Name: Plasmonic captura e liberação de nanopartículas em um ambiente de Monitoramento (Vídeo) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-04-04T11:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 13 s
Description: Aprenda a fabricar microchips com pinças plasmônicas para capturar e monitorar nanopartículas em duas dimensões. Este método permite medir forças de aprisionamento máximas com aplicações em imunoensaios e liberação de fármacos.

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

Este trabalho foi apoiado pelo programa D de MSIP / IITP (R0190-15-2040, Desenvolvimento de um sistema de gestão de configuração de conteúdo e um simulador para impressão em 3D utilizando materiais inteligentes) a I &amp;.

Atenção: Por favor, consulte todas as normas de segurança pertinentes antes do uso. Vários dos produtos químicos utilizados no fabrico de microchips são altamente tóxicos e cancerígenos. Utilize todas as práticas de segurança adequadas ao executar os processos de fotolitografia e gravura, incluindo o uso de controles de engenharia (extractor de fumo, placa quente, e alinhador) e equipamentos de proteção individual (óculos de segurança, luvas, jaleco, calça de corpo inteiro, e fechou sapatos -toe). 1. Fabricação do microcanal PDMS <ol><li> Fabrico do molde de microcanais pelo processo de fotolito <ol><li> Completamente remover substâncias estranhas na superfície de bolacha de Si a 4 polegadas com limpeza piranha (Figura 1a). Mistura-se ácido sulfúrico (H 2 SO 4) e peróxido de hidrogénio (H 2 O 2) a uma proporção de 3: 1 para tornar a solução piranha no prato. Misturar por adição gradual de pequenas quantidades de ácido forte (H2O <sub&gt; 2) para o ácido fraco (H 2 SO 4); inverter este fim pode provocar uma explosão, porque do ácido forte altamente reactivo. </li><li> Mergulhar a bolacha no piranha solução durante 10 min. Subsequentemente, mergulhar a bolacha em água desionizada (DI) de água durante 3 minutos para remover a solução piranha restante. Lavar a bolacha com fluxo de água DI durante 10 s. Repetir o procedimento de lavagem 3 vezes e seco com gás N2 para remover o restante DI. </li><li> Coloque a bolacha sobre uma placa quente durante 20 minutos a 180 ° C para desidratar ainda mais a bolacha. </li><li> Pour 5 mL do fotorresistente negativo na parte superior da bolacha e rotação revestimento durante 45 s a 1500 rpm (Figura 1b); após revestimento por rotação, um talão de revestimento fotoprotector é criado na borda da bolacha, devido à viscosidade relativamente elevada do material fotosensitivo. </li><li> Equilibre a pastilha revestida-fotorresistente por planarização sobre um suporte de nivelamento durante 5 h. </li><li> Coloque a pastilha revestida de material fotosensitivo sobre uma placa quente durante 12 minutos a 65° C, 35 min a 95 ° C, e 12 min a 65 ° C (cozimento macio). </li><li> Fixar a máscara de película sobre o suporte de máscara e a bolacha mole-cozido na fase substrato do alinhador. Expor à radiação ultravioleta (UV) durante 43 s a 650 mJ / cm 2 para solidificar o material fotosensitivo. </li><li> Coloque a bolacha sobre a placa de aquecimento durante 5 min a 65 ° C, 15 min a 95 ° C e 5 min a 65 ° C (bicarbonato de pós-exposição). </li><li> Mergulhar a bolacha no revelador fotorresistência durante 30 minutos para remover o material fotosensitivo não solidificada. </li><li> Lavar a bolacha com álcool isopropílico (IPA), e seca com gás N2 para remover o IPA restante. </li></ol></li><li> Fabricação do microcanal PDMS <ol><li> Tratar a superfície da bolacha e o molde fotorresistente durante 1 minuto a uma potência de 200 W através de um máquina de