Name: Grote terrein Scanning Probe Nanolithography vergemakkelijkt door automatische uitlijning en de toepassing ervan op substraat Fabrication voor cel Cultuurwetenschappen (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-06-12T13:30:00.000+00:00
Duration: 9 min 45 s
Description: Leer grootschalige scanning probe nanolithografie met automatische uitlijning voor het creëren van nanogestructureerde oppervlakken. Deze methode onderzoekt interacties tussen mesenchymale stamcellen en biomaterialen.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

De auteurs erkennen financiële steun uit een verscheidenheid van bronnen, met inbegrip van de UK Engineering and Physical Sciences Research Council (verlenen refs. EP/K011685/1, EP/K024485/1) en een afgestudeerde studententijd voor JH; het vertrouwen van de Leverhulme (RPG-2014-292); de Wellcome Trust institutionele strategische Steunfonds (105610/Z/14/Z); de British Council (216196834); en de Universiteit van Manchester voor een universiteit van Manchester Research Institute (UMRI pomp zelfaanzuigende Fonds) en een presidentiële doctorale beurs voor SW. technische bijstand door Dr. Andreas Lieb (Nanosurf AG) ook dankbaar is erkend.

<ol><li>Saavedra, H. M., et al. <a target="_blank" href="http://iopscience.iop.org/article/10.1088/0034-4885/73/3/036501/meta">Hybrid Strategies in Nanolithography.</a> Rep. Prog. Phys. 73, 036501(2010).</li>
<li>Gates, B. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((New+Approaches+to+Nanofabrication%3A+Molding%2C+Printing%2C+and+Other+Techniques%5BTitle%5D)+AND+%22Chem.+Rev%22%5BJournal%5D)">New Approaches to Nanofabrication: Molding, Printing, and Other Techniques.</a> Chem. Rev. 105, 1171-1196 (2005).</li>
<li>Garcia, R., Knoll, A. W., Riedo, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Advanced+Scanning+Probe+Lithography%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Nanotechnol%22%5BJournal%5D)">Advanced Scanning Probe Lithography.</a> Nat. Nanotechnol. 9, 577-587 (2014).</li>
<li>Piner, R. D., Zhu, J., Xu, F., Hong, S., Mirkin, C. A. <a target="_blank" href="http://science.sciencemag.org/content/283/5402/661">"Dip-Pen" Nanolithography.</a> Science. 283, 661-663 (1999).</li>
<li>Salaita, K., Wang, Y., Mirkin, C. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Applications+of+Dip-Pen+Nanolithography%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Nanotechnol%22%5BJournal%5D)">Applications of Dip-Pen Nanolithography.</a> Nat. Nanotechnol. 2, 145-155 (2007).</li>
<li>Lewis, A., et al. <a target="_blank" href="http://aip.scitation.org/doi/abs/10.1063/1.125120">Fountain Pen Nanochemistry: Atomic Force Control of Chrome Etching.</a> Appl. Phys. Lett. 75, 2689-2691 (1999).</li>
<li>Kim, K. -H., Moldovan, N., Espinosa, H. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+Nanofountain+Probe+with+Sub-100+Molecular+Writing+Resolution%5BTitle%5D)+AND+%22Small%22%5BJournal%5D)">A Nanofountain Probe with Sub-100 Molecular Writing Resolution.</a> Small. 1, 632-635 (2005).</li>
<li>Gruter, R. R., Voros, J., Zambelli, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((FluidFM+as+a+Lithography+Tool+in+Liquid%3A+Spatially+Controlled+Deposition+of+Fluorescent+Nanoparticles%5BTitle%5D)+AND+%22Nanoscale%22%5BJournal%5D)">FluidFM as a Lithography Tool in Liquid: Spatially Controlled Deposition of Fluorescent Nanoparticles.</a> Nanoscale. 5, 1097-1104 (2013).</li>
<li>Salaita, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Massively+Parallel+Dip-Pen+Nanolithography+with+55+000-Pen+Two-Dimensional+Arrays%5BTitle%5D)+AND+%22Angew.+Chem.+Int.+Ed%22%5BJournal%5D)">Massively Parallel Dip-Pen Nanolithography with 55 000-Pen Two-Dimensional Arrays.</a> Angew. Chem. Int. Ed. 45, 7220-7223 (2006).</li>
<li>Huo, F., et al. <a target="_blank" href="http://science.sciencemag.org/content/321/5896/1658">Polymer Pen Lithography.</a> Science. 321, 1658-1660 (2008).</li>
<li>Shim, W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hard-Tip%2C+Soft-Spring+Lithography%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Hard-Tip, Soft-Spring Lithography.</a> Nature. 469, 516-520 (2011).</li>
<li>Liao, X., Braunschweig, A. B., Mirkin, C. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((%22Force-Feedback%22+Leveling+of+Massively+Parallel+Arrays+in+Polymer+Pen+Lithography%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Lett%22%5BJournal%5D)">"Force-Feedback" Leveling of Massively Parallel Arrays in Polymer Pen Lithography.</a> Nano Lett. 10, 1335-1340 (2010).</li>
<li>Wang, S., Hosford, J., Heath, W. P., Wong, L. S. <a target="_blank" href="http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2015/ra/c5ra11967g">Large-Area Scanning Probe Nanolithography Facilitated by Automated Alignment of Probe Arrays.</a> RSC Adv. 5, 61402-61409 (2015).</li>
<li>Noh, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((%22Multipoint+Force+Feedback%22+Leveling+of+Massively+Parallel+Tip+Arrays+in+Scanning+Probe+Lithography%5BTitle%5D)+AND+%22Small%22%5BJournal%5D)">"Multipoint Force Feedback" Leveling of Massively Parallel Tip Arrays in Scanning Probe Lithography.</a> Small. 11, 4526-4531 (2015).</li>
<li>Dalby, M. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+Control+of+Human+Mesenchymal+Cell+Differentiation+Using+Nanoscale+Symmetry+and+Disorder%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Mater%22%5BJournal%5D)">The Control of Human Mesenchymal Cell Differentiation Using Nanoscale Symmetry and Disorder.</a> Nat. Mater. 6, 997-1003 (2007).</li>
<li>Connell, C. D., Higgins, M. J., Moulton, S. E., Wallace, G. G. <a target="_blank" href="http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2015/tc/c5tc00186b">Nano-Bioelectronics via Dip-Pen Nanolithography.</a> J. Mater. Chem. C. 3, 6431-6444 (2015).</li>
<li>Giam, L. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Scanning+Probe-Enabled+Nanocombinatorics+Define+the+Relationship+Between+Fibronectin+Feature+Size+and+Stem+Cell+Fate%5BTitle%5D)+AND+%22Proc.+Natl.+Acad.+Sci.+U.S.A%22%5BJournal%5D)">Scanning Probe-Enabled Nanocombinatorics Define the Relationship Between Fibronectin Feature Size and Stem Cell Fate.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 109, 4377-4382 (2012).</li>
<li>Eichelsdoerfer, D. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Large-Area+Molecular+Patterning+with+Polymer+Pen+Lithography%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Protoc%22%5BJournal%5D)">Large-Area Molecular Patterning with Polymer Pen Lithography.</a> Nat. Protoc. 8, 2548-2560 (2013).</li>
<li>Aran, K., Sasso, L. A., Kamdar, N., Zahn, J. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Irreversible%2C+Direct+Bonding+of+Nanoporous+Polymer+Membranes+to+PDMS+or+Glass+Microdevices%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+Chip%22%5BJournal%5D)">Irreversible, Direct Bonding of Nanoporous Polymer Membranes to PDMS or Glass Microdevices.</a> Lab Chip. 10, 548-552 (2010).</li>
<li>Liao, X., Braunschweig, A. B., Zheng, Z., Mirkin, C. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Force-+and+Time-Dependent+Feature+Size+and+Shape+Control+in+Molecular+Printing+via+Polymer-Pen+Lithography%5BTitle%5D)+AND+%22Small%22%5BJournal%5D)">Force- and Time-Dependent Feature Size and Shape Control in Molecular Printing via Polymer-Pen Lithography.</a> Small. 6, 1082-1086 (2010).</li>
<li>Sheehan, P. E., Whitman, L. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Thiol+Diffusion+and+The+Role+of+Humidity+in+%22Dip+Pen+Nanolithography%22%5BTitle%5D)+AND+%22Phys.+Rev.+Lett%22%5BJournal%5D)">Thiol Diffusion and The Role of Humidity in "Dip Pen Nanolithography".</a> Phys. Rev. Lett. 88, 156104(2002).</li>
<li>Geissler, M., et al. <a target="_blank" href="http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/la034464x">Fabrication of Metal Nanowires Using Microcontact Printing.</a> Langmuir. 19, 6301-6311 (2003).</li>
<li>Gmeiner, B., Leibl, H., Zerlauth, G., Seelos, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Affinity+Binding+of+Distinct+Functional+Fibronectin+Domains+to+Immobilized+Metal+Chelates%5BTitle%5D)+AND+%22Arch.+Biochem.+Biophys%22%5BJournal%5D)">Affinity Binding of Distinct Functional Fibronectin Domains to Immobilized Metal Chelates.</a> Arch. Biochem. Biophys. 321, 40-42 (1995).</li>
<li>Curran, J. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Introducing+Dip+Pen+Nanolithography+as+a+Tool+for+Controlling+Stem+Cell+Behaviour%3A+Unlocking+the+Potential+of+the+Next+Generation+of+Smart+Materials+in+Regenerative+Medicine%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+Chip%22%5BJournal%5D)">Introducing Dip Pen Nanolithography as a Tool for Controlling Stem Cell Behaviour: Unlocking the Potential of the Next Generation of Smart Materials in Regenerative Medicine.</a> Lab Chip. 10, 1662-1670 (2010).</li>
<li>Davey, M. R., Anthony, P. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aDavey%2C+MR+%22Plant+Cell+Culture%3A+Essential+Methods%22">Plant Cell Culture: Essential Methods</a>. , John Wiley & Sons. 153-172 (2010).</li>
<li>Brinkmann, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Interdigitated+Multicolored+Bioink+Micropatterns+by+Multiplexed+Polymer+Pen+Lithography%5BTitle%5D)+AND+%22Small%22%5BJournal%5D)">Interdigitated Multicolored Bioink Micropatterns by Multiplexed Polymer Pen Lithography.</a> Small. 9, 3266-3275 (2013).</li>
<li>Senesi, A. J., Rozkiewicz, D. I., Reinhoudt, D. N., Mirkin, C. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Agarose-Assisted+Dip-Pen+Nanolithography+of+Oligonucleotides+and+Proteins%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Nano%22%5BJournal%5D)">Agarose-Assisted Dip-Pen Nanolithography of Oligonucleotides and Proteins.</a> ACS Nano. 3, 2394-2402 (2009).</li>
<li>Carnally, S. A. M., Wong, L. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Harnessing+Catalysis+to+Enhance+Scanning+Probe+Nanolithography%5BTitle%5D)+AND+%22Nanoscale%22%5BJournal%5D)">Harnessing Catalysis to Enhance Scanning Probe Nanolithography.</a> Nanoscale. 6, 4998-5007 (2014).</li>
</ol>

