方法論記事

マイクロ電極へのエッチングナノアーキテクチャへの集束イオンビームリソグラフィー

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DOI：

10.3791/60004

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2020年1月19日

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1Department of Electrical Engineering and Computer Science, University of Michigan, 2Veteran Affairs Ann Arbor Healthcare System, 3Department of Neurology, School of Medicine, University of Michigan, 4Department of Biomedical Engineering, University of Michigan, 5Michigan Center for Materials Characterization, University of Michigan, 6Carl Zeiss SMT, Inc.

この記事について

サマリー

我々は、皮質内マイクロ電極デバイスへのナノアーキテクチャのエッチングは、炎症反応を減少させ、電気生理学的記録を改善する可能性を有することを示した。本明細書に記載される方法は、非機能的かつ機能的な単一シャンクシリコン皮質内マイクロ電極の表面にナノアーキテクチャをエッチングするアプローチを概説する。

要約

エレクトロニクスおよび製造技術の進歩に伴い、皮質内マイクロ電極は、より大きな分解能と拡張された機能を備えた洗練されたマイクロ電極の製造を可能にする大幅な改善を受けています。製造技術の進歩は、脳性膵腫にシームレスに統合することを目指すバイオミメティック電極の開発を支え、電極挿入後に観察される神経炎症反応を低減し、品質を向上させ、電気生理学的記録の長寿。ここでは、最近ナノアーキテクチャに分類されるバイオミメティックアプローチを採用するプロトコルについて説明する。集束イオンビームリソグラフィ(FIB)の使用は、非機能的かつ機能的な単一シャンク皮質内マイクロ電極の表面に特定のナノアーキテクチャ機能をエッチングするために、このプロトコルで利用された。電極表面へのナノアーキテクチャのエッチングは、移植された装置の生体適合性および機能性の可能な改善を示した。FIBを使用する利点の1つは、デバイスの製造中とは対照的に、製造されたデバイスにエッチングする能力であり、製造後に多数の医療機器を変更する無限の可能性を促進します。本明細書に提示されるプロトコルは、様々な材料タイプ、ナノアーキテクチャ機能、およびデバイスの種類に最適化することができる。移植された医療機器の表面を増強することは装置の性能および組織への統合を改善できる。

概要

皮質内微小電極(IME)は、外部デバイスと大脳皮質1、2内のニューロン集団との間に直接インタフェースする手段を提供する侵襲的電極である。この技術は、神経機能を探索する科学者の能力を向上させ、神経疾患の理解を進め、潜在的な治療法を開発するための神経作用電位を記録するための貴重なツールです。脳機械インタフェース(BMI)システムの一部として使用される皮質内マイクロ電極は、個々または小群のニューロンからの作用電位の記録を可能にし、機能的出力3を生成するために使用できる運動意図を検出する。実際、BMIシステムは、筋萎縮性側索硬化症(ALS)4および脊髄損傷5の患者におけるコンピュータカーソルを操作し、慢性四遊傷6に罹患している人々の運動を回復させる感覚運動リズム制御を獲得した感覚運動リズム制御などの補綴および治療目的で正常に使用されている。

残念ながら、IIMは、機械的、生物学的および材料因子7、8を含むいくつかの故障モードのために、多くの場合、時間の経過とともに一貫して記録することができません。電極移植後に生じる神経炎症反応は、電極不全9、10、11、12、13、14に寄与する相当な課題であると考えられる。神経炎症反応は、血液脳関門を断絶し、局所脳性脳性高肉腫を損傷し、グリアおよび神経ネットワークを破壊するIMEの初期挿入中に開始され、グリアおよび神経ネットワーク15、16を破壊する。この急性応答は、インプラント部位17、18、19、20の周りに炎症性および神経毒性分子を放出するグリア細胞(ミクログリア/マクロファージおよびアストロサイト)の活性化によって特徴付けられる。グリア細胞の慢性活性化は、健康な脳組織7、9、12、13、17、21、22から電極を単離するグリア瘢痕の形成を特徴とする異物反応をもたらす。最終的には、電極とニューロンとの間の物理的な障壁とニューロン23、24、25の変性死に起因する電極の神経作用電位を記録する能力を妨げる。