plasma atmosférico 25; os fluxos de gás de CH4 e Ele deve ser de 6 e 30 sccm, respectivamente. Realizar este tratamento hidrofóbica para separar facilmente o polydimethylsiloxane (PDMS) microcanal a partir da superfície da pastilha e molde fotorresistente (Figura 1c). </li><li> Preparar a solução de PDMS misturando a base de PDMS e agente de cura, na proporção de 10: 1. Agita-se a mistura durante 2 min. </li><li> Coloque a bolacha no interior de uma placa de Petri (150 mm x 15 mm) e adiciona-se 100 mL da solução de PDMS. Retirar as bolhas que foram criadas a partir de agitação utilizando um exsicador. </li><li> Colocar a placa de Petri no forno durante 2 horas a 80 ° C para solidificar a solução de PDMS (Figura 1d e h). </li><li> Corte ao longo dos contornos do microcanal PDMS com uma lâmina de barbear e retirá-la da bolacha; os microcanais PDMS fabricadas deve ter as seguintes dimensões: 13 mm long, 300 mm de largura, e 150 um de altura (Figuras 1e, f, e i). NOTA: Dois tipos de orifícios são produzidos por um micropunção para inserir a fibra monomodo (SMF) do cabo e os tubos (uma entrada dend tomada) na PDMS microcanal (Figura 1g). O SMF cabo é utilizado para emitir o feixe de laser para a nanohole branqueado na placa de ouro. O tubo é utilizado para inserir / extrair a solução de partículas de / para o microcanal PDMS. </li><li> Punção de entrada de 1,5 mm e furos de saída em cada extremidade do microcanal PDMS. Punção de 0,3 mm SMF orifício do cabo no centro do microcanal PDMS. </li></ol></li></ol> 2. processo de corrosão da placa de ouro <ol><li> Prepara-se uma placa de ouro comercialmente disponível com as dimensões de 25 x 6,25 mm2 (Figura 2a). </li><li> Remover quaisquer substâncias estranhas na placa de ouro com os seguintes procedimentos de limpeza. Limpo na seguinte ordem por imersão em acetona, metanol, e ua DI durante 5 min cada. </li><li> Lavar a placa 3 vezes com ouro ua DI durante 10 s e seca-se a placa com gás N2 para remover a água desionizada remanescente. </li><li> Coloque a placa de ouro em uma placa quente para20 min a 180 ° C, para remover completamente a humidade restante. </li><li> Pour 0,5 ml de hexametildisilazano (HMDS) na placa de ouro e revestimento de centrifugação durante 40 segundos a 3000 rpm. </li><li> Pour 0,5 mL de fotorresistente positiva na parte superior das HMDS revestida por rotação e revestimento de centrifugação durante 40 segundos a 3000 rpm (Figura 2b). </li><li> Colocar a placa de ouro revestidas com material fotosensitivo sobre a placa quente durante 90 s a 110 ° C (cozimento macio). </li><li> Fixar a máscara de filme sobre a pastilha de vidro e colocar a placa de ouro macio-cozido na fase de substrato. Expor à luz UV durante 4,5 s a 64 mJ / cm 2 para dissolver o fotorresistente. </li><li> Imergir a placa de ouro no revelador fotorresistência durante 1 min para remover o material fotosensitivo dissolvido (Figura 2c). Lavar a placa de ouro com água desionizada e seca com N 2 gasoso. </li><li> Imergir a placa de ouro no produto corrosivo de Au por 45 s e a uma velocidade de gravação de 28 Â / s para remover o Au exposto (Figura 2d). Lavar a placa de ouro com águ DIr e seco com N 2 gasoso. </li><li> Imergir a placa de ouro no produto corrosivo Ti durante 5 s e a uma velocidade de gravação de 25 Â / s para remover o Ti exposto (Figura 2E). Lavar a placa de ouro com água desionizada e seca com N 2 gasoso. </li><li> Remover o fotorresistente remanescente na placa de ouro por imersão em acetona, metanol, e ua DI durante 3 min cada (Figura 2f); mergulhe a placa na ordem escrita. </li><li> Lavar a placa 3 vezes com ouro ua DI durante 10 s. Seca com gás