De uitlijning algoritme software werden ontwikkeld door en zijn eigendom, de Universiteit van Manchester. Het is beschikbaar voor download op http://www.click2go.umip.com/.

Dit protocol dient om gebruikers te voorzien van een handige methode snel uit te voeren nanolithographic patronen met hoge uniformiteit en controleerbaar grootte over grote gebieden (cm2). Substraten, rekening houdend met de nanopatterns van deze grote gebied kunnen dan verder worden uitgewerkt voor een verscheidenheid van toepassingen. Een belangrijke toepassing van deze technologie is in de generatie van nanofabricated oppervlakken voor celoppervlak interactie studies. Deze lijst geeft illustratieve voorbeelden van celkweek voor deze materialen, controle van de hMSC morfologie aangetoond door nanofabricated substraten.
De essentiële factor van dit protocol is de automatisering van het alignement procedure (stap 4) waarmee zeer uniform en hoog-productie productie van functies op oppervlakken, tot nanoschaal resolutie, waarmee de snelle opeenvolging van cel cultuur experimenten. Het polymeer pen lithografie uitgevoerd met dit algoritme uitlijning kan genereren nanoschaal functies binnen ongeveer 30 min. De reproduceerbaarheid en de nauwkeurigheid van de automatische uitlijning, en dus de uniformiteit van de patroon functies, is echter kritisch afhankelijk van de kwaliteit van de sonde matrices die worden geproduceerd (stap 1 en 2). Eventuele gebreken in hun voorbereiding die leiden tot een botte, gebroken of ontbrekende sondes; zoals ingesloten lucht bubbels (stap 1.5) of onjuiste scheiding van de sondes van de meester (stap 1.8) kan leiden tot onjuiste uitlijning en slechte kwaliteit lithografie.
Dit gemeld methode deelt een beperking gemeen met een andere uitlijning methoden die afhankelijk zijn van force feedback. De nauwkeurige bepaling van wanneer de sondes in contact met het oppervlak zijn wordt beperkt door de noodzaak voor achtergrond trillingen veroorzaakt door het omringende milieu en het verkeer van de monster-fase. In het algemeen, de sensoren hebben een gevoeligheid van kracht in het µN regime (2 µN in dit geval), maar de uitlijning algoritme is ontworpen voor alleen een kracht van minstens 490 µN registreren als definitieve contact tussen de sondes en het oppervlak, teneinde eventuele 'false positives' resul ting van achtergrondgeluiden. 13 zo, deze methode heeft de neiging te produceren grote functies (1-2 µm) Aangezien de sondes moet uitgebreid met een grote afstand op de z-as (met een daaruit voortvloeiende hogere kracht) om te kunnen registreren contact. Om te compenseren, kleinere functies kunnen worden gegenereerd door het verminderen van de z-as afstand afgelegd tijdens de litho stap (bijvoorbeeldhet invoeren van de 'Zwarte' instelling in stap 5.2.3.2 als 3 µm in plaats van 5 µm).
Niettemin, zelfs met deze beperking, de automatisering algoritme is kunnen inspelen op een kritiek aspect bij de toepassing van heeft scannen sonde lithografie methoden, zoals uitlijning was eerder het meest tijd veeleisende en onnauwkeurig stap in de uitvoering van deze technieken. Deze automatisering nu verschuift de snelheidslimieten stap van het fabricageproces van de uitlijning naar de lithografische schrijven zelf. Terwijl dit protocol de toepassing van deze alignement procedure voor PPL blijkt, kan het kader worden toegepast op een aantal SPL technieken zoals lipide-DPN26 en matrix-bijgewoonde lithografie27 evenals mogelijke toekomst katalytische sonde systemen. 28