皮質内マイクロ電極の早期故障は、生物模倣戦略26、27、28、29、30に重点を置いて、次世代電極の開発にかなりの研究をもたらした。ここで説明するプロトコルに特に興味深いのは、IIM31に対するバイオミメティック表面変化のクラスとしてのナノアーキテクチャの使用である。自然生体内環境の建築を模倣した表面は、改善された生体適合応答32、33、34、35、36を有することが確立されている。したがって、このプロトコルを説得力のある仮説は、脳組織の粗いアーキテクチャと皮質内マイクロ電極の滑らかなアーキテクチャとの間の不連続性が、移植されたIEに対する神経炎症性および慢性異物応答に寄与し得る(完全なレビューについてはKim et al.31を参照)。我々は、脳の細胞外マトリックスアーキテクチャと同様のナノアーキテクチャ機能の利用は、ナノアーキテクチャ基板上で培養された細胞からのアストロサイト炎症マーカーを減少させることを示した。さらに、シリコンプローブに直接ナノアーキテクチャをエッチングする集束イオンビーム(FIB)リソグラフィーの応用により、ナノアーキテクチャプローブを移植した動物由来の神経生存率が著しく向上し、かつ、スムーズな対照群26と比較して炎症性遺伝子の発現が低下することが示された。そこで、ここで提示するプロトコルの目的は、製造された皮質内マイクロ電極デバイス上のエッチングナノアーキテクチャに対するFIBリソグラフィの使用を記述することである。このプロトコルは、自動化されたプロセスと手動プロセスの両方を利用して、皮質内マイクロ電極シャンクのシリコン表面にナノアーキテクチャサイズの特徴をエッチングするように設計されました。これらの方法は、複雑で再現性があり、さまざまなデバイス材料や必要な機能サイズに合わせて最適化できます。