N2 para remover a água DI. </li><li> Colocar a placa de ouro sobre a placa quente durante 3 min a 120 ° C, para remover completamente a humidade; o bloco ouro produzida deve ser de 400 x 150? m 2 (figura 2h). </li><li> Moinho um nanohole de 400 nm, utilizando um feixe de iões focado (FIB) no centro do bloco de ouro que foi fabricado após o condicionamento (Figuras 2 g e i). Criar um teste padrão do círculo de 370 nm para se concentrar no bl ouroock com um ião de tensão de aceleração de 30 kV a 28 Pa durante 3 s. </li></ol> 3. Assembleia da Microchip <ol><li> Tratar as duas superfícies do microcanal PDMS e placa de ouro durante 1 min com O2 do plasma para fixá-los em conjunto com um sistema de plasma a uma potência de 80 W e uma pressão de 825 mTorr 25. NOTA: é notavelmente difícil para anexá-los com precisão porque o bloco de ouro e PDMS microcanal estão no nível micrômetro. Assim, usar um alinhador com uma câmara e uma etapa manual. </li><li> Fixar a bolacha de vidro que é usado para fixar a máscara de película para o suporte de máscara do alinhador (Figura 3a). </li><li> Anexar os O-2 tratada -Plasma PDMS microcanal para a pastilha de vidro; porque o PDMS é hidrofílico, ela será facilmente fixar a bolacha de vidro, sem qualquer solução de adesão. Fixar a placa de ouro no substrato de fase o alinhador (Figura 3a). </li><li> Localizar os centros de the SMF orifício do cabo e ouro bloco, que estão alinhados no mesmo eixo, a utilização da câmara no alinhador. Levantar a etapa manual para combinar as duas partes (Figuras 3B e C). </li></ol> 4. Melhoria da rugosidade da superfície Microchip Side by PDMS Coating NOTA: A placa de ouro com dimensões fixas de 400 x 150? M 2 é relativamente mais difícil de cortar para fora do que o material de PDMS. Portanto, para separar o microcanal PDMS a partir da bolacha, uma lâmina de barbear é utilizado para cortar uma peça maior do que a placa de ouro. Depois de combinar as duas partes, as partes excedentes do PDMS em relação à placa de ouro devem então ser cortado de modo a que o interior do canal pode ser observado a partir do lado utilizando um microscópio (Figura 4a). No entanto, a superfície de corte, que é utilizado como uma janela, tem uma rugosidade superficial elevada e, consequentemente, produz imagens nublado das partículas que fluem no canal (Figura4b). Revestimento com a solução PDMS é realizada novamente para resolver esse problema. <ol><li> Preparar a solução de PDMS misturando a base de PDMS e o agente de cura a uma proporção de 10: 1 e agita-se durante 2 min. </li><li> Pour 2 mL da solução de PDMS na placa de Petri e realizar o revestimento por centrifugação durante 30 segundos a 1000 rpm (Figura 4c). </li><li> Coloque a superfície do microchip que vai ser localizado no microscópio sobre a placa de Petri (Figura 4d). Colocar a placa de Petri no forno durante 1 h a 80 ° C para solidificar a solução de PDMS. </li><li> Cortar a borda do microchip e PDMS usando uma lâmina de barbear e, subsequentemente, retirá-la da placa de Petri (Figuras 4e, f). </li></ol> 5. Laser Coupling para inserir o cabo SMF ao Microchip NOTA: Para o sistema de pinça plasmónico, um laser de fibra óptico incidente com um comprimento de onda de 1064-nm é utilizado. O SMF cabo é usado porque o diâmetro da incilaser de dente (5 mm) é também imenso a emitir o feixe de laser no nanohole branqueado no bloco ouro (400 x 150? m 2) na micropastilha. O diâmetro do revestimento do cabo SMF é 125 um. Assim, o laser incidente e cabo SMF deve ser acoplado. <ol><li> Conecte uma lente objetiva de 40X para a objetiva do microscópio montar no acoplador SMF. Fixar o cabo de SMF na braçadeira