Vooruitgang op nanotechnologiegebied is afhankelijk van de ontwikkeling van technieken staat voor efficiënt en betrouwbaar fabriceren nanoschaal functies op oppervlakken. 1 , 2 genereren dergelijke echter beschikt over grote gebieden (meerdere cm2) betrouwbaar en bij relatief lage kosten is een niet-triviale inspanning. De meeste bestaande technieken, afgeleid van de halfgeleiderindustrie, is afhankelijk van ablatieve fotolithografie te fabriceren van 'harde' materialen. Meer recentelijk opgedoken lithografische technieken die zijn afgeleid van de scanning probe microscopie (SPM) als een handige en veelzijdige aanpak voor de rapid prototyping van nanoschaal ontwerpen. 3 SPM gebaseerde technieken kunnen gemakkelijk en snel 'schrijven' door de gebruiker gedefinieerde patroon. De meest bekende hiervan is duik-pen nanolithography (DPN), gepionierd door Mirkin et al.,4 waar een scannen sonde wordt gebruikt als een 'pen' overbrengen van een moleculaire 'inkt' naar de oppervlakte productie van functies op een wijze analoog aan schrijven. Onder de omgevingsomstandigheden, terwijl een sonde wordt gescand over een oppervlak de 'inkt' moleculen worden overgebracht naar de oppervlakte via een water-meniscus die tussen de sonde en het oppervlak (Figuur 1 vormt). DPN kan dus de depositie van de nanolithographic van een breed scala van materialen, met inbegrip van 'zachte' materialen zoals polymeren en biomoleculen. 5 verwante technieken met behulp van sondes gebouwd met de kanalen voor de vlotte levering, afwisselend aangeduid als 'nanopipettes' en 'nano-vulpennen', zijn ook gemeld. 6 , 7 , 8
De voornaamste hinderpaal voor de ruimere toepassing van SPM afkomstige litho is doorvoersnelheid, want het vereist een erg lang patroon centimeter-schaal gebieden met één sonde. Begin inspanningen om dit probleem te verhelpen gericht op de paralellisatie van cantilever gebaseerde DPN, met zowel 'één-dimensionale' en 'twee-dimensionale (2D) sonde arrays worden gerapporteerd voor de litho centimeter en middelgrote gebieden. 5 , 9 echter deze cantilever arrays worden geproduceerd door middel van relatief complexe meerstaps fabricage methoden en zijn relatief kwetsbaar. De uitvinding van polymeer pen litho (PPL) wordt deze kwestie behandeld door vervanging van de standaard SPM uitkragingen met een 2D-matrix van zachte siloxaan elastomeer sondes gebonden aan een glasplaatje. 10 deze eenvoudige sonde setup aanzienlijk vermindert de kosten en de complexiteit van de patronen van grote gebieden, openstelling van de nanolithography tot een breder scala van toepassingen. Deze ' Freischwinger '-vrije architectuur is ook uitgebreid naar harde-tip soft-voorjaar lithografie,11 waarmee een hybride van zachte elastomere steun met harde silicon tips geven verbeterde resolutie in vergelijking met patronen geproduceerd met behulp van zachte elastomeer tips.
Een cruciale factor bij de uitvoering van deze technologieën 2D matrix is dat de sonde array precies parallel aan het oppervlak substraat moet zodat wanneer lithografie wordt gebruikt, alle de sondes in contact met het oppervlak komen tegelijkertijd. Zelfs een kleine afwijking kan leiden tot een groot verschil in de grootte van de ene kant van de array naar de andere, omdat sommige sondes in aanraking het oppervlak eerder tijdens de afdaling van de matrix, komen terwijl anderen in contact later of helemaal niet komen zal. 12 exacte uitlijning is vooral belangrijk met PPL als gevolg van de vervormbaarheid van de zachte elastomeer sondes, waar de sondes eerder contact opnemen met het oppervlak worden gecomprimeerd, waardoor een grotere voetafdruk op het oppervlak.
Het vroege werk op het PPL werkzaam puur visuele inspectie bij het uitlijning proces, met behulp van een camera gemonteerd boven de array te observeren van de vervorming van de piramidale sondes, als ze in aanraking met het oppervlak werden gebracht. 10 uitlijning werd beoordeeld door observeren welke kant van de sondes kwam in contact met het oppervlak eerst, dan de hoek aan te passen en het procédé op iteratieve wijze tot het verschil in contact aan weerskanten van de sonde was te onderscheiden voor het oog. Als deze alignement procedure is gebaseerd op subjectieve visuele inspectie door de exploitant, is reproduceerbaarheid laag.
Vervolgens een objectievere aanpak ontwikkeld, die bestaat uit een kracht sensor gemonteerd onder het substraat voor het meten van de kracht toegepast bij contact van de sondes op het oppervlak. 12 uitlijning werd aldus bereikt door aanpassing van de tilt hoeken om te maximaliseren de kracht uitgeoefend, die aangegeven dat alle de sondes tegelijk in contact waren. Deze methode bleek dat aanpassing aan binnen 0,004 ° van de oppervlakte parallel mogelijk. Deze 'force feedback nivellering' is nu uitgevoerd in volledig geautomatiseerde systemen in twee onafhankelijke rapporten. 13 , 14 een drietal van krachtsensors gemonteerd onder het substraat of boven de array te gebruiken zowel de hoeveelheid kracht die uitgeoefend wordt op contact tussen de sonde arrays en oppervlak meten. Deze systemen geven hoge precisie, onjuiste wisselkoersenverhoudingen van ≤0.001 ° rapportage over een schaal van 1 cm lengte,14 of ≤ 0.0003 ° meer dan 1,4 cm.13 deze automatische uitlijning systemen bieden ook grote besparingen in tijd van de exploitant en totale tijd genomen om te voltooien de lithografie proces.
Een belangrijke toepassing van high-throughput oppervlakte fabricage ingeschakeld door deze technologie is de generatie van cel cultuur substraten. Nu ook vaststaat dat fenotype van cellen kan worden gemanipuleerd door het beheersen van de eerste interactie tussen cellen en oppervlaktekenmerken, en dat dit kan worden verbeterd op nanoschaal. 15 specifiek, scannen sonde lithografie methoden hebben aangetoond dat een facile methode voor de productie van een verscheidenheid van oppervlakken van de nanofabricated voor dergelijke cel cultuur experimenten. 16 bijvoorbeeld, oppervlakken presenteren nanoschaal patronen van zelf geassembleerde monolayers en extracellulaire matrix eiwitten templated door PPL en DPN zijn gebruikt voor het bestuderen van de mogelijkheden van nano-bewerkt materialen in materiaal geïnduceerde differentiatie van de cellen van de stam. 17
Dit protocol beschrijft het gebruik van een gemodificeerde atomaire kracht Microscoop (AFM) systeem waarmee grote terrein PPL. We detail de detectie van kracht met behulp van meerdere krachtsensors als middel voor het bepalen van de sonde-oppervlak contact, samen met een algoritme om de iteratieve uitlijning proces te automatiseren. Latere functionalization van deze patronen met de extracellulaire matrix eiwit fibronectine en de cultuur van menselijke mesenchymale stamcellen (hMSC) worden beschreven, als een demonstratie van de PPL-verzonnen oppervlakken toegepast voor celkweek.

