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

Denna studie stöddes av Förenta staterna (US) Department of Veterans Affairs rehabilitering forskning och utveckling Service Awards: #RX001664-01A1 (CDA-1, Ereifej) och #RX002628-01A1 (CDA-2, Ereifej). Innehållet representerar inte synpunkter från US Department of Veterans Affairs eller USA: s regering. Författarna vill tacka FEI Co (nu en del av thermofisher Scientific) för personal hjälp och användning av instrumentering, som hjälpte till att utveckla de skript som används i denna forskning.

Anmärkning: gör följande steg medan du bär rätt personlig skyddsutrustning, såsom en labbrock och handskar.
1. montering icke-funktionell kisel sond för fokuserad jonstråle (FIB) litografi
Anmärkning: för komplett förfarande som beskriver tillverkning av SOI wafer med 1 000 sonder, hänvisas till Ereifej et al.39.
<ol><li>Isolera en remsa av 2-3 kisel sonder från kisel på isolator (SOI) wafer som innehåller 1 000 sonder. Gör ...

Tillverknings protokollet som beskrivs här använder fokuserad jonstråle litografi för att effektivt och reproducerbart etch nano-arkitekturer i ytan av icke-funktionella och funktionella enda skaft kisel mikroelektroder. Fokuserad jonstråle (FIB) litografi möjliggör selektiv ablation av underlaget ytan med hjälp av en finfokuserad jonstråle50,51. FIB är en direkt-skriva teknik som kan producera olika funktioner med nanoskala upplösning och hög bildfö...

Intracortical mikroelektroder (IME) är invasiva elektroder som ger ett sätt att direkt gränssnitt mellan externa enheter och neuronala populationer inuti hjärnbarken1,2. Denna teknik är ett ovärderligt verktyg för att spela in neurala åtgärder potentialer för att förbättra forskarnas förmåga att utforska neuronala funktion, Advance förståelse av neurologiska sjukdomar och utveckla potentiella terapier. Intracortical mikroelektrod, som används som en del av hjärnan maskin Interface (BMI) system, möjliggör inspelning av åtgärder potentialer från en individ eller små grupper av nervceller för att upptäcka motor avsikter som kan användas för att producera funktionella utgångar3. I själva verket har BMI-system framgångsrikt använts för protes och terapeutiska ändamål, såsom förvärvade sensorimotorik rytmkontroll för att driva en dator markör hos patienter med amyotrofisk lateral skleros (ALS)4 och ryggmärgsskador5 och återställa rörelsen hos personer som lider av kronisk tetraplegi6.
Tyvärr, IMEs ofta misslyckas med att spela in konsekvent över tiden på grund av flera fel lägen som inkluderar mekaniska, biologiska och materiella faktorer7,8. Det neuroinflammatoriska svaret som inträffar efter elektrodens implantation tros vara en avsevärd utmaning som bidrar till elektrod fel9,10,11,12,13,14. Den neuroinflammatoriska reaktionen initieras under den inledande införandet av IME som klipper blod-hjärnbarriären, skadar den lokala hjärnan parenkymet och stör gliaceller och neuronala nätverk15,16. Detta akuta svar kännetecknas av aktivering av gliaceller (mikroglia/makrofager och astrocyter), som frigör pro-inflammatoriska och neurotoxiska molekyler runt implantatstället17,18,19,20. Den kroniska aktiveringen av gliaceller celler resulterar i en främmande kropp reaktion kännetecknas av bildandet av en gliaceller ärr isolera elektroden från friska hjärnvävnad7,9,12,13,17,21,22. Ytterst, hindrar elektrodens förmåga att spela in neuronala åtgärder potentialer, på grund av den fysiska barriären mellan elektroden och nervceller och degeneration och död nervceller23,24,25.
Det tidiga misslyckandet med intracortical mikroelektroder har medfört betydande forskning i utvecklingen av nästa generations elektroder, med betoning på biomimetiska strategier26,27,28,29,30. Av särskilt intresse för det protokoll som beskrivs här, är användningen av Nano-arkitektur som en klass av biomimetiska ytförändringar för IMEs31. Det har fastställts att ytor som imitera den naturliga in vivo-miljöns arkitektur har ett förbättrat biokompatibelt svar32,33,34,35,36. Således hypotesen övertygande detta protokoll är att diskontinuitet mellan grov arkitektur av hjärnvävnad och slät arkitektur av intracortical mikroelektroder kan bidra till den neuroinflammatoriska och kroniska främmande kropp svar på implanterade IMEs (för en fullständig översyn hänvisa till Kim et al.31). Vi har tidigare visat att utnyttjandet av Nano-arkitektur funktioner som liknar hjärnans extracellulära matris arkitektur minskar astrocyt inflammatoriska markörer från celler odlade på nano-arkitektoniska substrat, jämfört med platta kontroll ytor i både in vitro-och ex vivo modeller av neuroinflammation37,38. Dessutom har vi visat att tillämpningen av fokuserad jonstråle (FIB) litografi till etch nano-arkitekturer direkt på kisel sonder resulterade i signifikant ökad neuronala lönsamhet och lägre uttryck av pro-inflammatoriska gener från djur implanteras med nano-arkitektur sonder jämfört med smidig kontrollgrupp26. Därför är syftet med det protokoll som presenteras här att beskriva användningen av FIB litografi till etch nano-arkitekturer på tillverkade intracortical mikroelektrod enheter. Detta protokoll har utformats för att etch nano-arkitektur stora funktioner i kisel ytor av intracortical mikroelektrod skaft med både automatiserade och manuella processer. Dessa metoder är okomplicerade, reproducerbara, och kan säkert optimeras för olika enhets material och önskade funktions storlekar.