fibra do acoplador SMF. Alinhar o feixe laser incidente para preencher a abertura de trás da lente objetiva. </li><li> Focar o feixe de laser para o núcleo do cabo SMF, ajustando a fase manual de três eixo equipado no acoplador SMF. </li><li> Inserir a extremidade oposta do cabo de SMF no orifício cabo SMF do microchip. Medir a potência do laser, antes da inserção na extremidade do cabo de fibra, porque o cabo de fibra fixo no microchip não pode ser destacado. </li><li> Vedar o orifício do cabo SMF usando cola epoxi para bloquear o vazamento da solução de partículas que flui a partir do intervalo entre a cabina do SMFle furo (300? m) e o revestimento do cabo SMF (125? m); a extremidade do cabo de fibra inserida não deve entrar no microcanal, para evitar o fluxo de fluido. alinhar manualmente o cabo de fibra usando o feedback visual de modo que seja perpendicular ao bloco ouro que hospeda o nanohole. </li></ol> 6. plasmonic Trapping de Solteiro fluorescente poliestireno partículas na Microchip <ol><li> Anexar a seringa, a qual é preenchida com a solução de partículas, para uma microbomba seringa. Coloque a tampa de vidro no palco amostra do microscópio fluorescente. Conectar tubos para os orifícios de entrada / saída do microchip. Coloque a superfície do microchip PDMS-revestidos no topo do vidro de cobertura. </li><li> Posicionar o microchip ortogonalmente à imersão em água da lente objectiva 60X, observando o interior do canal com a câmara instalada no microscópio fluorescente. Use fita adesiva transparente para fixar o microchip no lugar. Ligar o tubo de entrada do circuito integrado com o ne seringaedle. </li><li> Inserir a solução de partículas para o microchip, controlando a microbomba em 20? M / s. Neste momento, confirmar que a partícula fluorescente pode ser observada bem no canal quando a lâmpada fluorescente está ligado. </li><li> Aguardar até que a solução de partículas sai a partir da saída do circuito integrado. Definir a velocidade de 3.4? M / s. </li><li> Desligue o dispositivo fonte de laser para que ele emite o laser para o nanohole; a partícula fluorescente será preso na borda do nanohole. </li><li> Rampa a velocidade do fluido em incrementos de 0,4? M / s através do controlo da microbomba até que as fugas de partículas retidas. Medir a velocidade do fluido, quando as partículas retidas escapar. Obter a força de captura máxima para cada intensidade do laser utilizando esta velocidade de fluido medido. </li></ol>

<ol><li>Crane, N. B., Onen, O., Carballo, J., Ni, Q., Guldiken, R. <a target="_blank" href="http://link.springer.com/article/10.1007/s10404-012-1060-1">Fluidic assembly at the microscale: progress and prospects.</a> Microfluid. Nanofluid. 14 (3), 383-419 (2013).</li>
<li>Yao, B., Luo, G. A., Feng, X., Wang, W., Chen, L. X., Wang, Y. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+microfluidic+device+based+on+gravity+and+electric+force+driving+for+flow+cytometry+and+fluorescence+activated+cell+sorting%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+Chip%22%5BJournal%5D)">A microfluidic device based on gravity and electric force driving for flow cytometry and fluorescence activated cell sorting.</a> Lab Chip. 4 (6), 603-607 (2004).</li>
<li>Zhang, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((On-chip+manipulation+of+continuous+picoliter-volume+superparamagnetic+droplets+using+a+magnetic+force%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+Chip%22%5BJournal%5D)">On-chip manipulation of continuous picoliter-volume superparamagnetic droplets using a magnetic force.</a> Lab Chip. 9 (20), 2992-2999 (2009).</li>
