مقالة منهجية

توسيع Nanopatterned ركائز باستخدام تقنية غرزة لNanotopographical التحوير سلوك الخلية

DOI:

10.3791/54840

⸱

ديسمبر 8, 2016

 ,  , 
1Department of Chemical and Biomedical Engineering, West Virginia University, 2Department of Biomedical Engineering, Columbia University

في هذه المقالة

ملخص

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

يتم تقديم بروتوكول لإنتاج مساحة كبيرة من الركيزة النانوية من قوالب صغيرة ذات منقوشة نانوية لدراسة التعديل الطوبوغرافي النانوي لسلوك الخلية.

الملخص

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
< p class = 'jove_content'> ثبت أن التضاريس النانوية للركيزة هي معدل قوي للنمط الظاهري للخلية ووظيفتها. لتشريح تعديل التضاريس النانوية لسلوك الخلية ، من المستحسن وجود مساحة كبيرة من الركيزة ذات النمط النانوي بحيث يمكن زراعة خلايا كافية على التضاريس النانوية لتحليلات البيولوجيا الكيميائية الحيوية والجزيئية اللاحقة. ومع ذلك ، فإن تقنيات التصنيع النانوي الحالية لها قيود على توليد أنماط نانوية محددة للغاية على مساحة كبيرة. هنا ، نقدم طريقة لتوسيع الركائز النانوية من نمط نانوي صغير عالي المعرفة إلى مساحة كبيرة باستخدام تقنية الغرز. تجمع الطريقة بين تقنيات متعددة ، بما في ذلك الطباعة الحجرية الناعمة لتكرار قوالب بولي (ثنائي ميثيل سيلوكسان) (PDMS) من قالب محدد جيدا ، وتقنية غرزة لتجميع قوالب PDMS متعددة في قالب واحد كبير ، وطباعة نانوية لتوليد قالب رئيسي على ركائز البوليسترين (PS). باستخدام قالب PS الرئيسي ، ننتج ركائز عمل PDMS ونظهر التعديل الطوبوغرافي النانوي لانتشار الخلية. توفر هذه الطريقة وسيلة بسيطة وبأسعار معقولة ولكنها متعددة الاستخدامات لإنشاء أنماط نانوية محددة جيدا على مساحات كبيرة ، ومن المحتمل أن يتم توسيعها لإنشاء أجهزة صغيرة / نانوية بمكونات هجينة.

المقدمة

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

يكشف عدد من النتائج الحديثة أن التضاريس النانوية للركيزة لها تأثير واضح على سلوك الخلية ، من التصاق الخلايا وانتشارها وهجرتها إلى التكاثر والتمايز1-6. على سبيل المثال ، لوحظ حجم خلية أصغر ومعدل انتشار أقل في الخلايا المزروعة على حواجز شبكية نانوية عميقة ، مما أدى إلى موت الخلايا المبرمج على الرغم من تعزيز محاذاة الخلايا واستطالة وهجرتها ، مقارنة بالضوابط المسطحة2،7-10. علاوة على ذلك ، ثبت أن التضاريس النانوية تسهل تمايز الخلايا الجذعية إلى سلالات معينة مثل الخلايا العصبية2،11،12 والعضلات13 والعظام3،4. بالإضافة إلى ذلك ، بسبب المخاوف المتزايدة بشأن سمية المواد النانوية الهندسية14،15 ، هناك حاجة لدمج الطبوغرافيا النانوية في النماذج المختبرية ذات الصلة من الناحية الفسيولوجية لتقييم مخاطر المواد النانوية بدقة. للوفاء بتحليلات البيولوجيا الكيميائية الحيوية والجزيئية ، هناك حاجة إلى خلايا كافية لزراعتها على مساحة كبيرة من الركيزة ذات النمط النانوي. ومع ذلك ، فإن تقنيات التصنيع النانوي التقليدية لها قيود على توليد أنماط نانوية محددة للغاية على مساحة كبيرة.