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プロトコル

メモ:ラボコートや手袋などの適切な個人用保護具を装着したまま、以下の手順を実行してください。

1. 集束イオンビーム(FIB)リソグラフィー用非機能シリコンプローブの取り付け

メモ:1,000プローブを使用したSOIウエハの製造を記述する完全な手順については、Ereifej et al.39を参照してください。

  1. 1,000個のプローブを含む絶縁体(SOI)ウエハ上のシリコンから2~3個のシリコンプローブのストリップを分離します。3つ以上のシリコンプローブを含むストリップを作らないで下さい。これにより、取り付けが緩くなる可能性が高くなり、FIB が誤ってエッチングするミスアライメントが発生する可能性があります。
    注:ストリップ/プローブがアルミニウムスタブにしっかりと座っていない場合、2つの合併症を引き起こす可能性があります:1)ステージが次のセクションで動作するように移動すると、振動があり、プローブが落ち着くまでフライス加工が正確でなくなると2)高い変動を引き起こし、フォーカスプレーンから外れる可能性があります。
    1. 手袋を着用している間は、細かい鉗子を使用してプローブの周囲に圧力をかけ、2~3個のプローブを含む小さな断面を断ち切ります。
  2. FIBエッチングの前に、すべてのほこりやごみのシリコンプローブを慎重に洗浄してください。3つの井戸に95%エタノールの3 mL/ウェルをピペットで6ウェルポリスチレンプレートを準備します。
    1. 細かい先端または真空鉗子を使用してシリコンプローブのカットストリップを慎重にピックアップし、セルストレーナーに置きます。プローブが破損しないように、ストレーナーごとにシリコンプローブのストリップを1つだけ配置します。シリコンプローブストリップを含むストレーナーを、洗浄用に95%エタノールを含む最初のウェルに入れられます。ストレーナーを最初の井戸に5分間保管してください。
    2. シリコンプローブを含むストレーナーを最初のウェルから移動し、さらに5分間95%エタノールを含む2番目のウェルに入れ、3番目のウェルをもう一度繰り返します。
    3. 洗浄されたシリコンプローブを含むストレーナーをポリテトラフルオロエチレンプレートの上に置き、空気乾燥させます。ほこりによる汚染を避けるために、滅菌フードでこのステップを行います。
  3. シリコンプローブの空気乾燥ストリップを密閉容器に入れ、SEM-FIBに輸送します。空気乾燥サンプルを含むストレーナーをプラスチックまたはアルミニウムホイルラップで包み、搬送や保管を行い、洗浄を維持します。
  4. 細かいチップまたは真空鉗子を使用して、シリコンプローブのクリーンストリップを慎重にピックアップし、取り付けに備えてきれいなアルミニウムスタブ(SEM-FIBイメージング/エッチングに使用)に置きます。
  5. 爪楊枝(または細い電線のような他の細い先端の器具)を使用して、プローブを取り囲むシリコン基板の端に銀色の塗料の小さな滴(〜10°L)を置きます。プローブを取り囲むシリコン基板の側面に銀色の塗料を広げて、ストリップを固定します。SEM-FIBにアルミニウムスタブを入れる前に、銀色の塗料を完全に乾燥させます。
    注:エッチングされる部分ですので、電極のシャンクに銀色の塗料が付かないように注意してください。プローブのストリップがアルミニウムスタブにしっかりと固定されていない場合、ストリップは処理中に移動したり、異なる焦点面を持ったりして、FIBによる不適切なミリングを引き起こします。シリコンプローブのいくつかのストリップを同じアルミニウムスタブに取り付けることができ、エッチング後にスタブから取り外すことができるようにストリップの間に十分なスペースがあることを確認します。これにより、以下に説明する自動化機能を使用して、複数のプローブをより効率的にエッチングすることができます。