<table><tbody><tr><td>Equipment</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>FlexAFM gemonteerd op een gemotoriseerde 5-assige (XYZ&Theta;&Phi;) translatie- en goniometerstandaard</td><td>NanoSurf</td><td>P40008</td><td></td></tr><tr><td>AFM-besturingssoftware</td><td>NanoSurf</td><td>C3000</td><td></td></tr><tr><td>Graveerpen</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>Z225568</td><td></td></tr><tr><td>Plasmareiniger</td><td>Harrick plasma</td><td>PDC-32G-2</td><td></td></tr><tr><td>PlasmaFlo</td><td>Harrick plasma</td><td>PDC-FMG-2</td><td></td></tr><tr><td>Economy Dry Oxygen Service Pump</td><td>Harrick plasma</td><td>PDC-OPE-2</td><td></td></tr><tr><td>Buis rotator</td><td>Stuart</td><td>SB3</td><td></td></tr><tr><td>Vacuüm-droger</td><td>Thermo Fisher Scientific</td><td>5311-0250</td><td></td></tr><tr><td>Milli-Q Waterzuiveringssysteem</td><td>Merck Millipore</td><td>ZRXQ015WW</td><td></td></tr><tr><td>Modulaire vochtigheidsgenerator</td><td>proUmid</td><td>MHG32</td><td></td></tr><tr><td>Proline Plus Pipette 100-1000 &micro;L</td><td>Sartorius</td><td>728070</td><td></td></tr><tr><td>Siliconen masters</td><td>NIL Technology</td><td>custom-made</td><td></td></tr><tr><td>Staande snapshot-fluorescentiemicroscoop</td><td>Olympus</td><td>BX51</td><td></td></tr><tr><td>Microscoopobjectieven</td><td>Olympus</td><td>10x en 60x UPlan FLN &infin;/-/FN 26.5</td><td></td></tr><tr><td>Staande helderveldmicroscoop</td><td>Leica</td><td>DM 2500M</td><td></td></tr><tr><td>Ultrasoonapparaat</td><td>Ultrawave Ltd.</td><td>U95</td><td></td></tr><tr><td>Spreadsheet voor het opnemen en interpreteren van geautomatiseerde uitlijningsresultaten</td><td>Microsoft</td><td>Excel</td><td></td></tr><tr><td>Reagens</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>2-propanol</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>34863</td><td>ONTVLAMBARE</td></tr><tr><td>Microscoopglazen, Helder, Geslepen</td><td>Thermo Fisher Scientific</td><td>451000</td><td></td></tr><tr><td>(7&ndash;8% vinylmethylsiloxaan)-dimethylsiloxaan copolymeer, trimethylsiloxy-terminaal</td><td>Gelest</td><td>VDT-731</td><td></td></tr><tr><td>1,3,5,7-tetramethyl-1,3,5,7-tetravinylcyclotetrasiloxaan</td><td>Gelest</td><td>SIT7900.0</td><td></td></tr><tr><td>Platinum(0)-1,3-divinyl-1,1,3,3-tetramethyldisiloxanekompleksoplossing</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>479527</td><td>SCHADELIJKE, TOXISCHE</td></tr><tr><td>(25&ndash;35% methylhydrosiloxaan)-dimethylsiloxaan copolymeer, trimethylsiloxaan-terminaal</td><td>Gelest</td><td>HMS-301</td><td></td></tr><tr><td>Weigh Boat 100 mL</td><td>Scientific Laboratory Supplies</td><td>BALI828</td><td></td></tr><tr><td>Pasteur-pipet</td><td>Appleton Woods</td><td>KS230</td><td></td></tr><tr><td>Petrischaal</td><td>SARSTEDT</td><td>82.1473</td><td></td></tr><tr><td>Hoofdzaad</td><td>Thermo Fisher Scientific</td><td>ST10-031T</td><td></td></tr><tr><td>Zelfklevende koolstoftape</td><td>Agar scientific</td><td>AGG3939</td><td></td></tr><tr><td>16-Mercaptohexadecaanzuur</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>448303-1G</td><td>SCHADELIJKE, TOXISCHE</td></tr><tr><td>Ethanol</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>34852</td><td>ONTVLAMBARE</td></tr><tr><td>Goud gecoate microscoopplaatjes</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>643203</td><td>Eenmaal geopend, blijft goud minimaal 1 maand reactief op thiolen</td></tr><tr><td>Thioureum</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>T8656</td><td>SCHADELIJKE, TOXISCHE</td></tr><tr><td>IJzer(III)nitraat nonahydraat</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>529303</td><td>SCHADELIJKE, TOXISCHE</td></tr><tr><td>Zoutzuur</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>84415</td><td>SCHADELIJKE, TOXISCHE</td></tr><tr><td>(11-Mercaptoundecyl)hexa(ethyleenglycol)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>675105</td><td>SCHADELIJKE, TOXISCHE</td></tr><tr><td>Fibronectine uit menselijk plasma</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>F0895</td><td></td></tr><tr><td>Cobalt(II)nitraat hexahydraat</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>203106</td><td>SCHADELIJKE, TOXISCHE</td></tr><tr><td>Dulbecco&rsquo;s Phosphate Buffered Saline</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>D8537</td><td></td></tr><tr><td>MSCGM Mesenchymale Stamcel Groei Medium</td><td>Lonza UK</td><td>PT-3001</td><td></td></tr><tr><td>Menselijke Mesenchymale Stam Cellen</td><td>Lonza UK</td><td>PT-2501</td><td></td></tr><tr><td>Trypsine-EDTA</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>T4174</td><td></td></tr><tr><td>Heraeus Multifuge X1 Centrifuge</td><td>Thermo Fisher Scientific</td><td>75004210</td><td></td></tr><tr><td>CELLSTAR Centrifugebuizen</td><td>Greiner Bio-One</td><td>188261</td><td></td></tr><tr><td>Paraformaldehyde</td><td>Fisher Scientific</td><td>P/0840/53</td><td>SCHADELIJKE, TOXISCHE</td></tr><tr><td>Alexa Fluor 488 Phalloidin</td><td>Thermo Fisher Scientific</td><td>A12379</td><td></td></tr><tr><td>Triton X-100</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>T8787</td><td>"Detergent" in het manuscript</td></tr><tr><td>VECTASHIELD Antifade Montage Medium met DAPI</td><td>Vector Laboratories</td><td>H-1200</td><td></td></tr><tr><td>Konijn anti-fibronectine antilichaam</td><td>Abcam</td><td>ab2413</td><td></td></tr><tr><td>Geit anti-Konijn IgG (H+L) Secundair Antilichaam, Alexa Fluor 594</td><td>Thermo Fisher Scientific</td><td>R37117</td><td></td></tr><tr><td>Rundserum Albumine</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>A3912</td><td></td></tr><tr><td>12-well plaat</td><td>Thermo Fisher Scientific</td><td>10253041</td><td></td></tr><tr><td>T75 weefselkweekfles</td><td>Thermo Fisher Scientific</td><td>10790113</td><td></td></tr><tr><td>cantilever</td><td>BudgetSensor</td><td>ContAl-G</td><td></td></tr></tbody></table>

