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El resultado del proceso de fabricación descrito en las secciones 1 y 2 se ilustra en las imágenes de la figura 1A-1B y la curva de la figura 1. La tabla de la figura 1 muestra los valores de rugosidad de dos diferentes áreas representativas de la viruta PDMS, es decir, en la central y la cámara intermedia de 20 μm de alto siguiente. Una disminución de la rugosidad por un factor de cerca de 7 se ha obtenido mediante grabado oblea de Si en lugar de photoresist SU-8. Entonces, FXm fue aplicado por primera vez en una franja de la fotoresistencia de geometría conocida (figura 2A) dentro de una cámara alta de 10 μm. Después de procesamiento de imágenes y conversión de altura de intensidad (véase el gráfico de la figura 2B), grandes perfiles en secciones transversales a lo largo de esta banda (figura 2) proporcionan los perfiles de altura deseada (Figura 2D). Figura 2D muestra la comparación entre los perfiles obtenidos mediante perfilometría mecánica y métodos de FXm. Estos perfiles, incluyendo el valor del borde y la meseta, son muy similares, validando el método. Tenga en cuenta que la dispersión de los datos de grandes no es representativa de la resolución final del método, como se evaluó en la figura 3 y figura 4, pero los resultados de la baja intensidad emplean para evitar un posible efecto de la muy débil auto-fluorescencia de photoresist en el canal GFP.
Entonces, observamos neurites de 3 μm y 10 μm alta cámaras (figura 3). La desviación estándar del ruido de fondo es cerca de 18 nm después de intensidad para corrección de conversión y de la antecedentes de altura. Este valor es ligeramente superior a la rugosidad de la física de superficies PDMS casted en superficies silicio (12 nm, consulte la tabla de la figura 1) pero mucho menor que la rugosidad medida en PDMS obtenidas de moldes de SU-8. Estos resultados destacan el valor añadido de la perforación de pozos en obleas de silicio en lugar de abrir agujeros en photoresist SU-8 para pilares. Un valor tan bajo permite una alta señal a ruido y obtener imágenes muy claras en el volumen como la que se muestra en la Figura 3A. Como ejemplo de los datos que pueden ser obtenidos de tales imágenes, calcula el volumen de 1,6 μm (es decir, 10 píxeles) amplia neurita cortar (véase el gráfico de la figura 3B). Uso de un ajuste lineal de estos datos en una primera aproximación da un valor de altura de neurita media de cerca de 400 nm, frente a por ejemplo el diámetro axonal 500 nm encontrados en 10 días cachorros viejo dentro del cuerpo calloso 5. También combinamos FXm con micropatrones de adhesión consisten en serie contrapeados μm 2 y 6 μm rayas anchas de 30 μm de longitud. Nuestro objetivo fue estudiar la influencia de la anchura del neurite en forma 3D. Figura 3 muestra una representación 3D en falso color de una imagen de neurona entera obtenida en una cámara alta de 10 μm. Neuritas se extienden sobre 2 μm y rayas anchas de 6 μm, mientras que el soma se encuentra en la extremidad de la banda más grande. Perfiles de altura fueron dibujados en tres secciones diferentes. En coherencia con el gráfico mostrado en la Figura 3A, la superficie integrada sobre el aumento de cortes transversales con la anchura de la neurita (figura 3D).
También nos enfocamos en las estructuras 3D de crecimiento cono (GC). Figura 4 A-B muestra dos diferentes perfiles GC obtenidos en una cámara alta de 3 μm, que resaltan su estructura ramificada de la sub. Además, se realizaron experimentos de lapso de tiempo para seguir la dinámica del volumen de GCs en una cámara alta de 12 μm. Figura 4 muestra un ciclo de contracción y la reactivación de un GC determinado dentro de una escala de tiempo de unas pocas decenas de minutos. Gracias a la utilización de ratones lifeact de GFP, conos de crecimiento fueron localizados en la longitud de onda de emisión de GFP (510 nm) de la concentración de actina alta. La superficie identificada en la longitud de onda se utilizó para integrar sobre la longitud de onda de emisión de dextrano en 647 nm para calcular volumen de GC. Figura 4 muestra finalmente la distribución del volumen de la GC en diferentes puntos temporales y la ubicación de tres neuronas diferentes, centradas en un valor de alrededor de 6 μm3.