يمكن أن يؤدي التجميع الذاتي < p class = 'jove_content'> بما في ذلك الطباعة الحجرية الغروانية16 وتفكيك البوليمر17 إلى إنشاء هياكل نانوية كبيرة المساحة بتكاليف منخفضة. نظرا لأن التجميع الذاتي يعتمد على التفاعلات بين عناصر التجميع مثل الجسيمات الغروية والجزيئات الكبيرة ، والتفاعلات المحتملة بين هذه العناصر والركيزة ، فلا يمكن أن تكون طريقة قائمة بذاتها لإنتاج الهياكل النانوية ذات تحديد المواقع المكانية الدقيقة والأشكال التعسفية18. الكثافة العالية للعيوب المصاحبة هي أيضا عيب. يمكن تحقيق التحكم المكاني الدقيق في الأنماط النانوية من خلال استخدام التجميع الذاتي القالب ، والذي يستخدم مناهج الطباعة الحجرية من أعلى إلى أسفل لتوفير القالب الطبوغرافي و / أو الكيميائي لتوجيه التجميع من أسفل إلى أعلى لعناصر التجميع19-21. تم تطوير تقنيات التصنيع النانوي البديلة مثل الطباعة الحجرية الخطوةوالفلاش 22 والطباعة الحجرية النانوية من لفة إلى لفة23 ولكن استخدامها محدود بسبب عمليتها المعقدة أو متطلبات المعدات المتخصصة. ومع ذلك ، هناك حاجة إلى قالب أو قالب رئيسي بأنماط نانوية محددة لتقنيات التصنيع النانوي النموذجية أو البديلة.

يتم إنشاء هذه القوالب والقوالب الرئيسية بشكل تقليدي باستخدام الطباعة الحجرية الإلكترونية أو الأيونات أو شعاع الفوتون المركزة. على سبيل المثال ، يمكن أن تولد الطباعة الحجرية لشعاع الإلكترون (EBL) 24 والطباعة الحجرية للحزمة الأيونيةالمركزة 25 أنماطا محددة بدقة أقل من 5 نانومتر. أظهرت الطباعة الحجرية ثنائية الفوتون حجم ميزة صغير يصل إلى 30 نانومتر26. على الرغم من أن تقنيات الطباعة الحجرية المركزة للحزمة تمكن من توليد هياكل نانوية محددة جيدا ، إلا أن الاستثمار الرأسمالي والعملية المكلفة التي تستغرق وقتا طويلا تحد من استخدامها على نطاق واسع في البحث الأكاديمي27. لذلك ، من المستحسن للغاية تطوير تقنيات تمكينية وبأسعار معقولة لإنتاج مساحة كبيرة من الأسطح النانوية ذات الدقة العالية.

لقد أبلغنا عن تقنية غرزة بسيطة وفعالة من حيث التكلفة لتوليد مساحة كبيرة من السطح النانوي من قالب صغير محددجيدا 28. يوفر هذا البروتوكول إجراء خطوة بخطوة من تكرار قوالب بولي (ثنائي ميثيل سيلوكسان) (PDMS) باستخدام نمط مكتوب ب EBL ، إلى تجميع قوالب PDMS متعددة في قالب واحد كبير ، إلى توليد قالب رئيسي على ركائز البوليمرية مثل البوليسترين (PS) ، إلى إنتاج ركائز العمل. مع الركائز النانوية الموسعة ، أظهرنا التعديل الطوبوغرافي النانوي لانتشار الخلية.