<li>Park, I. Y., Sung, S. Y., Lee, J. H., Lee, Y. G. <a target="_blank" href="http://iopscience.iop.org/article/10.1088/0960-1317/17/10/N03/pdf">Manufacturing micro-scale structures by an optical tweezers system controlled by five finger tips.</a> J. Micromech. Microeng. 17, N82-N89 (2007).</li>
<li>Kim, J. D., Hwang, S. U., Lee, Y. G. <a target="_blank" href="http://iopscience.iop.org/article/10.1088/0960-1317/22/10/105003">Traceable assembly of microparts using optical tweezers.</a> J. Micromech. Microeng. 22, 105003(2012).</li>
<li>Kim, J. D., Lee, Y. G. <a target="_blank" href="http://iopscience.iop.org/article/10.1088/0960-1317/23/6/065010">Construction and actuation of a microscopic gear assembly formed using optical tweezers.</a> J. Micromech. Microeng. 23, 065010(2013).</li>
<li>Kim, J. D., Choi, J. H., Lee, Y. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+measurement+of+the+maximal+forces+in+plasmonic+tweezers%5BTitle%5D)+AND+%22Nanotechnology%22%5BJournal%5D)">A measurement of the maximal forces in plasmonic tweezers.</a> Nanotechnology. 26 (42), 425203(2015).</li>
<li>Kim, J. D., Lee, Y. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Trapping+of+a+single+DNA+molecule+using+nanoplasmonic+structures+for+biosensor+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Biomed.+Opt.+Express%22%5BJournal%5D)">Trapping of a single DNA molecule using nanoplasmonic structures for biosensor applications.</a> Biomed. Opt. Express. 5 (8), 2471-2480 (2014).</li>
<li>Quidant, R. <a target="_blank" href="https://www.cambridge.org/core/journals/mrs-bulletin/article/plasmonic-tweezersthe-strength-of-surface-plasmons/3637FF8C774139A6CCBD5666BC87F310">Plasmonic tweezers - the strength of surface plasmons.</a> MRS Bull. 37 (8), 739-744 (2012).</li>
<li>Juan, M. L., Gordon, R., Pang, Y., Eftekhari, F., Quidant, R. <a target="_blank" href="http://www.nature.com/nphys/journal/v5/n12/abs/nphys1422.html">Self-induced back-action optical trapping of dielectric nanoparticles.</a> Nat. Phys. 5, 915-919 (2009).</li>
<li>Pang, Y., Gordon, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Optical+trapping+of+12+nm+dielectric+spheres+using+double-nanoholes+in+a+gold+film%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Lett%22%5BJournal%5D)">Optical trapping of 12 nm dielectric spheres using double-nanoholes in a gold film.</a> Nano Lett. 11 (9), 3763-3767 (2011).</li>
<li>Tanaka, Y., Kaneda, S., Sasaki, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nanostructured+potential+of+optical+trapping+using+a+plasmonic+nanoblock+pair%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Lett%22%5BJournal%5D)">Nanostructured potential of optical trapping using a plasmonic nanoblock pair.</a> Nano Lett. 13 (5), 2146-2150 (2013).</li>
<li>Kang, J. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Low-power+nano-optical+vortex+trapping+via+plasmonic+diabolo+nanoantennas%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Commun%22%5BJournal%5D)">Low-power nano-optical vortex trapping via plasmonic diabolo nanoantennas.</a> Nat. Commun. 2, 582(2011).</li>
<li>Roxworthy, B. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Application+of+plasmonic+bowtie+nanoantenna+arrays+for+optical+trapping%2C+stacking%2C+and+sorting%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Lett%22%5BJournal%5D)">Application of plasmonic bowtie nanoantenna arrays for optical trapping, stacking, and sorting.</a> Nano Lett. 12 (2), 796-801 (2012).</li>