Figura 1: cámaras de FXm PDMS. Esquemas (A) de las cuatro etapas principales de microfabricación conduce al molde final. Se indica la ubicación de la entrada, salida y embalses. Barras de escala: 1 m m. (B) imagen de la cámara de PDMS FXm obtenida con un Perfilómetro óptico. Esta imagen muestra la cámara central que contiene 3 filas de 10 μm de altos pilares y los compartimientos intermedios de 20, 50 y 90 μm de altura. Barra de escala: 500 μm. (C) vista transversal de la viruta a lo largo de las dos líneas punteadas dibujadas en (B). Amarillo/oro: sección transversal a lo largo de los pilares, azul: sección entre pilares. (D) significa que los valores de la rugosidad PDMS medición en 50 × 50 μm2 zonas moldeadas en silicona y en la cámara intermedia SU-8 alta 20 μm (ver las flechas para la ubicación de estas áreas). Se obtuvieron valores promedios de las mediciones de tres áreas diferentes. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figura 2: calibración del método de FXm usando una fotoprotector de la raya como objeto de interés. (A) imagen de la fluorescencia de GFP en una cámara alta de 10 μm llena de 10.000 dextrano MW absorbente a 488 nm a 1 mg/mL. (B: fondo, P: Pilar). Observación con objetivo 40 X NA 0.8 seca. Barra de escala: 50 μm. (B) ley de calibración lineal obtenida de la intensidad media de los dos rectángulos coloreados se muestra en el perfil de intensidad de fluorescencia (C) a. obtenido a nivel de la línea discontinua azul en (A), cruzando la fotoresistencia Raya (μm 0.45 alta photoresist positivo). (D) comparación de los perfiles obtenidos de Perfilómetro mecánico (puntos negros) y grandes después de intensidad a la conversión de altura de los datos de (B) (puntos azules). Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figura 3: proyección de imagen de volumen neurita. (A) neurita que extendía en la cámara alta central de 3 μm de soma situado en la cámara intermedia siguiente 15 μm. Proyección de imagen realizada con 10.000 dextrano MW absorbente a 488 nm y 40 X, NA 0.8 seca objetivo. El margen obtenido después de que el uso de la rutina de reducción de fondo destaca los dos neurites y elegido para trazar la gráfica de la derecha. Barras de escala: 30 μm. (B) Neurite rebanada volumen como una función de la anchura de la neurita obtenida de los 22 perfiles (promedio 10 píxeles, es decir, en un 1.6 μm "neurite slice") se muestra en (A). La línea continua representa un ajuste lineal de pendiente 0.4 μm pasa por el origen. (C) imagen de color falso de una neurona con motivos en una banda adhesiva hecho de sucesivas μm 2 y 6 μm ancho tocones (representados en blanco). Las medidas fueron hechas en una cámara alta de 10 μm con 10.000 dextrano MW absorbente en 647 nm y utilizando una NA 40 x 0.8 seca objetivo. (D) perfiles de altura correspondiente a las líneas punteadas color que se muestra en (C), manteniendo el mismo código de color. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figura 4: proyección de imagen de cono estático y dinámico crecimiento. (A-B) Perfiles de altura de cono de crecimiento obtenidos en una cámara alta de 3 μm después de intensidad a la conversión de altura a lo largo de las líneas amarillas muestran en imágenes asociadas. Observación realizada usando un relleno con 10.000 dextrano MW absorbente a 488 nm y 40 X, NA 0.8 seca objetivo. (C) proyección de imagen de neurona entera en una cámara alta de 12 μm llena de 10.000 dextrano MW absorbente en 647 nm. Observaciones se han hecho en dos canales fluorescentes: GFP para localización del cono de crecimiento (líneas amarillas punteadas) y CY5 para calcular volumen de GC de la exclusión de la fluorescencia. La superficie por líneas amarillas punteadas se utilizó para calcular el volumen de la GC. El gráfico muestra la variación del volumen de la GC en el tiempo y morfologías asociadas en canales de GFP y CY5 en dos momentos diferentes representativos. Todos los datos fueron adquiridos con una NA 40 x 0.8 seca objetivo cada barras de escala de 3 minutos: 10 μm. haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
| Paso | Máscara de capa de 1:8 μm | Máscara 2:30 μm capa | Máscara 3:40 μm capa |
| Tipo de SU-8 | 2007 | 2025 | 2050 |
| Autoensamblados | 30 s @ 2000 rpm | 30 s a 3050 rpm | 30 s @ 3250 rpm |
| Cocer al horno suave | 3 min a 95 ° C | 2 min a 65 ° C + 6 min a 95 ° C | 3 min a 65 ° C + 7 min a 95 ° C |
| Energía de la exposición | 110 mJ/cm2
| 155 mJ/cm2
| 170 mJ/cm2
|
| Post-exposición cueza al horno | 4 min a 95 ° C | 1 min a 65 ° C + 6 min a 95 ° C | 2 min a 65 ° C + 7 min a 95 ° C |
| Desarrollo | 2 min 30 s | 5 min | 6 min |
| Hornear duro (opcional) | 3-5 min @ 200 ° C | 3-5 min @ 200 ° C | 3-5 min @ 200 ° C |
Tabla 1: pasos de fotolitografía realizaron para construir un dispositivo que contiene una camara de 12 μm de altura central. Alturas de las cámaras intermedias: 20, 50 y 90 μm.