grote terrein scanning probe nanolithography vergemakkelijkt door automatische uitlijning en de toepassing ervan op substraat fabrication voor cel cultuurwetenschappen

Large-area Scanning Probe Nanolithography Facilitated by Automated Alignment and Its Application to Substrate Fabrication for Cell Culture Studies

Scanning probe microscopie is het creëren van een verscheidenheid van methoden voor de constructieve ('additieven') topdown fabrikatie van nanometerschaal functies ingeschakeld. Een groot nadeel van het scannen van de sonde litho is historisch gezien de intrinsiek lage doorvoersnelheid van één sonde systemen. Dit is aangepakt door het gebruik van matrices met meerdere sondes om toegenomen nanolithography doorvoer. Oog op de uitvoering van dergelijke parallelized nanolithography, de nauwkeurige uitlijning van sonde arrays met het oppervlak van het substraat is van vitaal belang, zodat alle sondes maken contact met het oppervlak tegelijkertijd wanneer lithografische patroon van de muziek begint. Dit protocol beschrijft het gebruik van polymeer pen lithografie te produceren nanometerschaal functies over centimeter en middelgrote gebieden, vergemakkelijkt door het gebruik van een algoritme voor de snelle, nauwkeurige en automatische uitlijning van sonde arrays. Nanolithography van thiolen op gouden substraten toont hier, de generatie van functies met hoge uniformiteit. Deze patronen zijn vervolgens matiemaatschappij met fibronectine voor gebruik in de context van oppervlak geleide cel morfologie studies.