<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 framstegen inom elektronik och tillverkningsteknik har intracortical mikroelektroder genomgått betydande förbättringar som möjliggör produktion av sofistikerade mikroelektroder med högre upplösning och utökad kapacitet. Framstegen inom tillverkningsteknik har stött utvecklingen av biomimetiska elektroder, som syftar till att sömlöst integreras i hjärnparenkymet, minska det neuroinflammatoriska svaret observeras efter elektrod insättning och förbättra kvaliteten och livslängden för elektrofysiologiska inspelningar. Här beskriver vi ett protokoll för att anställa en biomimetisk metod som nyligen klassificerats som nano-arkitektur. Användningen av fokuserad jonstråle litografi (FIB) utnyttjades i detta protokoll för att etch specifika nano-arkitektur funktioner i ytan av icke-funktionella och funktionella enda skaft intracortical mikroelektroder. Etsning nano-arkitekturer i elektrod ytan indikerade möjliga förbättringar av biokompatibilitet och funktionalitet av den implanterade enheten. En av fördelarna med att använda FIB är förmågan att etch på tillverkade enheter, i motsats till under tillverkningen av enheten, att underlätta gränslösa möjligheter att ändra många medicintekniska produkter efter tillverkning. Det protokoll som presenteras häri kan optimeras för olika materialtyper, nano-arkitekturfunktioner och typer av enheter. Utöka ytan av inopererade medicinska enheter kan förbättra enhetens prestanda och integration i vävnaden.

FIB etsad nano-arkitektur på ytorna av enstaka skaft intracortical sonder Använda de metoder som beskrivs här, intracortical sonder var etsad med specifika nano-arkitekturer enligt etablerade protokoll39. Dimensioner och form av Nano-arkitektur design som beskrivs i dessa metoder genomfördes från tidigare in vitro-resultat som skildrar en minskning av gliaceller cell reaktivitet när odlade med nano-arkitektur design beskrivs här37,<sup ...

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 visat att etsning av Nano-arkitektur i intracortical mikroelektrod enheter kan minska den inflammatoriska reaktionen och har potential att förbättra elektrofysiologiska inspelningar. De metoder som beskrivs häri skissera en strategi för etch nano-arkitekturer i ytan av icke-funktionella och funktionella enda skaft kisel intracortical mikroelektroder.