<li>Shoji, T., Tsuboi, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Plasmonic+optical+tweezers+toward+molecular+manipulation%3A+tailoring+plasmonic+nanostructure%2C+light+source%2C+and+resonant+trapping%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Phys.+Chem.+Lett%22%5BJournal%5D)">Plasmonic optical tweezers toward molecular manipulation: tailoring plasmonic nanostructure, light source, and resonant trapping.</a> J. Phys. Chem. Lett. 5 (17), 2957-2967 (2014).</li>
<li>Pang, Y., Gordon, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Optical+trapping+of+a+single+protein%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Lett%22%5BJournal%5D)">Optical trapping of a single protein.</a> Nano Lett. 12 (1), 402-406 (2012).</li>
<li>Tsuboi, Y., et al. <a target="_blank" href="http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/jz100659x">Optical trapping of quantum dots based on gap-mode-excitation of localized surface plasmon.</a> J. Phys. Chem. Lett. 1, 2327-2333 (2010).</li>
<li>Shoji, T., et al. <a target="_blank" href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/23586869">Permanent fixing or reversible trapping and release of DNA micropatterns on a gold nanostructure using continuous-wave or femtosecond-pulsed near-infrared laser light.</a> J. Am. Chem. Soc. 135 (17), 6643-6648 (2013).</li>
<li>Grigrenko, A. N., Roberts, N. W., Dickson, M. R., Zhang, Y. <a target="_blank" href="http://www.nature.com/nphoton/journal/v2/n6/abs/nphoton.2008.78.html">Nanometric optical tweezers based on nanostructured substrates.</a> Nat. Photonics. 2, 365-370 (2008).</li>
<li>Righini, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nano-optical+trapping+of+rayleigh+particles+and+escherichia+coli+bacteria+with+resonant+optical+antennas%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Lett%22%5BJournal%5D)">Nano-optical trapping of rayleigh particles and escherichia coli bacteria with resonant optical antennas.</a> Nano Lett. 9 (10), 3387-3391 (2009).</li>
<li>Chen, K. Y., Lee, A. T., Hung, C. C., Huang, J. S., Yang, Y. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Transport+and+trapping+in+two-dimensional+nanoscale+plasmonic+optical+lattice%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Lett%22%5BJournal%5D)">Transport and trapping in two-dimensional nanoscale plasmonic optical lattice.</a> Nano Lett. 13 (9), 4118-4122 (2013).</li>
<li>Berthelot, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Three-dimensional+manipulation+with+scanning+near-field+optical+nanotweezers%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Nanotechnol%22%5BJournal%5D)">Three-dimensional manipulation with scanning near-field optical nanotweezers.</a> Nat. Nanotechnol. 9 (4), 295-299 (2014).</li>
<li>Chen, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Enhanced+optical+trapping+and+arrangement+of+nano-objects+in+a+plasmonic+nanocavity%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Lett%22%5BJournal%5D)">Enhanced optical trapping and arrangement of nano-objects in a plasmonic nanocavity.</a> Nano Lett. 12 (1), 125-132 (2011).</li>
<li>Wang, K., Schonbrun, E., Steinvurzel, P., Crozier, K. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Trapping+and+rotating+nanoparticles+using+a+plasmonic+nano-tweezer+with+an+integrated+heat+sink%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Commun%22%5BJournal%5D)">Trapping and rotating nanoparticles using a plasmonic nano-tweezer with an integrated heat sink.</a> Nat. Commun. 2, 469(2011).</li>
<li>Byun, D., Cho, S. J., Kim, S. <a target="_blank" href="http://iopscience.iop.org/article/10.1088/0960-1317/23/12/125010">Fabrication of a flexible penetrating microelectrode array for use on curved surfaces of neural tissues.</a> J. Micromech. Microeng. 23, 125010(2013).</li>
</ol>

Os autores não têm nada a revelar.

