevrologiske sykdommer og utvikle potensielle terapier. Intracortical microelectrode, brukes som en del av Brain Machine Interface (BMI) systemer, gjør opptak av handlingen potensialer fra en person eller små grupper av neurons å oppdage motoriske intensjoner som kan brukes til å produsere funksjonelle utganger3. Faktisk, BMI systemer har blitt brukt for protese og terapeutiske formål, slik som ervervet Sensorimotor rytme kontroll for å drive en datamaskin markøren hos pasienter med amyotrofisk lateral sklerose (ALS)4 og ryggmargsskader5 og gjenopprette bevegelsen i mennesker som lider av kronisk tetraplegi6.
Dessverre, IME ofte ikke å spille inn konsekvent over tid på grunn av flere feil moduser som inkluderer mekaniske, biologiske og materielle faktorer7,8. Neuroinflammatory-responsen som oppstår etter at elektrode elektroden er antatt å være en betydelig utfordring som bidrar til elektrode svikt9,10,11,12,13,14. Den neuroinflammatory responsen er initiert under den første innsetting av IME som bryter blod hjerne barrieren, skader den lokale hjernen parenchyma og forstyrrer gliacellene og neuronal nettverk15,16. Denne akutte responsen er karakterisert ved aktiveringen av gliacellene celler (mikroglia/makrofager og astrocytter), som frigjør Pro-inflammatoriske og nevrotoksiske molekyler rundt implantatet området17,18,19,20. Den kroniske aktiveringen av gliacellene celler resulterer i en fremmedlegeme reaksjon karakterisert ved dannelsen av en gliacellene arr isolere elektroden fra friske hjernevevet7,9,12,13,17,21,22. Til syvende og sist hindrer elektroden evne til å registrere neuronal handling potensialer, på grunn av den fysiske barrieren mellom elektroden og neurons og degenerasjon og død av neurons23,24,25.
Den tidlige svikt i intracortical microelectrodes har ført til betydelig forskning i utviklingen av neste generasjons elektroder, med vekt på BioMimetic strategier26,27,28,29,30. Av spesiell interesse for protokollen som er beskrevet her, er bruken av nano-arkitekturen som en klasse for BioMimetic overflate endringer for IME31. Det er fastslått at overflater som etterligner arkitekturen til det naturlige in vivo-miljøet, har en forbedret biokompatiblerespons 32,33,34,35,36. Dermed er hypotesen overbevisende denne protokollen at diskontinuitet mellom den grove arkitekturen i hjernevevet og glatt arkitektur av intracortical microelectrodes kan bidra til neuroinflammatory og kroniske fremmedlegemer respons på implantert IME (for en full gjennomgang referere til Kim et al.31). Vi har tidligere vist at bruken av nano-arkitektur funksjoner som ligner på hjernens ekstracellulære Matrix Architecture reduserer astrocytt inflammatoriske markører fra celler kultivert på nano-architectured underlag, sammenlignet med flat kontroll overflater i både in vitro og ex vivo-modeller av nevroinflammasjon37,38. Videre har vi vist anvendelsen av fokusert ion Beam (LØGN) litografi til etch nano-arkitekturer direkte på silisium sonder resulterte i betydelig økt neuronal levedyktighet og lavere uttrykk for Pro-inflammatoriske gener fra dyr implantert med Nano-arkitektur sonder i forhold til jevn kontrollgruppe26. Derfor formålet med protokollen som presenteres her er å beskrive bruken av LØGN litografi å etse nano-arkitekturer på produsert intracortical microelectrode enheter. Denne protokollen ble utviklet for å etse nano-arkitektur størrelse funksjoner i silisium overflater av intracortical microelectrode Shanks utnytte både automatiserte og manuelle prosesser. Disse metodene er ukomplisert, reproduserbar, og kan sikkert være optimalisert for ulike enhets materialer og ønsket funksjon størrelser.

<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

Med fremskritt innen elektronikk og fabrikasjon teknologien, intracortical microelectrodes ha gjennomgått innholdsrik forbedringer muliggjør det produksjon av sofistikert microelectrodes med betydelig resolution og expanded evnene. Fremdriften i produksjonsteknologi har støttet utviklingen av BioMimetic elektroder, som har som mål å sømløst integreres i hjernens parenchyma, redusere neuroinflammatory responsen observert etter elektrode innsetting og forbedre kvaliteten og lang levetid for elektrofysiologisk innspillinger. Her beskriver vi en protokoll for å ansette en BioMimetic tilnærming nylig klassifisert som nano-arkitektur. Bruken av fokuserte ion Beam litografi (LØGN) ble benyttet i denne protokollen til å etse spesifikke nano-arkitektur funksjoner inn i overflaten av ikke-funksjonell og funksjonell enkelt skaft intracortical microelectrodes. Etsing nano-arkitekturer inn i elektrode overflaten indikerte mulige forbedringer av biokompatibilitet og funksjonaliteten til den implantert enheten. En av fordelene med å bruke LØGN er evnen til å etse på produserte enheter, i motsetning til under fabrikasjon av enheten, tilrettelegging grenseløse muligheter til å endre mange medisinske enheter etter produksjon. Protokollen som presenteres her, kan optimaliseres for ulike materialtyper, Nano-arkitektur funksjoner og typer enheter. Augmenting overflaten av implantert medisinsk utstyr kan forbedre enhetens ytelse og integrering i vevet.