Fokuserad jonstråle litografi till etch nano-arkitekturer i mikroelektroder

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

Användningen av fokuserad jonstrålelitografi, eller FIB, gör det möjligt för forskare att förbättra cellytans interaktion genom att utforma materialytor som har ökat biokompatibiliteten och integrationen med den inhemska vävnaden. Med FIB kan funktioner etsas på en mängd olika material, såsom kisel, metaller och polymerer. Icke-planar ytor kan också användas och efterbearbetning kan utföras på enskilda enheter.I allmänhet kan denna metod användas på andra mikroskop. Olika mikroskoptillverkare har dock unika versioner av mönsterprogramvaran, som måste optimeras för varje system. Demonstrerar proceduren, blir miss Shreya Mahajan, en doktorand från mitt laboratorium.För att förbereda för montering, använd finspetsade borrhålsvakuumtyppor för att försiktigt plocka upp den rena remsan av kiselsonder. Placera dem på en ren aluminium stub som används för scanning elektronmikroskop FIB bildbehandling och etsning. Använd en tandpetare för att placera en liten droppe silverfärg på kanten av kiselsubstratet som omger sonden.Säkra remsan genom att sprida silverfärgen runt sidorna av kiselsubstratet som omger sonden. Låt silverfärgen torka helt innan aluminiumstub placeras i SEM FIB. Klicka därefter på Knappen Vent i Beam Control-fliken för att ventilera SEM FIB-kammaren.Tryck Shift F3 för att utföra hem scenen. Bekräfta markeringen, genom att välja knappen Hemscen i popup-fönstret. När Home Stage är klar flyttar du scenen till koordinaterna X=70 millimeter, Y=70 millimeter, Z=0 millimeter, T=0 grader, R=0 grader.När kammaren är ventilerad, sätta på ren nitril handskar och öppna kammaren dörren. Sätt in aluminiumstub som håller in sonderna i toppen av scenadaptern. Säkra aluminiumstub genom att dra åt den inställda skruven på sidan av scenadaptern.Se till att höjden justeras på lämpligt sätt. Använd 1,5 millimeters hex skiftnyckel för denna uppgift. Sväng försiktigt upp navigationskamerans arm tills den stannar.Mikroskopet scenen kommer automatiskt att flytta till en position under kameran. Titta på den livebild som visas i Quadrant Three av mikroskopets användargränssnitt. När ljusstyrkan nivå auto-justerar till en lämplig nivå, skaffa bilden genom att trycka knappen ner på kameran fästet.Detta tar ungefär 10 sekunder. Svinga tillbaka kameraarmen till stängt läge. Scenen kommer att återgå till den ursprungliga positionen.Stäng försiktigt mikroskopkammardörren. Titta på CCD-kamerabilden i Quadrant Four medan du stänger dörren. Se till att proverna och scenen är ett säkert avstånd från någon kritisk komponent i mikroskopkammaren.Välj knappen Pump with Sample Cleaning i användargränssnittets programvara för att starta kammarvammens vakuumpump och inbyggda plasmarengörare. Vänta i cirka åtta minuter så att mikroskopkammarens pumpningstid och plasmarengöringscykel är avslutad. När ikonen i det nedre högra hörnet av användargränssnittet blir grön, tryck på Wake Up-knappen i beam kontroll fliken som slår på elektron och jonstrålar.Välj Kvadrant En och ställ strålsignalen till Elektronstråle. Ställ sedan kvadrant två till Ion Beam. Ställ nu in SEM-spänningen på fem kilovolt, SEM-strålströmmen till 0,20 nanoamps, SEM-detektorn till ETD och Detektorläget till Sekundära elektroner.Ställ in FIB Voltage till 30 kilovolt, FIB-strålen till 24 picoamps, FIB-detektorn till ICE-detektor och Detektorläge till Sekundärelektronen. Dubbelklicka på kiselsonden i navigationskamerabilden, Kvadrant tre för att flytta scenen till sondens ungefärliga plats. Klicka på Quadrant One för att välja den som aktiv kvadrant och tryck på pausknappen för att starta SEM-scanning.Ställ in skanningen uppehålla dig till 300 nanosekond och stäng av Scan Interlacing, Line Integration och Frame Averaging. Ange Skanningsrotation till noll i fliken Strålkontroll. Högerklicka på Beam Shift 2D Adjuster och välj noll.Justera förstoringen till minimivärdet