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

البروتوكول

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

1. تكرار PDMS قوالب من العفن EBL

  1. صنع قالب السيليكون 29
    1. معطف تدور 200 ميكرولتر ميتاكريلات (PMMA) حل على ركيزة 1 × 1 سم السيليكون (سي) في 2500 دورة في الدقيقة لمدة 1 دقيقة لتشكيل طبقة رقيقة.
    2. خبز الفيلم PMMA على الركيزة سي على حرارة 180 درجة مئوية لمدة 2 دقيقة.
    3. كتابة nanopattern مصممة على الفيلم PMMA باستخدام شعاع الالكترون تركيزا على جرعة مساحة 300 μC / سم 2.
    4. تطوير nanopattern PMMA في مطور لمدة 80 ثانية.
    5. إيداع nanopattern PMMA مع طبقة النيكل من 50 نانومتر في السمك باستخدام المبخر شعاع E في الجهد الناتج من 10 كيلو فولت، تيار الانبعاث من 0.5 مللي أمبير ومعدل ترسب 0.5 Å / ثانية.
    6. رفع قبالة الجزء PMMA في 20 مل مزيل في 80 درجة مئوية لمدة 20 دقيقة.
    7. رد الفعل حفر أيون (ري) في nanopattern إلى الركيزة سي للحصول على قالب سي للعمق المطلوب.
      ملاحظة: خليط الغاز من tetrيستخدم afluoromethane (CF 4) / الأكسجين (O 2) (90٪ / 10٪) عند قوة إضافة بالحث البلازما (ICP) 400 قوة W و ري 150 W لحفر سي الركيزة على عمق 560 نانومتر.
  2. Silanize سي العفن
    1. وضع ساترة الزجاج والعفن سي في 100 مم طبق بيتري PS ونقلها في مجفف الزجاج الموجود في غطاء الدخان.
    2. إسقاط 10 1H ميكرولتر، 1H، 2H، 2H-Perfluorooctyltrichlorosilane على ساترة.
      تحذير: 1H، 1H، 2H، 2H-Perfluorooctyltrichlorosilane قد يسبب تآكل الجلد وتلفا للعين جدي. ارتداء معدات الوقاية الشخصية المناسبة (PPE).
    3. تغطية طبق بيتري جزئيا.
    4. إبقاء المجفف في ظل فراغ لمدة 5 ساعة في غطاء الدخان لاستكمال silanization من العفن سي.
  3. إعداد PDMS prepolymer
    1. وزن 10 غ الراتنج PDMS و 1.05 غرام كيل علاج في قارب وزنها المتاح.
    2. خلط prepolymer PDMS بدقة باستخدام ملعقة بلاستيكية.
    3. ديغا وprepolymer PDMS في مجفف البلاستيك في ظل فراغ لمدة 20 دقيقة حتى لوحظ خليط اضح.
  4. تكرار القوالب PDMS
    1. وضع القالب سي silanized في 60 مم طبق بيتري.
    2. صب prepolymer PDMS على القالب سي في طبق بيتري.
    3. وضع طبق بتري في مجفف البلاستيك وديغا لمدة 10 دقيقة حتى تختفي جميع الفقاعات.
    4. نقل طبق بيتري على موقد وعلاج prepolymer PDMS عند 70 درجة مئوية لمدة 4 ساعات.
    5. تقشر العفن PDMS من العفن سي بعناية باستخدام الملقط.
      ويمكن تخزين قوالب PDMS في الظروف المحيطة لمدة تصل إلى أسبوع واحد: ملاحظة. بعد المعالجة، وهناك بعض جزيئات الراتنج PDMS uncrosslinked وكيل علاج المتبقية في قوالب PDMS 30. فإن انخفاض الجزيئات الوزن الجزيئي منتشر تدريجيا وتتراكم على السطح مع مرور الوقت. وهذا يؤثر على الخصائص الطبوغرافية والميكانيكية للسطح PDMS 31. وDIFالانصهار ليس كبيرا خلال أسبوع واحد.

2. خياطة من PDMS قوالب في، قالب واحد كبير

  1. إعداد قوالب متعددة PDMS بتكرار الخطوة 1.4.
    ملاحظة: زن نفس الكمية من PDMS الخليط في كل مرة للحصول على قوالب PDMS من نفس السمك.
  2. تحديد اتجاه متباين الخواص PDMS nanopatterns مثل nanogratings تحت المجهر الضوئي وعلامة على مساعدات من قوالب PDMS مع القلم علامة.
    ملاحظة: ليس من الضروري بمناسبة توجه nanotopography الخواص مثل عمود نانوي.
  3. تنظيف الركيزة سي مع الإيثانول في غطاء الدخان وجففه بالهواء المضغوط.
  4. تقليم قبالة المناطق unpatterned من كل قالب PDMS بشفرة.
    ملاحظة: للحصول على قوالب PDMS التي سيتم وضعها في محيط القالب مخيط، وينبغي تقليص فقط المناطق unpatterned في الاتصال مع الآخرين خارج.
  5. مكان القالب PDMS قلص مع nanopattern وجها لأسفل علىالجانب مرآة الركيزة سي ثم محاذاة قوالب أخرى قريبة ولكن ليس لمس العفن المحيطة بها (ق).
  6. إعداد طبقة لاصقة PDMS
    1. يلقي 1 غرام نزع الغاز PDMS prepolymer (راتنج PDMS وعلاج نسبة الوكيل: 10: 1،05) على شريحة زجاجية نظيفة (7.5 سم × 2.5 سم) لتشكيل 0.5 ملم طبقة سميكة.
    2. خبز طبقة PDMS في 100 درجة مئوية على موقد لمدة 3-5 دقيقة. استخدام إبرة للمس طبقة والتأكد من أن طبقة جزئيا ولكن لا يمكن الشفاء منه تماما.
      ملاحظة: PDMS شفي جزئيا لا يمكن أن تتدفق مثل prepolymer PDMS غير مخمر، وإنما هو لزجة مقارنة مع PDMS الشفاء.
  7. وضع طبقة PDMS على مساعدات من قوالب PDMS الانحياز وبسرعة عكس هذه الجمعية وتحويلها إلى موقد.
  8. تطبيق قوة ضاغطة (5 كيلو باسكال) باستخدام كتلة معدنية على رأس التجمع لضمان اتصال جيد بين طبقة لاصقة PDMS ومساعدات من قوالب PDMS، وعلاج PDMS طبقة لاصقة عند 100 درجة مئوية لمدة 1 ساعة. <ر /> ملاحظة: بعناية ضبط الموقف من كتلة معدنية لتجنب الميل للجمعية.
  9. إزالة كتلة معدنية وتقشر واحد، مخيط العفن PDMS من الركيزة سي.