Liten LØGN etset nano-arkitektur på overflater av single skaft Intracortical sonder Utnytte metodene som er beskrevet her, intracortical sonder ble etset med spesifikke nano-arkitekturer følgende etablerte protokoller39. Dimensjoner og form av nano-arkitektur design beskrevet i disse metodene ble gjennomført fra tidligere in vitro resultater som viser en nedgang i gliacellene celle reaktivitet når kultivert med Nano-arkitektur design beskrevet her37...

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

Vi har vist at den etsing av nano-arkitektur i intracortical microelectrode enheter kan redusere inflammatorisk respons og har potensial til å forbedre elektrofysiologisk innspillinger. Metodene beskrevet her skissere en tilnærming til etch nano-arkitekturer inn i overflaten av ikke-funksjonell og funksjonell enkelt skaft silisium intracortical microelectrodes.

Fokusert ion Beam litografi å etse nano-arkitekturer i Microelectrodes

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

Bruken av fokusert ionstråle litografi, eller FIB, gjør det mulig for forskere å forbedre celleoverflateinteraksjonen ved å designe materialoverflater som har økt biokompatibilitet og integrasjon med det innfødte vevet. Med FIB kan funksjoner etset på en rekke materialer, for eksempel silisium, metaller og polymerer. Ikke-planar overflater kan også brukes og etterbehandling kan utføres på individuelle enheter.Generelt kan denne metoden brukes på andre mikroskoper. Imidlertid har forskjellige mikroskopprodusenter unike versjoner av mønsterprogramvaren, som må optimaliseres for hvert system. Å demonstrere prosedyren, vil være Miss Shreya Mahajan, en utdannet student fra laboratoriet mitt.For å forberede montering, bruk fin-tipped bore vakuum tang for å nøye plukke opp den rene stripen av silisium sonder. Plasser dem på en ren aluminiumstubb som brukes til skanning av elektronmikroskop FIB-avbildning og etsning. Bruk en tannpirker til å plassere en liten dråpe sølvmaling på kanten av silisiumsubstratet rundt sonden.Fest stripen ved å spre sølvmalingen rundt sidene av silisiumsubstratet rundt sonden. La sølvmalingen tørke helt før aluminiumstubben plasseres i SEM FIB. Deretter klikker du på Vent-knappen i kategorien Strålekontroll for å lufte SEM FIB-kammeret.Trykk skift F3 for å utføre hjemmescenen. Bekreft valget ved å velge Hjem stage-knappen i popup-vinduet. Når home stage er fullført, flytter du scenen til koordinater X = 70 millimeter, Y = 70 millimeter, Z = 0 millimeter, T = 0 grader, R = 0 grader.Når kammeret er ventilert, ta på rene nitrilhansker og åpne kammerdøren. Sett aluminiumstubben som holder sondene inn i toppen av sceneadapteren. Fest aluminiumsstubben ved å stramme inn settskruen på siden av sceneadapteren.Kontroller at høyden justeres riktig. Bruk 1,5 millimeter hexnøkkel for denne oppgaven. Sving navigasjonskameraarmen forsiktig opp til den stopper.Mikroskopstadiet flyttes automatisk til en posisjon under kameraet. Se det direktesendte bildet som vises i Kvadrant Tre av mikroskopbrukergrensesnittet. Når lysstyrkenivået justeres automatisk til et passende nivå, får du bildet ved å trykke på knappen ned på kamerabraketten.Dette tar ca. 10 sekunder. Sving kameraarmen tilbake til lukket posisjon. Scenen går tilbake til den opprinnelige posisjonen.Lukk forsiktig mikroskopkammerdøren. Se CCD-kamerabildet i Quadrant Four mens du lukker døren. Sørg for at prøvene og scenen er en trygg avstand fra enhver kritisk komponent i mikroskopkammeret.Velg pumpen med prøverengjøringsknappen i brukergrensesnittprogramvaren for å starte kammervakuumpumpen og den innebygde plasmarenseren. Vent i ca. åtte minutter til pumpetiden og plasmarengjøringssyklusen til mikroskopkammeret er fullført. Når ikonet nederst til høyre i brukergrensesnittet blir grønt, trykker du på Vekk opp-knappen i strålekontrollfanen som slår på elektron- og iionbjelkene.Velg Quadrant One og sett strålesignalet til Electron Beam. Sett deretter Kvadrant To til Ion Beam. Nå setter du SEM-spenningen til fem kilovolt, SEM-strålestrømmen til 0,20 nanoamper, SEM-detektoren til ETD og detektormodus til sekundære