genom att vrida förstoringsvredet moturs på panelen för mikroskopets användargränssnitt. Justera bildens ljusstyrka och kontrast med hjälp av rattarna på panelen användargränssnitt eller ikon för automatisk kontrastljusverktyg. Flytta scenen genom att dubbel vänster klicka med musen på en funktion för att centrera den.Flytta sedan önskad kiselsond som ska mönstras in i mitten av SEM-bilden. Leta reda på en kant eller annan funktion, till exempel en dammpartikel eller repa. Öka förstoringen till 2000x genom att vrida förstoringsvredet medurs.Justera fokus för SEM genom att vrida de grova och fina fokusrattarna på mikroskopets användargränssnitt, tills bilden är i fokus. När bilden är i fokus väljer du knappen Länka prov Z till arbetsavstånd i verktygsfältet. Bekräfta att åtgärden slutfördes genom att titta på Z-axelkoordinaten i navigeringsfliken.Värdet bör vara cirka 11 millimeter. Skriv in 4,0 millimeter i Z-axelposition och tryck på Go To-knappen med musen. Flytta scenen i X och Y för att lokalisera axeln av kisel sonden.Placera den så nära centrum av SEM som möjligt. Ändra scenen lutning till 52 grader genom att skriva in 52 i T-koordinaten och slå Enter. Observera om axeln av sonden verkar röra sig uppåt eller nedåt i bilden.Använd reglaget Stage Z för att få tillbaka axeln på sonden till mitten av SEM-bilden. Justera endast Z-positionen. Flytta inte X-, Y-, T- eller R-axeln.Kör den inbyggda XT Align Feature, som ligger i menyn scenen dropdown. Använd musen för att klicka på två punkter parallellt med kanten av sonden. Mae säker på att den vågräta radioknappen är markerad i popup-fönstret och klickar på Slutför.Scenen kommer att rotera för att anpassa sonden med X-axeln av scenen. Justera scenen i XY genom att använda musen för att sätta sondens nedre skuldra i mitten av SEM-bilden igen. Välj FIB i Quadrant Two och se till att strålströmmen fortfarande är 24 picoamps.Ställ förstoringen på 5000X och uppehållstiden till 100 nanosekond. Skriv Control-F på tangentbordet för att ställa in FIB-fokus på 13 millimeter. I fliken Strålkontroll högerklickar du i stigmator 2D-justeringsenheten och väljer noll.Högerklicka också i 2D-justeringsaren Beam Shift, och välj noll. Ställ in skanningsrotationen på noll grader och klicka på ljusstyrkaknappen för automatisk kontrast i verktygsfältet. Leta efter en bild av sond axeln i Kvadrant två.Använd ögonblicksbildverktyget för att skaffa en bild i FIB. Bekräfta att sondaxeln är i mitten av FIB-bilden. Om inte, dubbelklicka på sonden axeln för att flytta den till centrum.Flytta scenen åt vänster genom att trycka vänsterpilstangenten på tangentbordet ungefär 10 till 15 gånger. Ta en annan ögonblicksbild och observera om sondsidan fortfarande är i mitten av FIB. Efter att ha upprepat dessa steg tills kanten på sondaxeln är perfekt i linje med scenens X-axel, använd FIB för att flytta scenen tillbaka till sondens nedre skuldra.Spara scenens position i positionslistan genom att klicka på knappen Lägg till. Ändra FIB strålström till 2,5 nanoamps och se till att förstoringen av FIB är fortfarande 5000X. Kör funktionen för kontrast för automatisk ljusstyrka och ställ in FIB-uppehållstiden på 100 nanosekonder.Tryck på pausknappen för att börja skanna. Justera FIB-fokus och astigmatism så snabbt och exakt som möjligt med hjälp av de grova och fina fokusrattarna och X- och Y-stigmatorvredarna på användargränssnittspanelen. Tryck på pausknappen för att stoppa FIB-skanningen.Inom Nanobuilder-programvaran öppnar du filen för Patterning the Silicon Probes. Välj menyn Mikroskop dropdown och välj Ange scenskärning. Välj menyn Mikroskop dropdown och välj sedan Kalibrera detektorer.På mikroskop användargränssnittet, klicka på Quad One gång med musen för att välja Quad One. Klicka på OK för att starta kalibreringen. Processen kommer att ta cirka fem minuter.Se till att ETD- och ICE-detektorerna kalibrerar. Inom programvaran väljer du mikroskop dropdown-menyn och väljer Utför för att starta mönstersekvensen. När