2. FIBをシリコンプローブに合わせる

  1. ビームコントロールタブのベントボタンをクリックしてチャンバーを通します。ホームステージを実行するには、Shift キーを押しながらF3 キーを押します。ポップアップウィンドウで「ホームステージ」ボタンを選択して、選択内容を確認します。
    メモ:ホームステージ操作の実行は、ステージ軸がソフトウェアによって正しく読み取られ、顕微鏡が良好な状態であることを確認するための予防的なステップです。
  2. ホームステージが完了したら、ステージを座標 X = 70 mm、Y = 70 mm、Z = 0 mm、T = 0°、R = 0°に移動します。チャンバーが通ったら、きれいなニトリル手袋を着用し、チャンバードアを開けます。
    注: 前のユーザーのアプリケーションによっては、ステージ アダプタの変更が必要になる場合があります。標準的な段階アダプター(例えば、FEI様式)は中央ボルトを反時計回りに外すことによって取除き、段階の回転版に時計回りにねじ込むによって取付けることができる。
  3. プローブを保持しているアルミニウムスタブをステージアダプタの上部に挿入します。ステージアダプターの側面にあるセットネジを締めて、アルミ製スタブを固定します。このタスクには、1.5 mm の六角レンチを使用します。
  4. アダプターを時計回りに回転させ、反時計回りに上げてステージ アダプターの高さを調整します。ナットがステージ回転プレートに対してしっかりと固定されるまで、ロックコーンナットを時計回りに回して、ステージアダプタを回転プレートに固定します。もう一方の手でステージアダプタを持ち、ロックコーンナットを締めながらアダプタとサンプルの回転を防ぎます。
    メモ:付属の高さゲージを使用して、適切な高さを決定します。アルミニウムスタブの上部は、高さゲージに表示される最大ラインと同じ高さである必要があります。コーンナットを締め付け過ぎ、ステージやアダプターに損傷を与える可能性があります。サンプルを固定するのに十分な力のみを使用してください。
  5. ナビゲーションカメラの画像を取得します。ナビゲーションカメラのアームが停止するまで慎重にスイングします。顕微鏡ステージは自動的にカメラの下の位置に移動します。顕微鏡ユーザーインターフェイス(UI)の象限3に示されているライブ画像を見てください。
    1. 明るさレベルが自動的に適切なレベルに調整されたら、カメラブラケットのボタンを押し下げて画像を取得します。画像の取得全体が終了するのを待つようにしてください。これは、約10 s. カメラアームを閉じた位置に戻します。ステージが元の位置に戻ります。
  6. 顕微鏡室のドアを慎重に閉じます。ドアを閉めながら、象限4のCCDカメラ画像を見ます。サンプルとステージが顕微鏡室の重要なコンポーネントから安全な距離であることを確認します。
  7. ビームコントロールタブの[ポンプ]ボタンの横にある下矢印を選択します。ポンプの動きが激しい間にドアの顔を軽く押してドアを密閉してください。顕微鏡室のポンプ時間とプラズマ洗浄サイクルが完了するまで約8分間待ちます。
    メモ:真空シールは、システムが真空下にある場合は閉じたままにするチャンバードアをゆっくりと引っ張ることによって確認できます。
  8. UI の右下隅にあるアイコンが緑色に変わったら、電子とイオンビームをオンにするビーム制御タブのウェイクアップボタンを押します。象限1を選択し、ビーム信号を電子線に設定し(まだ設定されていない場合)、象限2をイオンビームに設定する(まだ設定されていない場合)。
    1. SEM電圧を5kVに設定し、SEMビーム電流を0.20 nAに設定し、SEM検出器をETDに設定し、検出器モードを二次電子に設定します。FIB電圧を30kVに設定し、FIBビーム電流を24pAに設定し、FIB検出器をICE検出器に設定し、検出器モードを二次電子に設定します。
  9. ナビゲーションカメラ画像内のシリコンプローブをダブルクリックし、象限3をダブルクリックして、ステージをプローブのおおよその位置に移動させる。作業領域 1をクリックしてアクティブな作業領域として選択し、一時停止ボタンを押して SEM スキャンを開始します。スキャンドウェル時間を300 nsに設定し、スキャンインターレース、ラインインテグレーション、フレーム平均をオフにします。梁コントロール タブでスキャン回転を 0 に設定し、ビーム シフト 2D アジャスターを右クリックしてゼロを選択します。