Om te controleren of de automatische uitlijning is geweest, werden de grafieken van de uitlijning gegevens (in het werkblad uit stap 4.8) uitgezet onderzocht. Waar het uitlijning proces succesvol was geweest bleek de twee percelen, overeenkomt met de hoek waaraan de monster-fase geweest langs de assen van θ en φ bewogen heeft, een reeks van stijgende en dalende gegevenspunten. In elk van de percelen, bleek twee lineaire vlagen van de gegevenspunten een welomschreven snijden "piek" met vermelding van de maximale z-uitbreiding en de overeenkomstige hoek waartegen uitlijning was bereikt (figuur 4A en 4B). Dit proces is herhaalde vier keer (dat wil zeggen, twee keer voor elk zwaartepunt) en uitgezet als een set van vier coördinaten. Het snijpunt van elke combinatie van coördinaten toont dus de algemene optimale hoeken (figuur 4C). 13 in gevallen waar de uitlijning niet succesvol was, kan worden geconstateerd dat hun overeenkomstige θ en φ hoek percelen geen goede kwaliteit lineaire past geven of niet (Figuur 5 snijden). Dergelijke mislukte afstemmingen zijn meestal als gevolg van de matrices ten onrechte wordt bijgesneden of gemonteerd aan de sonde houder (stap 1.7, 1.8 en 2.2). In deze gevallen de arrays werden weggegooid een nieuwe voorbereid en gemonteerd (stappen 1 en 2) en het uitlijning proces herhaald (stap 4).
Na succesvolle uitlijning en lithografie met MHA door PPL, waren patroon gouden substraten dan beeld met behulp van laterale kracht microscopie om te onderzoeken of afzetting had plaatsgevonden. Een grotere ruimte-onderzoek van de bedrukte oppervlakken was ook optische microscopie van de substraten olv na ETS van het goud niet beschermd door de gedeponeerde thiol (Figuur 6 en Figuur 7). Echter de geëtste patronen kunnen niet worden gebruikt voor verdere functionalization en moeten alleen worden gebruikt ter bevestiging van de patronen op representatieve monsters van een partij van gedrukte oppervlakte substraten. Als de geëtste patronen weergeven lege gebieden overeenkomt met individuele pennen (Figuur 8), dit resultaat geeft aan dat de productie van arrays van de sonde niet met succes is gebeurd, dat sommige sondes zijn beschadigd of ontbreken. Deze heterogeniteit van de sondes kan worden veroorzaakt door het gebruik van een oude meester waar de perfluorinated-coating heeft gedragen weg (stap 1.3), wat resulteert in sommige sondes die weg worden gescheurd, wanneer de matrix wordt gescheiden van de meester. In deze gevallen moet een nieuw model worden gebruikt. Het resultaat kan ook zijn als gevolg van de aanwezigheid van lucht bubbels gevangen tussen het glas back-ups maken en de master (stap 1.5), of als de sonde matrix was niet netjes gescheiden van de master na het uitharden (stap 1.8).
TL microscopie beelden van de oppervlakken van de fibronectine matiemaatschappij bebroede hMSCs ook waren verzameld (Figuur 9). In het algemeen, alle substraten bleven stabiel binnen de in vitro cultuur-omgeving en de cellen vastgehouden en hun morfologie op de gedrukte patronen in het geval van kleinere geïsoleerde 20 x 20 scala aan functies aangepast.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56967/56967fig1.jpg"> Figuur 1. Schematische weergave van polymeer pen lithografie waarop moleculaire inkt vervoer via een water-meniscus sondepunt. (A) de zijaanzicht en (B) het bovenaanzicht van de polymeer pen matrix blijkt dat wanneer de sonde matrix en oppervlakte substraat zijn volledig op elkaar afgestemd, alle de sondes in contact het oppervlak tegelijkertijd komen, wat resulteert in litho heeft. <a href="https://cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/56967/56967fig1large.jpg" target="_blank">Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56967/56967fig2.jpg"> Figuur 2. Schematisch diagram van polymeer pen lithografie instellen omhoog (A) uitgebreide zijaanzicht van experimentele instellen waar de matrix bereid sonde is gehecht aan de sonde houder en gemonteerd op AFM scanner. Het substraat in het werkgebied is geplaatst, onder die bevinden zich de drie force sensoren. (B) een vertegenwoordiging van de geassembleerde instrumentatie, tonen de AFM scan hoofd ten opzichte van het werkgebied van de steekproef. (C) onderste weergave toont kracht sensor locatie. <a href="https://cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/56967/56967fig2large.jpg" target="_blank">Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56967/56967fig3.jpg"> Figuur 3. Schematische voorstelling van het programma van de spectroscopie voor het alignement procedure. De AFM scanner is ingesteld op de sondes naar monster verplaatsen door een afstand van 10 µm binnen 100 ms, gehouden op positie voor 250 ms, gevolgd door een retractie van 10 µm binnen 100 ms, en vervolgens voor 250 ms in de terugetrokken positie. De beweging wordt dan herhaald tijdens het uitlijning proces. <a href="https://cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/56967/56967fig3large.jpg" target="_blank">Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56967/56967fig4.jpg"> Figuur 4. Grafieken ter illustratie van een succesvolle aanpassing. Grafieken van de positie van de z tegen de tilt hoeken a θ en φ (B) voor een succesvolle aanpassing, waar ● geeft de werkelijke waarden gemeten en + toont u het beste past bij de methode van de kleinste kwadraten. (C) grafiek van φ tegen θ uitgerust hoeken met de vier punten waar de maximale z-positie werd bereikt. Het snijpunt gemarkeerd is de uiteindelijke optimale tilt hoek over beide assen. <a href="https://cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/56967/56967fig4large.jpg" target="_blank">Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56967/56967fig5.jpg"> Figuur 5. Grafieken ter illustratie van een mislukte uitlijning. Grafieken van de positie van de z tegen de tilt hoeken a θ en φ (B) voor een mislukte uitlijning, waar ● geeft de werkelijke waarden gemeten en + toont u het beste past bij de methode van de kleinste kwadraten. (C) grafiek van φ tegen θ uitgerust hoeken met de vier punten waar de maximale z-positie werd bereikt. Geen duidelijke optima of snijpunt in acht worden genomen en daarom de optimale uitlijning hoeken niet worden opgelost. <a href="https://cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/56967/56967fig5large.jpg" target="_blank">Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.</a>
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56967/56967fig6.jpg"> Figuur 6. Illustratieve optische microscopie en atomic force microscopie beelden van gouden substraten die werden door de uitgelijnde PPL arrays met MHA patroon en vervolgens geëtst. (A) en (B) zijn sequentieel vergrote optische microscopie beelden van de geëtste patronen; (C) is een AFM topografie beeld van een enkele raster van patronen. <a href="https://cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/56967/56967fig6large.jpg" target="_blank">Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.</a>
<img alt="Figure 7" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56967/56967fig7.jpg"> Figuur 7. Illustratieve optische microscopie beelden van gouden substraten die werden door de uitgelijnde PPL arrays met MHA patroon en vervolgens geëtst. (A) en (B) zijn sequentieel vergrote optische microscopie beelden van geëtste patronen en (C) is een afbeelding met een lagere vergroting waarin groot gebied homogene patronen. <a href="https://cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/56967/56967fig7large.jpg" target="_blank">Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.</a>
<img alt="Figure 8" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56967/56967fig8.jpg"> Figuur 8. Illustratieve optische microscopie beeld van een gouden substraat dat was ongelijk patroon met MHA en vervolgens geëtst. De beoogde patronen (getoond in de inzet) waren herhalende rasters van 20 dot lijnen ingedeeld in 20 lijnen, met ieder twee lijnen geproduceerd door het verhogen van de z-as verlenging met 1 µm (variërend van 5 tot-5 µm). Het kan worden gezien dat op sommige gebieden geen patronen worden gegenereerd, als gevolg van ontbrekende sondes op deze locaties. In de gebieden waar slechts twee lijnen van stippen worden geproduceerd, dit resultaat geeft aan dat een sonde aanwezig is, maar het is niet van dezelfde hoogte als de volledig functionerende sondes, dus enige storting beschikt wanneer de matrix wordt uitgebreid tot de volledige z-as afstand. In dit beeld, is het contrast opzettelijk veranderd zodat de waarneming van de gedeeltelijk afgedrukte gebieden. <a href="https://cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/56967/56967fig8large.jpg" target="_blank">Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.</a>
<img alt="Figure 9" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56967/56967fig9.jpg"> Figuur 9. Epifluorescence microscopie beelden van hMSCs gekweekt op de fibronectine arrays templated door PPL. (A) en (B) zijn van hoge vergroting beelden weergegeven: afzonderlijke cellen. (C) toont een voorbeeld-patroon van de fibronectine matrix zonder een aanhanger cel en (D) is het beeld van een breed veld van de cellen gekweekt in een raster-regeling (een schematische voorstelling van het afgedrukte patroon blijkt ook uit de inlay). De cellen zijn gekleurd om te tonen fibronectine (rood), F-actine (groen) en cel kernen (blauw). <a href="https://cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/56967/56967fig9large.jpg" target="_blank">Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.</a>

Hier presenteren we een protocol voor wide area scannen sonde nanolithography ingeschakeld door de iteratieve uitlijning van sonde arrays, evenals het gebruik van de lithografische patronen voor celoppervlak interactie studies.

