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

Este estudo foi apoiado pelos prêmios do Departamento de Pesquisa e Desenvolvimento de Reabilitação de Assuntos de Veteranos dos Estados Unidos (EUA): #RX001664-01A1 (CDA-1, Ereifej) e #RX002628-01A1 (CDA-2, Ereifej). O conteúdo não representa as opiniões do Departamento de Assuntos de Veteranos dos EUA ou do Governo dos Estados Unidos. Os autores gostariam de agradecer à FEI Co. (Agora parte da Thermofisher Scientific) pela assistência e uso da instrumentação por pessoal, o que ajudou no desenvolvimento dos roteiros utilizados nesta pesquisa.

NOTA: Faça as seguintes etapas ao desgastar o equipamento protetor pessoal apropriado, tal como um revestimento de laboratório e luvas.
1. Montagem de sonda de silício não funcional para litografia de feixe de íons focados (FIB)
NOTA: Para o procedimento completo que descreve a fabricação da bolacha soi com as 1.000 sondas, consulte a Ereifej et al.39.
<ol><li>Isolar uma tira de 2-3 sondas de silício do silício em isolante (SOI) wa...

O protocolo de fabricação delineado aqui utiliza litografia de feixe de íons focados para efetivamente e reprodutivelmente gravar nano-arquiteturas na superfície de microeletrodos de silício de pernil único não funcionais e funcionais. A litografia focada em feixe de íons (FIB) permite a ablação seletiva da superfície do substrato usando um feixe de íons finamente focado50,51. FIB é uma técnica de escrita direta que pode produzir várias caracterís...

Microeletrodos Intracortical (IME) são eletrodos invasivos que fornecem um meio de interligar diretamente entre dispositivos externos e as populações neuronais dentro do córtex cerebral1,2. Esta tecnologia é uma ferramenta inestimável para o registro de potenciais de ação neural para melhorar a capacidade dos cientistas de explorar a função neuronal, avançar a compreensão de doenças neurológicas e desenvolver terapias potenciais. O microeletrodo Intracortical, usado como parte dos sistemas brain machine interface (IMC), permite o registro de potenciais de ação de um indivíduo ou pequenos grupos de neurônios para detectar intenções motoras que podem ser usadas para produzir saídas funcionais3. Na verdade, os sistemas de IMC têm sido usados com sucesso para fins protéticos e terapêuticos, como o controle do ritmo sensório-motor adquirido para operar um cursor de computador em pacientes com esclerose lateral amiotrófica (ELA)4 e lesões na medula espinhal5 e restaurar o movimento em pessoas que sofrem de telegia crônica6.
Infelizmente, imes muitas vezes não conseguem gravar de forma consistente ao longo do tempo devido a vários modos de falha que incluem mecânicos, biológicos e materiais fatores7,8. Acredita-se que a resposta neuroinflamatória que ocorre após a implantação do eletrodo seja um desafio considerável que contribui para a falha do eletrodo9,10,11,12,13, 14. A resposta neuroinflamatória é iniciada durante a inserção inicial do IME que corta a barreira cerebral do sangue, danifica o parenchyma cerebral local e interrompe as redes gliais e neuronais15,16. Esta resposta aguda é caracterizada pela ativação de células gliais (microglia/macrófagos e astrócitos), que liberam moléculas pró-inflamatórias e neurotóxicas ao redor do local do implante17,18,19,20. A ativação crônica das células gliais resulta em uma reação corporal estrangeira caracterizada pela formaçãode uma cicatriz glial isolando o eletrodo do tecido cerebral saudável7,9,12,13, 17,21,22. Em última análise, dificultando a capacidade do eletrodo para registrar potenciais de ação neuronal, devido à barreira física entre o eletrodo e os neurônios e a degeneração e morte dos neurônios23,24,25.
O fracasso precoce dos microeletrodos intracortical trouxe pesquisas consideráveis no desenvolvimento de eletrodos de próxima geração, com ênfase em estratégias biomiméticas26,27,28,29,30. De particular interesse para o protocolo descrito aqui, é o uso da nano-arquitetura como uma classe de alterações de superfície biomimética para IMEs31. Estabeleceu-se que as superfícies que imitam a arquitetura do ambiente in vivo natural têm uma resposta biocompatível melhorada32,33,34,35,36. Assim, a hipótese que obrigando este protocolo é que a descontinuidade entre a arquitetura áspera do tecido cerebral e a arquitetura suave dos microeletrodos intracortical pode contribuir para a resposta neuroinflamatória e crônica do corpo estranho às IMEs implantadas (para uma revisão completa refere-se a Kim et al.31). Já mostramos anteriormente que a utilização de características nanoarquitetura semelhantes à arquitetura de matriz extracelular do cérebro reduz marcadores inflamatórios astrócitos de células cultivadas em substratos nano-arquiteturados, em comparação com superfícies de controle plano em modelos in vitro e ex vivo de neuroinflamação37,38. Além disso, mostramos que a aplicação da litografia de feixe de íons focados (FIB) para gravar nanoarquiteturas diretamente em sondas de silício resultou em um aumento significativo da viabilidade neuronal e menor expressão de genes pró-inflamatórios de animais implantados com as sondas de nanoarquitetura em comparação com o grupo de controle suave26. Portanto, o objetivo do protocolo apresentado aqui é descrever o uso da litografia fib para gravar nanoarquiteturas em dispositivos de microeletrodo intracortical fabricados. Este protocolo foi projetado para gravar características do tamanho de nanoarquitetura em superfícies de silício de hastes de microeletrodos intracortical utilizando processos automatizados e manuais. Estes métodos são descomplicados, reproduzíveis e certamente podem ser otimizados para vários materiais de dispositivos e tamanhos de recurso desejados.