3. الجيل من القالب الرئيسي على PS ركائز

ملاحظة: PDMS العفن مخيط ثبتوا على شريحة زجاجية يمكن استخدامها لتوليد القالب الرئيسي على لوحة PS أو PS رقيقة، والتي يمكن أن تنتج ركائز nanopatterned العمل.

  1. توليد القالب الرئيسي على لوحة PS
    1. إعداد لوحة PS
      1. تجفيف حبيبات PS في فرن فراغ في 80 درجة مئوية لمدة يومين.
      2. سخن على آلة الصحافة في 230 درجة مئوية.
      3. تجميع لوحة الألومنيوم، ورقة (PTFE) تترافلوروإيثيلين ومن الالومنيوم في أمر من أسفل إلى أعلى.
      4. تحميل 3.5 ز الكريات PS في فاصل الألومنيوم مع افتتاح مربع من 3 سم (L) × 3 سم (W) × 0.3 سم (H).
        ملاحظة: وهل هو حوالي 0.1 سم سمكا من القوالب PDMS، وبالتالي النهائية الركيزة nanopatterned PS حوالي 0.1 سم سميكة.
      5. وضع ورقة أخرى PTFE ثم لوحة الألومنيوم آخر على من الالومنيوم.
      6. وضع التجميع في الصحافة الآلة.
      7. سخن الكريات PS في 230 درجة مئوية لمدة 30 دقيقة.
      8. تطبيق الضغط الضغط (0.1 ميجا باسكال) على التجميع لمدة 5 دقائق.
      9. الافراج عن الضغط ومن ثم تطبيق الضغط الضغط من 0.5 ميجا باسكال على التجميع.
      10. يتم التوصل كرر الخطوة 3.1.1.9 مع زيادة الضغط من 0.5 ميجا باسكال حتى الضغط مرغوب فيه من 1.5 ميجا باسكال.
      11. إيقاف تشغيل سخان للآلة الصحافة وتبريده إلى ما دون 70 درجة مئوية تحت ضغط مستمر من 1.5 ميجا باسكال.
      12. تتخذ الجمعية من وتخزين لوحة PS في فرن فراغ في 80 درجة مئوية لمنع الرطوبة من الدخول مجددا في لوحة PS.
    2. Nanoimprint القالب PDMS مخيط في لوحة PS
      1. وضع لوحة PS في من الالومنيومتعيين على 3 بوصة سي رقاقة.
        ملاحظة: الأبعاد الداخلية للهل هي نفس تلك من لوحة PS حتى لوحة PS يناسب الحق في الفاصل.
      2. تسخين لوحة PS على موقد في 250 درجة مئوية لمدة 30 دقيقة.
      3. وضع القالب PDMS مخيط مع nanopatterns وجها لأسفل على لوحة PS المنصهرة.
        ملاحظة: جانب واحد من العفن PDMS يتم وضع في اتصال مع سطح لوحة PS أولا ويتم إنزال جانب آخر تدريجيا في اتصال مع سطح PS لتجنب تشكيل فقاعات الهواء في الواجهة.
        تحذير: سطح موقد ساخن. ارتداء thermogloves خلال عملية nanoimprinting.
      4. وضع لوحة الألومنيوم على شريحة زجاجية من العفن PDMS مخيط.
      5. تطبيق الضغط الضغط (12.5 كيلو باسكال) باستخدام كتل معدنية على لوحة الألومنيوم والانتظار لمدة 3 دقائق.
        ملاحظة: تأكد من أن لوحة الألومنيوم لا يميل.
      6. رفع واستبدال كتلة معدنية من لوحة الألومنيوم، وأناncrease الضغط الضغط إلى 25 كيلو باسكال.
      7. ارتفعت كرر الخطوة 3.1.2.6 مع الضغط إلى 50 كيلو باسكال.
        ملاحظة: هذه الخطوة هي لإزالة الهواء المحبوس بين القالب PDMS ولوحة PS.
      8. الحفاظ على درجة حرارة موقد بين 240 و 250 درجة مئوية تحت ضغط ثابت من 50 كيلو باسكال لمدة 15 دقيقة.
      9. إيقاف تشغيل موقد وتهدئة الإعداد كله.
        ملاحظة: مروحة يمكن استخدامها لتسريع عملية التبريد.
      10. إزالة كتل معدنية بعد درجة حرارة أقل من 50 درجة مئوية، وبعناية تقشر العفن PDMS مخيط من لوحة PS.
        ملاحظة: الركيزة PS لديه nanopatterns العكسي، ويمكن استخدامها بمثابة القالب الرئيسي لإنتاج PDMS العمل ركائز.
  2. توليد القالب الرئيسي في فيلم PS رقيقة
    1. إعداد فيلم PS رقيقة
      1. حل 1 غرام PS في 10 مل التولوين في غطاء الدخان.
        تحذير: التولوين يمكن أن يسبب irritatio الجلدن والأضرار التي تصيب العين خطيرة، ويمكن أن يسبب تلفا للأعضاء من خلال التعرض لفترات طويلة أو متكررة. ارتداء معدات الوقاية الشخصية المناسبة.
      2. تدور معطف 1 مل من محلول PS على 2 في الرقاقة عند 2500 دورة في الدقيقة لمدة 1 دقيقة لتشكيل ~ 1 ميكرون PS سميكة رقيقة.
      3. تتبخر التولوين من الفيلم عن طريق إعداد فيلم PS على سي رقاقة في غطاء الدخان لمدة 3 أيام.
      4. يصلب فيلم PS رقيقة في فرن فراغ في 80 درجة مئوية خلال الليل.
    2. Nanoimprint القالب PDMS على فيلم PS رقيقة
      1. وضع القالب PDMS مخيط مع nanotopography وجها لأسفل على طبقة رقيقة PS، التي تم تعيينها على موقد.
      2. تطبيق الضغط الضغط من 12 كيلو باسكال على القالب PDMS باستخدام كتل معدنية على الجانب الزجاج من العفن PDMS.
      3. زيادة درجة حرارة موقد إلى 180 درجة مئوية، والحفاظ عليه لمدة 15 دقيقة.
        تحذير: الفيلم PS الذائبة يمكن أن تكون بمثابة مواد التشحيم. إيلاء الاهتمام لمنع القطع المعدنية من انزلاق.
      4. إيقاف تشغيل موقدوتهدئة الإعداد كله.
        ملاحظة: مروحة يمكن استخدامها لتسريع عملية التبريد.
      5. إزالة كتل معدنية بعد تنخفض درجة الحرارة أقل من 50 درجة مئوية، وبعناية تقشر العفن PDMS مخيط من فيلم PS.
        ملاحظة: الفيلم nanopatterned PS بمثابة القالب الرئيسي لإنتاج ركائز PDMS العمل.

4. Nanotopographical التحوير سلوك الخلية

ملاحظة: الخلايا الظهارية البشرية يتم تربيتها على nanotopographies ممثل لإظهار تعديل nanotopographical نشر الخلية.