elektroner.Sett FIB-spenningen til 30 kilovolt, FIB-strålen til 24 picoamper, FIB-detektoren til ICE-detektor og detektormodus til sekundære elektron. Dobbeltklikk på silisiumsonden i navigasjonskamerabildet, Quadrant Three for å flytte scenen til den omtrentlige plasseringen av sonden. Klikk på Quadrant One for å velge den som aktiv kvadrant og trykk på pauseknappen for å starte SEM-skanning.Sett skanneboen til 300 nanosekunder, og slå av Skanninnflettende, linjeintegrering og rammesnitt. Sett skannerotasjon til null i kategorien Strålekontroll. Høyreklikk på Beam Shift 2D Adjuster og velg null.Juster forstørrelsen til minimumsverdien ved å dreie forstørrelsesknappen mot klokken på mikroskopbrukergrensesnittpanelet. Juster lysstyrken og kontrasten for bilde ved hjelp av knottene på brukergrensesnittpanelet eller ikonet for lysstyrke på automatisk kontrast. Flytt scenen ved å dobbeltklikke på musen på en funksjon for å midtstille den.Flytt deretter ønsket silisiumsonde som skal mønstres inn i midten av SEM-bildet. Finn en kant eller annen funksjon, for eksempel en støvpartikkel eller ripe. Øk forstørrelsen til 2000x ved å dreie forstørrelsesknappen med klokken.Juster semens fokus ved å dreie de grove og fine fokusknottene på mikroskopbrukergrensesnittet, til bildet er i fokus. Når bildet er i fokus, velger du knappen Koble eksempel Z til arbeidsavstand på verktøylinjen. Bekreft at operasjonen ble fullført ved å se på Z-aksekoordinaten i navigasjonsfanen.Verdien skal være ca 11 millimeter. Skriv inn 4,0 millimeter i Z-akseposisjonen, og trykk på Gå til-knappen med musen. Flytt scenen i X og Y for å finne skulderen på silisiumsonden.Plasser den så nær sentrum av SEM som mulig. Endre scenen vippe til 52 grader ved å skrive inn 52 i T-koordinaten og trykke Enter. Observer om skulderen på sonden ser ut til å bevege seg opp eller ned i bildet.Bruk Stage Z-glidebryteren til å bringe sondens skulder tilbake til midten av SEM-bildet. Juster bare Z-posisjonen. Ikke flytt X-, Y-, T- eller R-aksen.Kjør den innebygde XT Align-funksjonen, som ligger i rullegardinmenyen for scenen. Bruk musen til å klikke på to punkter parallelt med kanten av sonden. Mae kontrollerer at den horisontale alternativknappen er valgt i popup-vinduet, og klikk på Fullfør.Scenen roterer for å justere sonden etter X-aksen på scenen. Juster scenen i XY ved hjelp av musen til å sette den nedre skulderen på sonden i midten av SEM-bildet igjen. Velg FIB i Kvadrant To og kontroller at strålestrømmen fortsatt er 24 picoamper.Sett forstørrelsen til 5000X og oppholdstiden til 100 nanosekunder. Type Control-F på tastaturet for å sette FIB-fokuset til 13 millimeter. I kategorien Strålekontroll høyreklikker du i Stigmator 2D-justeringen og velger null.Høyreklikk også i Beam Shift 2D-justeringen, og velg null. Sett skannerotasjonen til null grader, og klikk på lysstyrkeknappen for automatisk kontrast på verktøylinjen. Se etter et bilde av sonden skulder i Quadrant Two.Bruk stillbildeverktøyet til å hente et bilde i FIB. Kontroller at probeskulderen er i midten av FIB-bildet. Hvis ikke, dobbeltklikk på sondeskulderen for å flytte den til midten.Flytt scenen til venstre ved å trykke venstre piltast på tastaturet ca 10 til 15 ganger. Ta et nytt øyeblikksbilde og se om probesiden fortsatt er i midten av FIB. Etter å ha gjentatt disse trinnene til kanten av probeskulderen er perfekt justert med X-aksen på scenen, bruk FIB til å flytte scenen tilbake til sondens nedre skulder.Lagre trinnposisjonen i posisjonslisten ved å klikke Legg til-knappen. Endre FIB-strålestrømmen til 2,5 nanoamper og kontroller at forstørrelsen av FIB fortsatt er 5000X. Kjør kontrastfunksjonen for automatisk lysstyrke og sett FIB-oppholdstiden til 100 nanosekunder.Trykk på pauseknappen for å begynne å skanne. Juster FIB-fokuset og astigmatismen så raskt og presist som mulig ved hjelp av de grove og fine fokusknottene og X- og Y-stigmatorknottene på brukergrensesnittpanelet. Trykk på pauseknappen for å stoppe FIB-skanningen.