<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

Com os avanços na eletrônica e na tecnologia de fabricação, os microeletrodos intracortical passaram por melhorias substanciais que permitem a produção de microeletrodos sofisticados com maior resolução e capacidades ampliadas. O progresso na tecnologia de fabricação tem apoiado o desenvolvimento de eletrodos biomiméticos, que visam integrar-se perfeitamente no parenchyma cerebral, reduzir a resposta neuroinflamatória observada após a inserção de eletrodos e melhorar a qualidade e longevidade das gravações eletrofisiológicas. Aqui descrevemos um protocolo para empregar uma abordagem biomimética recentemente classificada como nanoarquitetura. O uso de litografia de feixe de íons focados (FIB) foi utilizado neste protocolo para gravar características específicas da nanoarquitetura na superfície de microeletrodos intracortical de pernil único não funcionais e funcionais. A gravura nanoarquiteturas na superfície do eletrodo indicou possíveis melhorias da biocompatibilidade e funcionalidade do dispositivo implantado. Um dos benefícios do uso do FIB é a capacidade de gravar em dispositivos manufaturados, ao contrário durante a fabricação do dispositivo, facilitando possibilidades ilimitadas de modificar inúmeros dispositivos médicos pós-fabricação. O protocolo aqui apresentado pode ser otimizado para vários tipos de materiais, recursos de nanoarquitetura e tipos de dispositivos. Aumentar a superfície dos dispositivos médicos implantados pode melhorar o desempenho do dispositivo e a integração no tecido.

FIB gravado Nano-arquitetura nas superfícies de sondas intracortical único shank Utilizando os métodos descritos aqui, sondas intracortical foram gravadas com nano-arquiteturas específicas seguindo protocolos estabelecidos39. Dimensões e forma do projeto nano-arquitetura descrito nestes métodos foram implementados a partir de resultados in vitro anteriores, retratando uma diminuição na reatividade das células gliais, quando cultivada com o projeto de nano-arquitetura d...

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Focused Ion Beam Lithography to Etch Nano-architectures into Microelectrodes

Mostramos que a gravura da nanoarquitetura em dispositivos de microeletrodo intracortical pode reduzir a resposta inflamatória e tem o potencial de melhorar as gravações eletrofisiológicas. Os métodos descritos aqui descrevem uma abordagem para gravar nano-arquiteturas na superfície de microeletrodos intracortical de silício de haste única não funcionais e funcionais.