  1. يلقي ركائز العمل PDMS من القالب الرئيسي ولدت من أي 3.1 الخطوة أو 3.2 اعتمادا على التطبيق.
  2. باستخدام جوفاء لكمة قوس الصلب، وقطع PDMS ركائز nanopatterned إلى أقراص لتتناسب مع تكوين لوحة متعددة جيدا محددة (على سبيل المثال، 24-جيدا لوحة).
  3. استخدام ملاقط لوضع أقراص PDMS في الآبار ساتحاد كرة القدم متعددة جيدا لوحة.
  4. تعقيم ركائز PDMS باستخدام الايثانول 70٪ ومن ثم التعرض للأشعة فوق البنفسجية، ولكل لمدة 30 دقيقة.
  5. غسل PDMS ركائز مع 1X الفوسفات العقيمة مخزنة المالحة (PBS) ثلاث مرات.
  6. معطف PDMS ركائز مع بروتين المصفوفة خارج الخلية (أي 20 ميكروغرام / مل فبرونيكتين) لمدة 30 دقيقة في درجة حرارة الغرفة.
  7. شطف PDMS ركائز ثلاث مرات مع برنامج تلفزيوني العقيمة، كل لمدة 5 دقائق.
  8. تعليق الإنسان خلية سرطان الرئة A549 في المتوسط ​​النسر تعديل Dulbecco ومع 10٪ مصل بقري جنيني وعدد الخلايا باستخدام عدادة الكريات.
  9. لوحة الخلايا في مناطق ذات كثافة البذر من 2000 خلية / سم 2 على ركائز والثقافة لهم PDMS عند 37 درجة مئوية في جو مرطب يحتوي على 5٪ CO 2 ليوم واحد.
  10. غسل الخلايا مع برنامج تلفزيوني ثلاث مرات.
  11. إصلاح الخلايا في خليط من 4٪ لامتصاص العرق، و 2٪ غلوتارالدهيد في برنامج تلفزيوني لمدة 4 ساعات ويذوى الخلايا باستخدام CO 2 ص حرجةمجفف كثافة لمسح الإلكترونية الملاحظة المجهرية 29.
    تحذير: لامتصاص العرق وغلوتارالدهيد قد يسبب حروقا جلدية شديدة والأضرار التي تصيب العين. العمل في غطاء الكيميائية وارتداء معدات الوقاية الشخصية المناسبة.

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

النتائج

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

تقنية غرزة يمكن أن يولد مساحة واسعة من ركائز nanopatterned مع الدقة العالية. الشكل 1A 1B وعرض مساحة كبيرة من nanopatterns نقلها من العفن PDMS مخيط لوحة PS و PS طبقة رقيقة على ركيزة سي، على التوالي. المقارنة بين الأصلي والعفن مكتوبة EBL (الشكل 1C) وPDMS العمل النهائية الركيزة (1D الشكل) تؤكد أن nanopatterns مكتوبة EBL-يمكن نقلها بأمانة إلى الركيزة العمل. Nanotopography من مختلف الهن...

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

المناقشة

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

نقدم طريقة بسيطة، وبأسعار معقولة، ولكن تنوعا لتوليد مساحة كبيرة من الركيزة nanopatterned. لتوسيع بأمانة nanopatterns محددة للغاية، وينبغي إيلاء اهتمام كبير لعدة خطوات حاسمة. أول واحد هو تقليم قوالب PDMS متعددة. يجب إزالة المناطق Unpatterned من القوالب PDMS. بالإضافة إلى ذلك، الجدران الجانبية من القوالب يجب أن تقطع عموديا المثالي قدر الإمكان لتقليل الفجوات بين القوالب. بشكل جماعي، وجزء من مناطق unpatterned في قالب غرزة النهائي يمكن تخفيض. ثانيا، على سطح nanopatterned من هذه القوالب...

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

الإفصاحات

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

ليس لدى المؤلفين ما يكشفون عنه.

شكر وتقدير

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

تم دعم هذا العمل جزئيا من قبل NSF CBET 1227766 و NSF CBET 1511759 و Byars-Tarnay Endowment. نحن نقدر بامتنان استخدام مرافق الأبحاث المشتركة بجامعة وست فرجينيا والتي تدعمها جزئيا NSF EPS-1003907.