Grote terrein Scanning Probe Nanolithography vergemakkelijkt door automatische uitlijning en de toepassing ervan op substraat Fabrication voor cel Cultuurwetenschappen

Scanning probe microscopy has enabled the creation of a variety of methods for the constructive (&#39;additive&#39;) top-down fabrication of ...

Er is een grote behoefte aan handige tools om functies en objecten op nanometer-schaal te genereren, vooral bij de studie van biologische interacties met nanogestructureerde materialen en oppervlakken. Dit protocol maakt een snelle en homogene replicatie van eiwitarrays mogelijk over centimeter-schalige gebieden met nanoschalige resolutie. Dit stelt ons in staat om mesenchymale stamcelinteracties op deze oppervlakken te bestuderen.Deze modeloppervlakken stellen ons in staat om gecontroleerde interacties tussen specifieke materiaalvariabelen en mesenchymale stamcellen te onderzoeken, waardoor fundamentele materiaalontwerpcriteria worden geleverd die toekomstige biomateriaalontwerpen zullen informeren. Om de procedure te beginnen, meng de componenten van de PDMS-prepolymer in een weegboot grondig. Ontgast het mengsel in een vacuümdesiccator gedurende 20 minuten of totdat alle gasbellen zijn verdwenen.Plaats vervolgens de siliconen master voor de PPL-array in een vier-centimeter Petri-schaal. Giet het ontgaste PDMS-prepolymer mengsel over de master totdat deze volledig bedekt is. Ontgast het PDMS dat de master bedekt nog eens vijf minuten.Tijdens de ontgassing, behandel een glasplaat met zuurstofplasma gedurende één minuut. Na het ontgassen, plaats de plaat voorzichtig op het PDMS met de behandelde kant naar beneden. Druk de plaat voorzichtig op de siliconen master om vastgelopen lucht te verwijderen en om ervoor te zorgen dat een uniforme laag PDMS tussen de master en de plaat zit.Breng de PDMS-array die is gesandwiched naar een andere petrischaal met de siliconen master op de bodem. Laat het PDMS in een oven uitharden bij 70 tot 80 graden Celsius gedurende 24 tot 48 uur. Verwijder vervolgens de uitgeharde PPL-array uit de oven en laat deze 15 minuten afkoelen.Gebruik een scheermes om voorzichtig overtollig PDMS van de achterkant en zijden van de glasplaat te verwijderen. Blaas loszittende PDMS-resten weg met een stroom droge stikstofgas. Het is belangrijk om overtollig PDMS van de achterkant en randen van de array te verwijderen om een nauwkeurige uitlijning mogelijk te maken.Dit helpt de gebruiker ook om de omstandigheden van de sondes onder de AFM tijdens litografie beter te observeren. Prik een scheermes in de hoek van de array op een diepte van één millimeter en prik de array voorzichtig van de siliconen master in een enkele, continue hefbeweging. Snijd vervolgens voorzichtig en schraap 0,5 millimeter van het PDMS aan de randen van de array weg met een scheermes.Gebruikers moeten heel voorzichtig zijn bij het prikken van de arrays van de master om een goede scheiding te garanderen en om schade aan de sondes te voorkomen. Dit moet in één, soepele actie worden gedaan zonder dat de arrays terug op de siliconen master vallen. Behandel de PPL-array met zuurstofplasmode gedurende 30 seconden, en laat vervolgens 20 microliter gedeïoniseerd water vallen op het arrayoppervlak.Als het water zich niet gelijkmatig over de hele array verspreidt, herhaal de plasmabehandeling. Droog de plasma-behandelde array grondig en gebruik vervolgens dubbelzijdig koolstoftape om de array aan de atoomkrachtmicroscoop sondehouder te bevestigen. Monteer de sondehouder op de AFM kinematische houder.Om de array in te inken, breng een druppel van 20 microliter van een oplossing van één millimolair MHA in ethanol aan op de array, vermijd contact tussen de pipettip en het arrayoppervlak. Laat de MHA-oplossing zich door de array verspreiden. Wacht tot het ethanol is verdampt.Monteer de sondehouder met de PPL-array op de AFM en plaats een goudsubstraat in het midden van de AFM-monsterstandaard. Bevestig het substraat op zijn plaats met plakband. Om de uitlijning te beginnen, voer het stage controller-setupprogramma uit om alle assen en hoeken opnieuw in te stellen naar een voorgecalibreerde nulpunt.Gebruik de AFM-monsterstandaard X- en Y-as controleconsole om het substraat naar de gewenste afdruklocatie te verplaatsen. Schakel de stage vrijgavehendel om de monsterstandaard vrij te geven en activeer de krachtsensoren. Laat de sensoren minimaal 15 minuten gelijkmatig worden, gebruik vervolgens de Z-as controller om de monsterstandaard omhoog te brengen totdat de array visueel zo dicht mogelijk bij het substraat is.Zorg ervoor dat de array binnen één millimeter van het substraat is. Open vervolgens het automatische uitlijningsprogramma. Vul de hoekstap, de grove stappsafstand en de fijne stappsafstand in.Stel de spreadsheet bestandspad in en voeg het spreadsheet sjabloon toe. Open vervolgens de AFM-besturingssoftware en navigeer naar het sectie spectroscopie. Configureer de oscillatie van de scankop Z-as om 10 micrometer gedurende 100 milliseconden uit te breiden, 250 milliseconden vast te houden, 10 micrometer gedurende 100 milliseconden terug te trekken en 250 milliseconden vast te houden.Start de oscillatie van de scankop en voer de geautomatiseerde uitlijning uit. Zodra de software aangeeft dat de uitlijning is voltooid, beëindig de uitlijningsprocedure. Inspecteer de automatisch gegenereerde lineaire pas van de uitlijningsgegevens om te bepalen of de uitlijning succesvol was en om de algemene optimale hoeken te identificeren, vervolgens verhoog de monsterstandaard in stappen van 500 nanometer totdat contact tussen de array en het substraat wordt waargenomen met de AFM top-view camera.Klik op Stop in de AFM-besturingssoftware om de array met 10 micrometer terug te trekken. Om het PPL-proces te beginnen, open de litografie sectie van de AFM-besturingssoftware. Selecteer de Z-modulatie bedieningsmodus en navigeer naar het litografie patroon dat geïmporteerd moet worden.Vul de grootte van het te genereren patroon in. Stel de oorsprongsoffset in op 25 micrometer op zowel de X- als Y-as, selecteer vervolgens Modulatie Absolute Z-positie, stel het instrument in om te vereenvoudigen tot twee lagen, en stel de zwarte en witte waarden in op respectievelijk vijf en negatief vijf micrometer. Klik op OK om de instellingen toe te passen en het venster te sluiten.Open de laageditor vanuit het litografievenster en stel de pauzetijd in. Plaats vervolgens de atmosferische isolatiekamer op de AFM en open de besturingssoftware. Stel een relatieve