Litografia de feixe de íons focada para etch nano-arquiteturas em microeletrodos

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

O uso da litografia de feixe de íons focalizado, ou FIB, permite aos pesquisadores melhorar a interação da superfície celular projetando superfícies materiais que aumentaram a biocompatibilidade e a integração com o tecido nativo. Com a FIB, as características podem ser gravadas em uma variedade de materiais, como silício, metais e polímeros. Superfícies não-planares também podem ser usadas e o pós-processamento pode ser realizado em dispositivos individuais.Em geral, este método pode ser usado em outros microscópios. No entanto, diferentes fabricantes de microscópios têm versões únicas do software de padronização, que devem ser otimizadas para cada sistema. Demonstrando o procedimento, será a Srta. Shreya Mahajan, uma estudante de pós-graduação do meu laboratório.Para se preparar para a montagem, use fórceps de vácuo de ponta fina para pegar cuidadosamente a tira limpa das sondas de silício. Coloque-os em um stub de alumínio limpo usado para digitalizar imagens e gravuras fib do microscópio eletrônico. Use um palito para colocar uma pequena gota de tinta prateada na borda do substrato de silício ao redor da sonda.Proteja a tira espalhando a tinta prateada ao redor das laterais do substrato de silício ao redor da sonda. Deixe a tinta prateada secar completamente antes de colocar o stub de alumínio no SEM FIB. Em seguida, clique no botão Ventilação na guia Controle de feixe para ventilar a câmara SEM FIB.Pressione Shift F3 para realizar o palco em casa. Confirme a seleção, selecionando o botão Home Stage na janela pop-up. Após a conclusão do Home Stage, mova o estágio para coordenar X=70 milímetros, Y=70 milímetros, Z=0 milímetros, T=0 graus, R=0 graus.Uma vez que a câmara é ventilada, coloque luvas de nitrilo limpas e abra a porta da câmara. Insira o stub de alumínio segurando as sondas na parte superior do adaptador de palco. Fixar a barba de alumínio apertando o parafuso do conjunto na lateral do adaptador de palco.Certifique-se de que a altura está ajustada adequadamente. Use a chave hexérica de 1,5 milímetros para esta tarefa. Balance cuidadosamente o braço da câmera de navegação aberto até que pare.O estágio do microscópio se moverá automaticamente para uma posição abaixo da câmera. Assista a imagem ao vivo mostrada no Quadrante Três da interface do usuário do microscópio. Uma vez que o nível de brilho se ajuste automaticamente para um nível apropriado, adquira a imagem pressionando o botão para baixo no suporte da câmera.Isso leva aproximadamente 10 segundos. Gire o braço da câmera de volta para a posição fechada. O palco voltará à posição original.Feche cuidadosamente a porta da câmara do microscópio. Assista a imagem da câmera CCD no Quadrante Quatro enquanto fecha a porta. Certifique-se de que as amostras e o estágio estão a uma distância segura de qualquer componente crítico na câmara de microscópio.Selecione o botão Bomba com Limpeza de Amostras no software de interface do usuário para iniciar a bomba de vácuo da câmara e o limpador de plasma embutido. Aguarde aproximadamente oito minutos para que o tempo de bombeamento e o ciclo de limpeza do plasma da câmara de microscópio sejam concluídos. Uma vez que o ícone no canto inferior direito da interface do usuário fique verde, pressione o botão Despertar para cima na guia de controle do feixe que liga os feixes eletrônicos e íons.Selecione Quadrante Um e defina o sinal do feixe para o feixe de elétrons. Em seguida, defina Quadrante 2 a Ion Beam. Agora, ajuste a tensão SEM para cinco quilovolts, a corrente de feixe SEM para 0,20 nanoampes, o DETECTOR SEM para ETD e o Modo Detector para Elétrons Secundários.Ajuste a Tensão FIB para 30 quilovolts, o feixe FIB para 24 picoamps, o detector FIB para detector de gelo e o modo detector para o Elétron Secundário. Clique duas vezes na sonda de silício na imagem da câmera de navegação, Quadrante Três para mover o palco para a localização aproximada da sonda. Clique no Quadrante Um para selecioná-lo como o quadrante ativo e aperte o botão de pausa para iniciar a varredura SEM.Defina o tempo de hora da varredura para 300 