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

المواد

قائمة المواد المستخدمة في هذه المقالة
الاسمالشركةرقم فهرسيالتعليقات
انبعاث المجال JEOL SEMJEOLJSM-7600FEBL
E-BEAM E-BEAM المبخرKurt J. Leskerنموذج: LAB 18 المبخر E-beamترسيب النيكل
Trion Minilock III ICP / RIEتقنية Trionنموذج: Minilock-phantom III
آلة الصحافةPHI الصحافة الهيدروليكيةالقالب: SQ-230H
Spin coaterLaurell تقنياتالتعديل: WS-400A-6NPP-LITE
CO2< / sub> مجفف حرجTousimisModle: Autosamdri-815
رقاقة السيليكونجامعة رقاقة1080
ألواح ألومنيومMcMaster-carr9057K123
صفائح تفلونMcMaster-carr8711K92
100 مم طبق بتريفالكون353003
60 مم طبق بتريFALCON353004
غطاء زجاجيفيشر ساينتفيك12-542-B
شريحة زجاجيةفيشر ساينتفيك12-550-34
قوارب الوزن التي يمكن التخلص منهافيشر ساينتفيك13-735-743
مجفف زجاجيفيشر ساينتفيك02-913-360
مجفف بلاستيكيBel-Art ProductsF42025-000
HotplateFisher Scientific1110049SH
TweezerTed Pella، inc.5726
بليدفيشر ScientificS17302
كتل معدنيةماكماستر كار
بانشبريتونز فيليدج الجلود اللوازم اليدويةلكمة القوس
بولي (ميثيل ميثاكريلات)MicroChem495 PMMA A4
PDMSداو كورنينجسيلجارد 184 كيت
البوليسترينداو كيميكالستايرون 685D
1H ، 1H ، 2H ، 2H-perfluorooctylmethyldichlorosilaneOakwood Chemical7142
DeveloperMicroChemMIBK / IPA بنسبة 1: 3
مزيلMicroChemمزيل PG
الإيثانولفيشر العلميBP2818500
التولوينفيشر العلميT324-500
ملحي مخزن بالفوسفاتسيجما ألدريتشD8537
Dulbecco s معدل النسر المتوسطسيجما ألدريتشD5796
مصل الأبقار الجنينيأتلانتا البيولوجيةS11550
بارافورمالديهايدالإلكترون Microsopy Science15712-S
Glutaraldehyde فيشر كيميكالG151-1
فيبرونيكتينكورنينج356008
خلايا A549ATCCATCC CCL-185
محلول