| Paso | Máscara 1:10 μm capa | Máscara 2:30 μm capa | Máscara 3:40 μm capa |
| Tipo de SU-8 | 2007 | 2025 | 2050 |
| Autoensamblados | 30 s @ 1500 rpm | 30 s a 3050 rpm | 30 s @ 3250 rpm |
| Cocer al horno suave | 3 min a 95 ° C | 2 min a 65 ° C + 6 min a 95 ° C | 3 min a 65 ° C + 7 min a 95 ° C |
| Energía de la exposición | 125 mJ/cm2
| 155 mJ/cm2
| 170 mJ/cm2
|
| Post-exposición cueza al horno | 4 min a 95 ° C | 1 min a 65 ° C + 6 min a 95 ° C | 2 min a 65 ° C + 7 min a 95 ° C |
| Desarrollo | 2 min 30 s | 5 min | 6 min |
| Hornear duro (opcional) | 3-5 min @ 200 ° C | 3-5 min @ 200 ° C | 3-5 min @ 200 ° C |
Tabla 2: Fotolitografía los pasos realizados para construir un dispositivo que contiene una camara de 10 μm de altura central. Alturas de las cámaras intermedias: 20, 50 y 90 μm.
| Paso | Máscara 1:12 μm capa | Máscara 2:32 μm capa | Máscara 3:40 μm capa |
| Tipo de SU-8 | 2015 | 2025 | 2050 |
| Autoensamblados | 30 s @ 3250 rpm | 30 s @ 2500 rpm | 30 s @ 3250 rpm |
| Cocer al horno suave | 3 min a 95 ° C | 2 min a 65 ° C + 5 min a 95 ° C | 3 min a 65 ° C + 7 min a 95 ° C |
| Tiempo de exposición | 140 mJ/cm2
| 157 mJ/cm2
| 170 mJ/cm2
|
| Post-exposición cueza al horno | 4 min a 95 ° C | 1 min a 65 ° C + 5 min a 95 ° C | 2 min a 65 ° C + 7 min a 95 ° C |
| Desarrollo | 3 min | 5 min | 6 min |
| Hornear duro (opcional) | 3-5 min @ 200 ° C | 3-5 min @ 200 ° C | 3-5 min @ 200 ° C |
Tabla 3: Fotolitografía los pasos realizados para construir un dispositivo que contiene una camara de 3 μm de altura central. Alturas de las cámaras intermedias: 18, 50 y 90 μm.
Datos complementarios 1: masks_neuron_volume_chips.tiff. Vista esquemática de las máscaras que se utilizan para fabricar el dispositivo PDMS (DRIE máscara y máscaras 1-3). Haga clic aquí para descargar este archivo.
Información adicional 2: archivo "masks_neuron_volume_chips.dxf". Archivos electrónicos que permiten para fabricar la máscara DRIE y máscaras 1-3. Haga clic aquí para descargar este archivo.
Información adicional 3: "Mask_Photoresist-stripes.dxf". Archivos electrónicos que permiten para fabricar la máscara utilizada para la fotolitografía de photoresist rayas. Haga clic aquí para descargar este archivo.
Información adicional 4: archivo conversion_mattotiff.m haga clic aquí para descargar este archivo.
Datos complementarios 5: importfilevol.m del archivo por favor haga clic aquí para descargar este archivo.