nanossegundos e desligue o Digital Interlacing, a Integração de Linha e a Média de Quadros. Defina a rotação de varredura a zero na guia Controle de feixe. Clique com o botão direito do mouse no Ajustador 2D do Beam Shift e selecione zero.Ajuste a ampliação ao valor mínimo girando o botão de ampliação no sentido anti-horário no painel de interface do usuário do microscópio. Ajuste o brilho e o contraste da imagem usando os botões no painel da interface do usuário ou no ícone da barra de ferramentas de brilho de contraste automático. Mova o palco duas vezes à esquerda clicando no mouse em um recurso para centralizar.Em seguida, mova a sonda de silício desejada para ser padronizada no centro da imagem SEM. Localize uma borda ou outra característica, como uma partícula de poeira ou arranhão. Aumente a ampliação para 2000x girando o botão de ampliação no sentido horário.Ajuste o foco do SEM girando os botões de foco grosseiro e fino na interface do usuário do microscópio, até que a imagem esteja em foco. Uma vez que a imagem esteja em foco, selecione a amostra link Z para o botão de distância de trabalho na barra de ferramentas. Confirme se a operação foi concluída olhando para a coordenada do eixo Z na guia de navegação.O valor deve ser de aproximadamente 11 milímetros. Digite 4,0 milímetros na posição do eixo Z e aperte o botão Ir Para com o mouse. Mova o estágio em X e Y para localizar o ombro da sonda de silicone.Posicione-o o mais próximo possível do centro do SEM. Altere a inclinação do palco para 52 graus digitando em 52 na coordenada T e acertando Enter. Observe se o ombro da sonda parece se mover para cima ou para baixo na imagem.Use o controle deslizante estágio Z para trazer o ombro da sonda de volta ao centro da imagem SEM. Apenas ajuste a posição Z. Não mova o eixo X, Y, T ou R.Execute o recurso de alinhamento XT embutido, localizado no menu suspenso do palco. Use o mouse para clicar em dois pontos paralelos à borda da sonda. Certifique-se de que o botão de rádio horizontal está selecionado na janela pop-up e clique em Concluir.O palco irá girar para alinhar a sonda com o eixo X do palco. Ajuste o estágio em XY usando o mouse para colocar o ombro inferior da sonda no centro da imagem SEM novamente. Selecione o FIB no Quadrante Dois e certifique-se de que a corrente do feixe ainda esteja em 24 picoamps.Defina a ampliação para 5000X e o tempo de moradia para 100 nanossegundos. Digite controle-F no teclado para definir o foco FIB para 13 milímetros. Na guia Controle de feixe, clique com o botão direito do mouse no ajustador 2D Stigmator e selecione zero.Além disso, clique com o botão direito do mouse no ajustador Beam Shift 2D e selecione zero. Defina a rotação da varredura em zero graus e clique no botão de brilho de contraste automático na barra de ferramentas. Procure uma imagem do ombro da sonda no Quadrante 2.Use a ferramenta snapshot para adquirir uma imagem no FIB. Confirme se o ombro da sonda está no centro da imagem FIB. Se não, clique duas vezes no ombro da sonda para movê-lo para o centro.Mova o palco para a esquerda empurrando a tecla de seta esquerda no teclado aproximadamente 10 a 15 vezes. Tire outra foto e observe se o lado da sonda ainda está no centro da FIB. Depois de repetir esses passos até que a borda do ombro da sonda esteja perfeitamente alinhada com o eixo X do estágio, use o FIB para mover o palco de volta para o ombro inferior da sonda.Salve a posição do estágio na lista de posição clicando no botão Adicionar. Altere a corrente de feixe FIB para 2,5 nanoampes e certifique-se de que a ampliação da FIB ainda é de 5000X. Execute a função de contraste de brilho automático e defina o tempo de moradia fib para 100 nanossegundos.Aperte o botão de pausa para iniciar a varredura. Ajuste o foco fib e o astigmatismo o mais rápido e precisamente possível usando os botões de foco grosseiro e fino e os botões estigmator X e Y no painel de interface do usuário. Aperte o botão de pausa para parar a varredura FIB.Dentro do software Nanobuilder, abra o arquivo para padronizar as sondas de silício. Selecione o menu suspenso do microscópio e selecione Definir Origem do Palco. Selecione o menu suspenso do microscópio e selecione Calibrar