المراجع

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Silva, G. A., et al. Selective differentiation of neural progenitor cells by high-epitope density nanofibers. Science. 303 (5662), 1352-1355 (2004).
  2. Yim, E. K. F., Pang, S. W., Leong, K. W. Synthetic Nanostructures Inducing Differentiation of Human Mesenchymal Stem Cells into Neuronal Lineage. Exp. Cell Res. 313 (9), 1820-1829 (2007).
  3. Dalby, M. J., et al. The Control of Human Mesenchymal Cell Differentiation Using Nanoscale Symmetry and Disorder. Nat. Mater. 6 (12), 997-1003 (2007).
  4. Oh, S., et al. Stem Cell Fate Dictated Solely by Altered Nanotube Dimension. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 106 (7), 2130-2135 (2009).
  5. Brunetti, V., et al. Neurons Sense Nanoscale Roughness with Nanometer Sensitivity. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 107 (14), 6264-6269 (2010).
  6. McMurray, R., et al. Nanoscale Surfaces for the Long-term Maintenance of Mesenchymal Stem Cell Phenotype and Multipotency. Nat. Mater. 10 (8), 637-644 (2011).
  7. Yim, E. K. F., et al. Nanopattern-induced changes in morphology and motility of smooth muscle cells. Biomaterials. 26 (26), 5405-5413 (2005).
  8. Gerecht, S., et al. The Effect of Actin Disrupting Agents on Contact Guidance of Human Embryonic Stem Cells. Biomaterials. 28 (28), 4068-4077 (2007).
  9. Bettinger, C. J., Zhang, Z., Gerecht, S., Borenstein, J. T., Langer, R. Enhancement of in vitro Capillary Tube Formation by Substrate Nanotopography. Adv. Mater. 20 (1), 99-103 (2008).
  10. Thakar, R. G., Ho, F., Huang, N. F., Liepmann, D., Li, S. Regulation of vascular smooth muscle cells by micropatterning. Biochem. Biophys. Res. Commun. 307 (4), 883-890 (2003).
  11. Lee, M. R., et al. Direct differentiation of human embryonic stem cells into selective neurons on nanoscale ridge/groove pattern arrays. Biomaterials. 31 (15), 4360-4366 (2010).
  12. Moe, A. A. K., et al. Microarray with micro- and nano-topographies enables identification of the optimal topography for directing the differentiation of primary murine neural progenitor cells. Small. 8 (19), 3050-3061 (2012).
  13. Dang, J. M., Leong, K. W. Myogenic induction of aligned mesenchymal stem cell sheets by culture on thermally responsive electrospun nanofibers. Adv. Mater. 19 (19), 2775-2779 (2007).
  14. Dasgupta, N., et al. Thermal co-reduction approach to vary size of silver nanoparticle: its microbial and cellular toxicology. Environ. Sci. Pollut. Res. 23 (5), 4149-4163 (2016).
  15. Ranjan, S., et al. Microwave-irradiation-assisted hybrid chemical approach for titanium dioxide nanoparticle synthesis: microbial and cytotoxicological evaluation. Environ. Sci. Pollut. Res. 23 (12), 12287-12302 (2016).
  16. Deckman, H. W., Dunsmuir, J. H. Natural lithography. Appl. Phys. Lett. 41 (4), 377-379 (1982).
  17. Dalby, M. J., Riehle, M. O., Johnstone, H., Affrossman, S., Curtis, A. S. G. In vitro Reaction of Endothelial Cells to Polymer Demixed Nanotopography. Biomaterials. 23 (14), 2945-2954 (2002).