  10. MUIパネルの倍率ノブを反時計回りに回して、倍率を最小値に調整します。MUI パネルのノブまたは自動コントラストの明るさツールバーアイコンを使用して、画像の明るさとコントラストを調整します。
  11. 機能上でマウスをダブルクリックして中央に移動するか、マウスホイールを押してジョイスティックマウスモードをアクティブにします。パターン化する目的のシリコンプローブをSEM画像の中心に移動します。
  12. エッジや、ほこりパーティクルやスクラッチなどのその他の機能を見つけます。倍率ノブを時計回りに回して倍率を 2,000 倍に増やします。画像がフォーカスされるまでMUIの粗いフォーカスノブと細かいフォーカスノブを回して、SEMのフォーカスを調整します。画像にフォーカスが移ったら、ツールバーの「サンプル Z を作業距離にリンク」ボタンを選択します。
  13. ナビゲーション タブで Z 軸座標を確認して、操作が完了したことを確認します。値は約11mmである必要があります。Z軸の位置に4.0mmで入力し、マウスで[移動]ボタンを押すか、キーボードのEnterキーを押すと、ステージは4mmの作業距離に移動します。
  14. X と Y のステージを移動して、シリコン プローブの肩を見つけます。できるだけ SEM の中心に近い位置に配置します。T座標に「52」と入力して入力してステージの傾きを52°に変更します。プローブの肩が画像内で上下に移動しているように見えるかどうかを確認します。ステージ Z スライダーを使用して、プローブの肩を SEM イメージの中心に戻します。Z の位置のみを調整し、X、Y、T、または R 軸を移動しないでください。
  15. ステージのドロップダウン メニューにある組み込みの"xT 整列機能" コマンドを実行します。マウスを使用して、プローブの端に平行な 2 点をクリックします。ポップアップ ウィンドウで水平ラジオ ボタンが選択されていることを確認し、[完了] をクリックします。ステージは回転し、プローブをステージの X 軸に位置合わせします。マウスを使用してX,Yのステージを調整し、プローブの下肩をSEM画像の中央に再度配置します。
    注: 最初の点はプローブのグリップに向かい、2 番目の点はプローブのポイントに向かう必要があります。
  16. 象限 2 の FIB を選択し、ビーム電流が 24 pA のままであることを確認します。倍率を 5,000x に設定し、住み込み時間を 100 ns に設定します。キーボードのCtrl-Fと入力して、FIB フォーカスを 13.0 mm に設定します。[梁コントロール]タブで、スティグマ 2d アジャスターを右クリックしてゼロを選択し、また、ビーム シフト 2d アジャスターを右クリックしてゼロを選択します。スキャンの回転を 0° に設定し、ツールバーの自動コントラスト輝度ボタンを押します。
  17. 作業領域 2 のプローブショルダーの画像を探します。スナップショットツールを使用して、FIB でイメージを取得します。プローブショルダーがFIB画像の中央にあることを確認し、そうでない場合は、プローブショルダーをダブルクリックして中央に移動します。キーボードの左矢印キーを約10~15回押して、ステージを左に移動します。別のスナップショットを作成し、プローブ側がまだFIBの中央にあるかどうかを確認します。
    注: そうでない場合は、ステージの回転を若干調整する必要があります。プローブがイメージの中心の上にある場合、ステージは負の方向に回転する必要があります。プローブが中心より下にある場合は、ステージを時計回りに回転させる必要があります。プローブの位置合わせに必要な方法に応じて、0.01 ~0.2 度の相対対心回転を入力します。
  18. プローブショルダーのエッジがステージのX軸に完全に位置合わせされるまで、手順2.16~2.17を必要な回数繰り返します(エッジは左に移動している間、FIBの中央にとどまります)。
  19. FIBを使用して、ステージをプローブの下側肩に戻します。[追加] ボタンをクリックして、ステージの位置を位置リストに保存します。FIBビーム電流を2.5 nAに変更し、FIBの倍率がまだ5000xであることを確認します。自動明るさコントラスト機能を実行し、FIBドウェル時間を100nsに設定します。
  20. 一時停止ボタンを押してスキャンを開始します。FIBフォーカスと乱視を、粗いフォーカスノブとファインフォーカスノブ、MUIパネルのXとYスティグマノブを使用して、可能な限り迅速かつ正確に調整します。FIB スキャンを停止するには、一時停止ボタンを押します。