Åpne filen for Mønster av Silicon Probes i Nanobuilder-programvaren. Velg rullegardinmenyen Mikroskop, og velg Angi stadiumopprinnelse. Velg rullegardinmenyen Mikroskop, og velg deretter Kalibrer detektorer.På mikroskopet brukergrensesnittet, klikk på Quad One en gang med musen for å velge Quad One. Klikk OK for å starte kalibreringen. Prosessen vil ta omtrent fem minutter.Kontroller at ETD- og ICE-detektorene kalibrerer. I programvaren velger du rullegardinmenyen Mikroskop og velger Utfør for å starte mønstersekvensen. Når mønsteret er fullført, lukker du programvaren.Hit Vent i mikroskopet brukergrensesnittet Beam Control kategorien for å slå av mikroskopbjelkene og starte ventilsyklusen. Mens kammeret lufter, flytt scenen til de egnede koordinatene. Når kammeret er ventilert, ta på rene nitrilhansker og trekk åpne kammerdøren.Løsne settskruen på stub-adapteren ved hjelp av sekskantnøkkelen på 1,5 millimeter. Fjern aluminiumstubben som inneholder den mønstrede sonden fra kammeret. Lukk forsiktig mikroskopkammerdøren.Se CCD-kamerabildet i Quadrant Four mens du lukker døren. Kontroller at sceneadapteren er en trygg avstand fra enhver kritisk komponent i mikroskopkammeret. Vist her er SEM-bilder av de ikke-funksjonelle enkeltskafts silikonprober med FIB-etset nanoarkitekturer langs baksiden av skaftet.De endelige dimensjonene av etset nano-arkitektur var 200 nanometer brede parallelle linjer fordelt 300 nanometer fra hverandre og hadde en dybde på 200 nanometer. For å finne ut hvordan etsing nano-arkitekturer inn i sondens overflate påvirker neuronal tetthet umiddelbart rundt implantatet, ble nevronale nucleii farget og kvantifisert. Neuronal overlevelse presenteres som en prosentandel av bakgrunnsregionen fra de samme dyrene avstander på 50 mikron beholdere vekk fra implantatstedet.Det var betydelig flere nevroner rundt nanoarkitektursondene på 100 til 150 mikronavstander fra implantatstedet sammenlignet med de glatte kontrollimplantatene ved fire uker etter implantasjon. Nano-arkitekturer ble også FIB etset langs baksiden av funksjonelle enkelt shank silisium mikroelektroder og elektrofysiologiske målinger ble kvantifisert for å undersøke hvordan etsing nano-arkitekturer påvirker elektrodeytelsen. Elektrofysiologiske resultater viste økte prosentandeler av kanaler som registrerer enkeltenheter fra nanoarkitekturmikroelektrodene sammenlignet med de glatte kontrollmikroelektrodene.Ingen statistisk analyse ble utført for nanoarkitekturmikroelektrogen fordi bare én ble implantert for et bevis på konseptpilotstudie. FIB etsning gjør det mulig for forskere å undersøke hvordan tillegg av topografiske signaler på medisinsk utstyr kan forbedre cellulær respons og til slutt ytelsen til enheten. Bredden av medisinsk utstyr som disse metodene kan brukes på er ubegrenset, siden FIB kan utføres på en rekke materialer, overflategeometrier, og viktigst, allerede produserte enheter.

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Fluorescent Nanoparticles for the Measurement of Ion Concentration in Biological Systems

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

Plasma Lithography Surface Patterning for Creation of Cell Networks

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

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

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

Kapillær Force Litografi for 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

Sanntidsovervåking av High Intensity fokusert ultralyd (HIFU) Ablation av<em&gt; In Vitro</em&gt; Canine Livers Bruke Harmonic Motion Imaging for fokusert ultralyd (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

Sammenslåing Ion Konsentrasjon Polarisering mellom sidestilt ionebyttermembraner å blokkere Formering av Polarisering Zone

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

Funksjonell overflaten-immobilisering av gener bruker må Strand forskyvning Litografi

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

Montering og karakterisering av Biomolecular Memristors bestående av Ion kanal-dopet Lipid membraner

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

Bioinspirert myk robot med inkorporerte mikroelektroder

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