large-area-scanning-probe-nanolithography-facilitated-automated

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Bio-engineering

Dit document heeft tot doel de lezer in de exploitatie van een geïntegreerde atomic force-microscoop optische beeldvorming instrueren voor de mechanische stimulatie van levende cellen in cultuur. Een stap-voor-stap protocol wordt gepresenteerd. Een representatieve dataset die levende cellen als reactie op mechanische stimulatie shows gepresenteerd.

Live-cel respons op mechanische stimulatie onderzocht door Integrated Optical en Atomic Force Microscopy

This video demonstrates localized surface plasmon resonance imaging to detect protein secretions from a single cell. Using a microfluidic setup and a peptide-bound plasmonic nanostructure chip, changes in reflected light intensity at the resonance angle reveal interactions with secreted proteins from a single cell.

Localized Surface Plasmon Resonance Imaging to Detect Protein Secretions from a Single Cell

In dit protocol demonstreren we de fabricage van biomimetische hartcelcultuursubstraten gemaakt van twee verschillende polymere materialen met behulp van capillaire krachtlitografie.  De beschreven methoden bieden een schaalbare, kosteneffectieve techniek om de structuur en functie van macroscopische hartweefsels voor in vitro en in vivo toepassingen te ontwerpen.

Capillaire Force Lithografie voor Cardiac Tissue Engineering

Colloïdale sondev-nanoscopie kan binnen verschillende velden worden gebruikt om inzicht te krijgen in de fysische stabiliteit en coagulatiesnelheid van colloïdale systemen en om medicijnontdekking en formuleringswetenschappen te ondersteunen met behulp van biologische systemen. De beschreven methode biedt een kwantitatief en kwalitatief middel om dergelijke systemen te bestuderen.

Kwantitatieve en kwalitatieve onderzoek van Particle-deeltje Interacties gebruik Colloïdaal Probe Nanoscopy

We rapporteren een protocol voor het combineren van de atomaire metrologie van de Scanning Tunneling Microscope voor oppervlaktemodellering met selectieve Atomic Layer Deposition en Reactieve Ionen Etching. Met behulp van een robuust proces dat talrijke atmosferische blootstellingen en transport omvat, worden 3D nanostructuren met atomaire metrologie vervaardigd.

Atomair traceerbaar Nanostructuur Fabrication

Intercellulaire communicatie kritisch om diverse fysiologische activiteiten binnen en buiten de cel. Dit document beschrijft een protocol voor het meten van de ruimtelijke en temporele karakter van enkele cel afscheidingen. Om dit te bereiken, is een multidisciplinaire aanpak waarin label-free nanoplasmonic sensing met live-cell imaging integreert.

A-Label gratis Techniek voor de ruimte en tijd Imaging van Single Cell afscheiding

Een protocol voor het produceren van een groot gebied van nanogepatterreerde substraten uit kleine nanogepatterreerde mallen voor studie van nanotopografische modulatie van celgedrag wordt gepresenteerd.

Uitbreiding van nanopatterned Substrates met steek Techniek voor Nanotopographical Modulation of Cell Behavior

We aberratie-gecorrigeerde scannen transmissie elektronenmicroscoop gebruiken om te definiëren van één cijfer nanometer patronen in twee veel gebruikte elektronenbundel weerstaat: poly-(methylmethacrylaat) en waterstof-silsesquioxane. Weerstaan patronen kunnen worden gerepliceerd in doel materialen keuze met één cijfer nanometer trouw met liftoff, plasma etsen, en infiltratie door organometallics weerstaan.

Single-Digit Nanometer Electron-Beam Lithography met aberratie-gecorrigeerde scannen transmissie elektronenmicroscoop

We hebben aangetoond dat het etsen van nano-architectuur in intracorticale micro-elektrode-apparaten de ontstekingsreactie kan verminderen en de potentie heeft om elektrofysiologische opnames te verbeteren. De hierin beschreven methoden schetsen een benadering van etch nano-architecturen in het oppervlak van niet-functionele en functionele enkelvoudige schacht silicium intracorticale micro elektroden.

Gerichte ionen straal-lithografie voor etch nano-architecturen in micro elektroden

We presenteren een methode voor het verkrijgen van fluorescentie reporter tijdcursussen van enkele cellen met behulp van micropatterned arrays. Het protocol beschrijft de voorbereiding van eencellige arrays, de installatie en werking van live-cell scanning time-lapse microscopie en een open-source beeldanalysetool voor geautomatiseerde voorselectie, visuele controle en tracking van celgeïntegreerde fluorescentietijdcursussen per adhesieplaats.

Live-cell Imaging of Single-Cell Arrays (LISCA) - een veelzijdige techniek om cellulaire kinetiek te kwantificeren

Grootschalige steekproefinspectie met nanoschaalresolutie heeft een breed scala aan toepassingen, met name voor nanogefabriceerde halfgeleiderwafers. Atoomkrachtmicroscopen kunnen hiervoor een geweldig hulpmiddel zijn, maar worden beperkt door hun beeldvormingssnelheid. Dit werk maakt gebruik van parallelle actieve cantilever-arrays in AFM's om inspecties met een hoge doorvoer en op grote schaal mogelijk te maken.

Actieve sonde-atoomkrachtmicroscopie met quattro-parallelle vrijdragende arrays voor grootschalige monsterinspectie met hoge doorvoer

Leer grootschalige scanning probe nanolithografie met automatische uitlijning voor het creëren van nanogestructureerde oppervlakken. Deze methode onderzoekt interacties tussen mesenchymale stamcellen en biomaterialen.

Grote terrein Scanning Probe Nanolithography vergemakkelijkt door automatische uitlijning en de toepassing ervan op substraat Fabrication voor cel Cultuurwetenschappen (Video) | JoVE Journal

Grote terrein Scanning Probe Nanolithography vergemakkelijkt door automatische uitlijning en de toepassing ervan op substraat Fabrication voor cel Cultuurwetenschappen

Meer video's verkennen