3. エッチングの自動化プロセスの作成

  1. Windows の [スタート] メニューでソフトウェアを検索してソフトウェアを起動します (つまり、[スタート] ボタン\[プログラム]\[FEI 会社\アプリケーション\ナノビルダー])。UI が隠れないように、ソフトウェア ウィンドウをサイド モニターに配置します。[ファイル] をクリックし、 を開いてシリコン プローブをパターン化するファイルを開きます。Windows ブラウザをソフトウェア スクリプトの場所に移動します (補足ファイル 1 - ファイル名は "Case_Western_2000_micron_Final_11H47M_runtime.jbj")。
  2. ソフトウェア内で、顕微鏡のドロップダウンメニューを選択し、[ステージ原点の設定] を選択します。ソフトウェア内で、顕微鏡のドロップダウンメニューを選択し、[検出器のキャリブレーション] を選択します。
  3. 顕微鏡の UI で、クアッド 1をマウスで 1 回クリックし、[クワッド 1] を選択します。ポップアップ ウィンドウに表示される他の命令は無視してください。[OK] をクリックしてキャリブレーションを開始します。プロセスは約5分かかります。ETDおよびICE検出器が校正されていることを確認してください。他の検出器にキャリブレーションの失敗がある場合は問題ありません。
  4. ソフトウェア内で顕微鏡のドロップダウンメニューを選択し、「実行」を選択してパターニングシーケンスを開始します。パターンが完成したら、ソフトウェアを閉じます。
    メモ:ソフトウェアは、パターニングとアライメント機能のためのクワッド3と4を引き継ぐでしょう。スクリプトの実行には約 12 時間かかります。スクリプトの実行中は、顕微鏡のパラメータを変更しないでください。
  5. 顕微鏡のUIビーム制御タブで「ベント」を押して顕微鏡ビームをシャットダウンし、ベントサイクルを開始します。チャンバーが通気している間に、ステージを座標 X = 70 mm、Y = 70 mm、Z = 0 mm、T = 0°、R = 0°に移動します。チャンバーが通ったら、きれいなニトリル手袋を着用し、チャンバードアを開きます。
  6. 1.5 mm 六角レンチを使用して、スタブ アダプターのセット ねじを緩めます。パターン化されたプローブを含むアルミニウムスタブをチャンバーから取り外します。顕微鏡室のドアを慎重に閉じます。ドアを閉めながら、象限4のCCDカメラ画像を見ます。ステージアダプタが顕微鏡室の重要なコンポーネントから安全な距離にあることを確認します。
  7. ビームコントロールタブの[ポンプ]ボタンの横にある下矢印を選択します。ポンプの動きが激しい間にドアの顔を軽く押してドアを密閉してください。
    メモ:真空シールは、システムが真空下にある場合は閉じたままにするチャンバードアをゆっくりと引っ張ることによって確認できます。ポンピング時間は約5分です。1 回の実行でエッチングできるのは、プローブの片側のみです。
  8. プローブの前面と背面側にエッチングが必要な場合は、最終的なエッチングを確認し、前面をイメージングした後、シリコンプローブのエッチングストリップを慎重に取り外します(画像が必要な場合)。銀色の塗料にアセトンを慎重にダビング/ブラッシングして、銀色の塗料をアセトンで溶かします。ストリップを裏側に慎重に回し、上の手順に従って、再マウント、整列、エッチングを行います。

4. 最終エッチングとイメージングの確認

  1. ミリングが完了したら、より高い倍率でSEMイメージングを使用して異なるセクションの均一性を確認します。
    注:傾斜角度でのイメージングにより、フライス加工深さの変動をより良く評価できます。フライス加工場所間の遷移領域には特に注意が必要です。
  2. 光学顕微鏡で粉砕した後、サンプルを再度画像化します。
    注: 周期的な切削線は屈折効果をもたらし、撮像角度の関数として異なる色を生み出します。色が粉砕されたラインの破壊の明確な徴候であるプローブと一緒に連続していない場合。

5. FIBエッチング用の機能シリコンプローブの取り付け

  1. 機能性シリコン電極をパッケージからゆっくりと取り外します。鉗子を使用して、ヘッドステージを覆うプラスチック保護タブを慎重に持ち上げます。所定の位置に保持する粘着性の接着剤からタブの片隅を持ち上げ始め、電極全体が取り外されるまで持ち上げ続けます。
  2. ステレオタキシックフレームへの取り付けに備えて、電極をヘモスタットで慎重にクランプします。覆われたタブを鉗子で押しながら、シリコンシャンクの上の緑色のシャフトの周りに曲がった止血をそっと配置し、止端の湾曲部分をタブに向かって上に向けます。止血。
  3. ヘッドステージを覆うプラスチック製の保護タブをゆっくりと取り外します。止血で電極を保持しながら、慎重に洗浄のためのステレオタキシックフレームに電極をクリップします。
  4. 95%エタノール(ペトリ皿あたり約10mL)で3ペトリ皿を充填します。ペトリ皿を、クリーニング用の立体税フレームに取り付けられた電極の下に置きます。マイクロマニピュレータを下向き(100μm/s)にして電極をゆっくりと下げて、シャンクが95%エタノールに沈みます。
    注:マイクロマニピュレータを速すぎたり深すぎたりしないように注意してください(電極がペトリ皿に触れてはならない)。
  5. 電極シャンクを95%エタノールに5分間放置し、マイクロマニピュレータを上方(100μm/s)にして、95%エタノールから電極をゆっくりと上げます。この手順をさらに 2 回繰り返し、合計 3 回のワッシュを実行します。電極を5分間空気乾燥させます。
  6. ステレオタキシックフレームに電極を取り付けるのと同じ技術を使用して、ステレオタキシックフレームから電極を取り外します。電極のシャフトの周りに止血を慎重に配置します。止血がしっかりと握ったら、立体税フレームから電極を離し、ヘッドステージを覆うプラスチック保護タブを戻し、洗浄された電極を包装に戻します。