detectores.Na interface do usuário do microscópio, clique em Quad One uma vez com o mouse para selecionar Quad One. Clique em OK para iniciar a calibração. O processo levará cerca de cinco minutos.Certifique-se de calibrar os detectores ETD e ICE. Dentro do software, selecione o menu suspenso do microscópio e escolha Executar para iniciar a sequência de padronagem. Quando o padrão estiver completo, feche o software.Aperte a ventilação na guia Controle de feixe da interface do usuário do microscópio para desligar os feixes do microscópio e iniciar o ciclo de ventilação. Enquanto a câmara está ventando, mova o palco para as coordenadas adequadas. Uma vez que a câmara é ventilada, coloque luvas de nitrilo limpas e abra a porta da câmara.Solte o parafuso do conjunto no adaptador de stub usando a chave hexam. Remova o stub de alumínio contendo a sonda padronizada da câmara. Feche cuidadosamente a porta da câmara do microscópio.Assista a imagem da câmera CCD no Quadrante Quatro enquanto fecha a porta. Certifique-se de que o adaptador de palco esteja a uma distância segura de qualquer componente crítico na câmara de microscópio. São mostradas aqui imagens SEM das sondas de silício de haste única não funcionais com nanoarquites gravadas por FIB ao longo da parte de trás da haste.As dimensões finais da nanoarquitetologia gravada foram 200 nanômetros de linhas paralelas de largura espaçadas a 300 nanômetros e tinham uma profundidade de 200 nanômetros. Para determinar como a gravação de nanoarquites na superfície da sonda afeta a densidade neuronal imediatamente ao redor do implante, os núcleos neuronais foram manchados e quantificados. A sobrevivência neuronal é apresentada como uma porcentagem da região de fundo das mesmas distâncias de 50 micron bins longe do local do implante.Havia significativamente mais neurônios ao redor das sondas de nanoarar arquitetura a 100 a 150 mícrons de distância do local do implante em comparação com os implantes de controle suave em quatro semanas após a implantação. As nanoarquitações também foram gravadas ao longo da parte de trás de microeletrodos funcionais de silício de haste única e medidas eletrofisiológicas foram quantificadas para investigar como as nanoarquites de gravura afetam o desempenho do eletrodo. Os resultados eletrofisiológicos mostraram aumento de percentuais de canais registrando unidades únicas a partir das microeletrodos nano-arquitetura em comparação com os microeletrodos de controle suave.Não foi realizada análise estatística para a microeletrância nanoartécnica porque apenas uma foi implantada para um estudo piloto de prova de conceito. A gravação de FIB permite que os pesquisadores investiguem como a adição de pistas topográficas em dispositivos médicos pode melhorar a resposta celular e, finalmente, o desempenho do dispositivo. A amplitude dos dispositivos médicos aos os mesmos métodos é ilimitada, uma vez que a FIB pode ser realizada em uma variedade de materiais, geometrias superficiais e, o mais importante, dispositivos já fabricados.

Research

JoVE Journal

Bioengineering

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Bioengenharia

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Padronização de plasma de superfície litografia para a Criação de Redes de celular

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

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Monitoramento em tempo real de High Intensity Focused Ultrasound (HIFU) Ablação de<em&gt; In Vitro</em&gt; Canine Fígados Usando Movimento Harmônico Imaging para ultra-som focalizado (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

Mesclando Ion polarização de concentração entre justapostos Troca Iônica Membranas para bloquear a propagação da Zona Polarização

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

Superfície-imobilização funcional dos Genes usando várias etapas Strand deslocamento 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

Montagem e caracterização de Biomolecular Memristors consiste em membranas de lipídios dopado com canal iônico

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

Robô macio bioinspirado com microeletrodos incorporados

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