  18. Gates, B. D., et al. New approaches to nanofabrication: molding, printing, and other techniques. Chem. Rev. 105 (4), 1171-1196 (2005).
  19. Yin, Y., Lu, Y., Gates, B., Xia, Y. Template-Assisted Self-Assembly: A Practical Route to Complex Aggregates of Monodispersed Colloids with Well-Defined Sizes, Shapes, and Structures. J. Am. Chem. Soc. 123 (36), 8718-8729 (2001).
  20. Tada, Y., et al. Directed Self-Assembly of Diblock Copolymer Thin Films on Chemically-Patterned Substrates for Defect-Free Nano-Patterning. Macromolecules. 41 (23), 9267-9276 (2008).
  21. Cheng, J. Y., Rettner, C. T., Sanders, D. P., Kim, H. C., Hinsberg, W. D. Dense self-assembly on sparse chemical patterns: rectifying and multiplying lithographic patterns using block copolymers. Adv. Mater. 20 (16), 3155-3158 (2008).
  22. Colburn, M., et al. Step and flash imprint lithography: a new approach to high-resolution patterning. Proc. SPIE. 3676 ((Pt. 1, Emerging Lithographic Technologies III)), 379-389 (1999).
  23. Ahn, S. H., Guo, L. J. High-speed roll-to-roll nanoimprint lithography on flexible plastic substrates. Adv. Mater. 20 (11), 2044-2049 (2008).
  24. Vieu, C., et al. Electron beam lithography: resolution limits and applications. Appl. Surf. Sci. 164, 111-117 (2000).
  25. Nagase, T., Gamo, K., Kubota, T., Mashiko, S. Direct fabrication of nano-gap electrodes by focused ion beam etching. Thin Solid Films. 499 (1-2), 279-284 (2006).
  26. Juodkazis, S., et al. Two-photon lithography of nanorods in SU-8 photoresist. Nanotechnology. 16 (6), 846(2005).
  27. Yang, Y., Leong, K. W. Nanoscale surfacing for regenerative medicine. Wiley Interdiscip. Rev. Nanomed. Nanobiotechnol. 2 (5), 478-495 (2010).
  28. Yang, Y., Kulangara, K., Sia, J., Wang, L., Leong, K. W. Engineering of a Microfluidic Cell Culture Platform Embedded with Nanoscale Features. Lab Chip. 11 (9), 1638-1646 (2011).
  29. Wang, K., et al. Nanotopographical modulation of cell function through nuclear deformation. Acs Appl. Mater. Inter. 8 (8), 5082-5092 (2016).
  30. Lee, J. N., Park, C., Whitesides, G. M. Solvent Compatibility of Poly(dimethylsiloxane)-Based Microfluidic Devices. Anal. Chem. 75 (23), 6544-6554 (2003).
  31. Yang, Y., Kulangara, K., Lam, R. T. S., Dharmawan, R., Leong, K. W. Effects of Topographical and Mechanical Property Alterations Induced by Oxygen Plasma Modification on Stem Cell Behavior. ACS Nano. 6 (10), 8591-8598 (2012).
  32. Hua, F., et al. Polymer Imprint Lithography with Molecular-Scale Resolution. Nano Lett. 4 (12), 2467-2471 (2004).
  33. Delamarche, E., Schmid, H., Michel, B., Biebuyck, H. Stability of molded polydimethylsiloxane microstructures. Adv. Mater. 9 (9), 741-746 (1997).

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

إعادة الطباعة والأذونات

طلب إذن لإعادة استخدام النص أو الأشكال في مقالة JoVE هذه

طلب إذن

الوسوم

PDMS Mold AssemblyNanoimprinting ProcessSoft LithographyPolystyrene SubstratesCell Spreading AnalysisNanotopography ModulationFocal Adhesion ProteinsA549 Lung Cancer

مقالات ذات صلة