6. FIBを用いたエッチング機能シリコンプローブ

  1. 洗浄された機能シリコン電極をアルミニウムスタンドに取り付けます。鉗子を使用して洗浄された機能シリコン電極を慎重にピックアップし、ヘッドステージから保護タブを取り外します。電極シャンクをアルミニウムスタブの上に置き、エッジに掛かないようにし、小さなCuまたは炭素伝導テープを使用して、ヘッドステージをアルミニウムスタブにしっかりと固定します。
    メモ:または、ロープロファイルクリップホルダーを使用して電極を押さえることができます。電極シャンクに触れないように注意してください。
  2. 上記の手順(セクション2)に従って、電極をユーセントリック高さに配置し、電極がSEMおよびFIBビームの一致点にあることを確認します。シャンクをステージの「X」方向に揃えます。
  3. 必要なナノアーキテクチャを粉砕するための最適な電流にFIBを設定し、フォーカスとスティグマが適切に修正されていることを確認します。シャンクの視野を覆うために、必要な間隔と長さの行の配列を準備します(500 μm セクション)。エッチングがシャンクを細いセクションに下ろすので、線の長さを調整します。
    注:機能電極をエッチングする場合、プロセスを自動化するためにフィデューシャルマークを追加することはできません。したがって、サブセクション間の移動(〜500μm)は手動で行われます。
  4. 最初のセクションのフライス加工が完了したら、次のセクションに進む前に、ミリングの品質を確認してください。シャンクの次のセクションをエッチングするには、ステップ6.3を繰り返します。前のセクションの切削線を次のセクションで使用するパターンに合わせて、実行間の大きなギャップを防ぎます。

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結果

単一シャンク皮質プローブの表面上のFIBエッチングナノアーキテクチャ
ここで説明する方法を利用して、皮質内プローブを確立されたプロトコル39に続いて特定のナノアーキテクチャでエッチングした。これらの方法で説明するナノアーキテクチャ設計の寸法および形状は、ここで説明するナノアーキテクチャ設計で培養した場合のグリア細胞反応性の低下を示す以前のin vitro結果から実施された。ここで説明する方法は、前述の39のように、ナノスケール平行溝を非機能的な単一シャンクシリコンマイクロ電極プローブの表面にエッチングするために集束ガリウムイオンビーム(FIB)を利用した。ナノスケールの平行溝は、ソフトウェアで書かれた自動スクリプトを使用して、プローブの裏側のシャンクに沿ってエッチングされました。エッチングされたナノアーキテクチャの最終的な寸法は、200 nm幅の平行線で、300 nm間隔を空け、深さは2...

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ディスカッション

ここで概説する製造プロトコルは、焦点を当てたイオンビームリソグラフィーを利用して、非機能的で機能的な単一シャンクシリコンマイクロ電極の表面にナノアーキテクチャを効果的かつ再現的にエッチングします。集束イオンビーム(FIB)リソグラフィは、微細に集束イオンビーム50、51を用いて基板表面の選択的アブレーションを可能にする。FIBは、ナノスケールの解像度と高アスペクト比50、52、53で様々な機能を生成することができる直接書き込み技術です。様々なサイズの特徴を作成するために、イオンビーム電流の大きさは、3nm〜2μm50、51の範囲内でイオンビームスポットサイズを変更するように最適化することができる。FIBを使用して表面に特...