mönstret är klart stänger du programvaran.Hit Vent i mikroskop användargränssnitt beam control fliken för att stänga av mikroskopet balkar och starta vent cykeln. Medan kammaren avluftar, flytta scenen till de passande koordinaterna. När kammaren är ventilerad, sätta på ren nitril handskar och dra öppna kammaren dörren.Lossa ställskruven på stubadaptern med hjälp av 1,5 millimeters hexnyckel. Ta bort aluminiumstub som innehåller den mönstrade sonden från kammaren. Stäng försiktigt mikroskopkammardörren.Titta på CCD-kamerabilden i Quadrant Four medan du stänger dörren. Se till att stegadaptern är ett säkert avstånd från någon kritisk komponent i mikroskopkammaren. Här visas SEM-bilder av de icke-funktionella kiselsonderna med enskaftssiler med FIB-etsade nanoarkitekturer längs skaftets baksida.De slutliga dimensionerna av den etsade nano-arkitekturen var 200 nanometer breda parallella linjer fördelade 300 nanometer isär och hade ett djup av 200 nanometer. För att avgöra hur etsning nano-arkitekturer i sondens yta påverkar neuronal densitet omedelbart runt implantatet, den neuronala nukleii färgades och kvantifieras. Neuronal överlevnad presenteras som en procentandel av bakgrunden regionen från samma djur avstånd av 50 mikron bins bort från implantatet webbplats.Det fanns betydligt fler nervceller runt nano-arkitektur sonder på 100 till 150 mikron avstånd från implantatet platsen jämfört med den släta kontroll implantat på fyra veckor efter implantation. Nano-arkitekturer var också FIB etsade längs baksidan av funktionella enda skaft kisel mikroelektroder och elektrofysiologiska mätningar kvantifierades för att undersöka hur etsning nano-arkitekturer påverkar elektrodprestanda. Elektrofysiologiska resultat visade ökade procentsatser av kanaler som registrerar enstaka enheter från nano-arkitektur mikroelektroder jämfört med den smidiga kontroll mikroelektroder.Ingen statistisk analys utfördes för nano-arkitekturen mikroelektrod eftersom endast en var implanteras för en proof of concept pilotstudie. FIB etsning gör det möjligt för forskare att undersöka hur tillägg av topografiska ledtrådar på medicintekniska produkter kan förbättra den cellulära responsen och i slutändan, enhetens prestanda. Bredden av medicintekniska produkter som dessa metoder kan tillämpas på är gränslös, eftersom FIB kan utföras på en rad material, ytgeometrier, och viktigast av allt, redan tillverkade enheter.

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Fluorescent Nanoparticles for the Measurement of Ion Concentration in Biological Systems

Lysrör Nanopartiklar för mätning av jonkoncentration i biologiska system

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

Plasma Litografi Surface Mönstring för att skapa 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

Design av en cyklisk tryck Bioreaktor för Ex vivo Studie av Aorta hjärtklaffar

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

Kontinuerligt omrörd anaerob rötkammare för att omvandla organiskt avfall till biogas: System Setup och Basic drift

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

Kapillärkraften Litografi för 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

Realtid Övervakning av hög intensitet fokuserat ultraljud (HIFU) ablation av<em&gt; In Vitro</em&gt; Canine Lever Använda Harmonic Motion Imaging för fokuserat ultraljud (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

Sammanslagning jonkoncentration Polarisering mellan intill varandra placerade jonbytesmembran för att blockera utbredningen av Polarization 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

Funktionell yta-immobilisering av gener med utgångsämnet Strand deplacement 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 och karakterisering av biomolekylär Memristors bestående av jonkanal-dopade Lipid membran

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

Bioinspirerad mjuk robot med inbyggda mikroelektroder

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