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開示事項

著者たちは何も開示する必要はない。

謝辞

この研究は、米国(米国)退役軍人省リハビリテーション研究開発サービス賞によって支持されました: #RX001664-01A1 (CDA-1, Ereifej) と #RX002628-01A1 (CDA-2, Ereifej).この内容は、米国退役軍人省や米国政府の見解を表すものではありません。著者らは、この研究で使用されるスクリプトの開発に役立ったスタッフの支援と計装の使用について、FEI社(現在はサーモフィッシャー・サイエンティフィックの一部)に感謝したいと考えています。

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材料

この記事で使用された材料の一覧
名前会社カタログ番号コメント
16チャンネル ZIF-Clip HeadstageTucker Davis TechnologiesZC16使用する電極によっては、ヘッドステージとヘッドステージホルダーの交換が必要な場合があります。 https://www.tdt.com/zif-clip-digital-headstages.html
1 m ケーブル、すべてスプリングラップThomas Scientific1213F04未処理のペトリ皿なら何でも十分です。https://www.thomassci.com/Laboratory-Supplies/Cell-Culture-Dishes/_/Non-Treated-Petri-Dishes?q=petri%20dish%20cell%20culture
32チャンネル ZIF-Clip ヘッドステージホルダータッカー・デイビス・テクノロジーZ-ROD32ヘッドステージとヘッドステージホルダーは、使用する電極によっては交換が必要な場合があります。https://www.tdt.com/zif-clip-digital-headstages.html
アセトン、シンナー/エクステンダー/クリーナー、30mlテッドペラ16023https://www.tedpella.com/SEMmisc_html/SEMpaint.htm#anchor16062
Baby-mixter HemostatFine Science Tools13013-14どんな曲がった止血剤でも十分です。 https://www.finescience.com/en-US/Products/Forceps-Hemostats/Hemostats/Baby-Mixter-Hemostat
カーボン導電性テープ、ダブルコーティングテッドペラ16084-7このプロトコルでは、機能電極をアルミニウムスタブに取り付けるための3つのオプション(銅またはカーボンの導電性テープまたは薄型クリップ)が提案されていました。そこで、カーボン導電性テープを活用しました。https://www.tedpella.com/semmisc_html/semadhes.htm
Corning Costar 未処理 複数のウェルプレート - 6 ウェルSigma AldrichCLS3736-100EA未処理の 6 ウェルプレートで十分です。 https://www.sigmaaldrich.com/catalog/substance/
>Dumont #5 Fine ForcepsFine Science Tools11251-30この細かい鉗子か真空ポンプのどちらでも十分です。 https://www.finescience.com/en-US/Products/Forceps-Hemostats/Dumont-Forceps/Dumont-5-Forceps/11251-30
Ethanol, 190 proof (95%), USP, Decon LabsFisher Scientific22-032-60095%エタノールなら何でも十分です。 https://www.fishersci.com/shop/products/ethanol-190-proof-95-usp-decon-labs-10/22032600
Falcon Cell Strainerフィッシャーサイエンティフィック08-771-1https://www.fishersci.com/shop/products/falcon-cell-strainers-4/087711
FEI、Tescan、Zeiss(フィリップス、レオ、ケンブリッジ、ライカ、カムスキャンにも対応)、アルミニウム、溝付きエッジ、Ø32mmTed Pella16148使用するSEMマシンによっては、異なるサイズのスタブが必要になる場合があります。 https://www.tedpella.com/SEM_html/SEMpinmount.htm#_16180
Fisherbrand アルミホイル、標準ゲージロールFisher Scientific01-213-101アルミホイルなら何でも十分です。https://www.fishersci.com/shop/products/fisherbrand-aluminum-foil-7/p-306250
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