O cabo SMF foi inserida no orifício do cabo de SMF no circuito integrado, tal como mostrado no ponto rectangular da Figura 6a. Uma vez que o orifício do cabo SMF é maior do que o diâmetro do cabo, cola epóxi foi usado para selar a abertura para bloquear o vazamento da solução de partículas que flui. Antes da aplicação da cola epoxi, o bloco ouro e borda cabo deve ser alinhado coaxialmente à mão usando um microscópio. Embora seja ideal para a extremidade do cabo inserido e o nanohole para ser alinhado co...

A capacidade para manipular objectos microescala é uma característica indispensável para muitas experiências de micro / nano. manipulações de contacto directo pode danificar os objectos manipulados. Liberando os objetos anteriormente detidas também é um desafio por causa de problemas stiction. Para ultrapassar estes problemas, vários métodos indirectos usando fluídica 1, 2 eléctrico, magnético 3, ou forças fotónicas 4, 5, 6, 7, 8, têm sido propostos. Pinças plasmonic que usam forças fotônicos são baseados na física de extraordinárias realce campo várias ordens maiores do que a intensidade incidente 9. Este melhoramento campo extremamente forte permite que o aprisionamento de nanopartículas extremamente pequenas. Por exemplo, tem sido demonstrado para imobilizar e manipular nanoescalaobjectos, tais como partículas de poliestireno 7, 10, 11, 12, 13, 14, 15 cadeias de polímeros, proteínas 16, quantum dots 17, e as moléculas de ADN 8, 18. Sem pinças plasmonic, é difícil para as nanopartículas de armadilha porque eles desaparecem rapidamente antes de serem eficazmente examinados ou porque elas são danificadas devido à alta intensidade do laser. Muitos estudos plasmonic têm usado várias estruturas de ouro em nanoescala. Podemos categorizar as estruturas de ouro como saliente tipos nanodisk 12, 13, 14, 15, 19 <s-se&gt;, 20, 21 ou suprimidos tipos nanohole 7, 8, 10, 11, 22, 23. Em termos de conveniência de imagiologia, os tipos nanodisk são mais adequados do que os tipos nanohole porque, para estes últimos, os substratos de ouro podem obstruir a vista de observação. Além disso, a retenção ocorre plasmónico perto da estrutura plasmónico e faz observação ainda mais difícil. Para o melhor de nosso conhecimento, trapping plasmonic em tipos nanohole só foi verificada através de sinais de espalhamento indiretos. No entanto, há observações diretas de sucesso, como imagens microscópicas, foram relatados. Alguns estudos têm descrito a posição de partículas retidas. Um tal resultado foi apresentado por Wang et al. Eles criaram um pilar de ouro sobre um substrato de ouro e observou o partigo movimento utilizando um microscópio de fluorescência 24. No entanto, isto só é eficaz para monitorizar os movimentos laterais não na direcção paralela ao eixo do feixe. Neste artigo, apresentamos novos procedimentos de design microchip e fabricação fluídicos. Usando este chip, que demonstram o controlo de partículas plasmonically presos, tanto em direcções paralelas e ortogonais ao nanoestrutura plasmónico. Além disso, nós medimos a força máxima da partícula imobilizada através do aumento da velocidade do fluido para encontrar a velocidade de inflexão no microchip. Este estudo é único porque a maioria dos estudos sobre pinças plasmonic não pode mostrar quantitativamente as forças de captura máximos utilizados nas respectivas montagens experimentais.

<table><tbody><tr><td>Fotorresistente negativo&nbsp;</td><td>MicroChem</td><td>SU-8 2075</td><td></td></tr><tr><td>Revelador</td><td>MicroChem</td><td>SU-8 Revelador</td><td></td></tr><tr><td>Fotorresistente positivo&nbsp;</td><td>Merck Ltda.</td><td>AZ GXR-601</td><td></td></tr><tr><td>AZ Fotorresistente Desenvolvedores</td><td>Merck Ltd.</td><td>AZ 300 MIF</td><td></td></tr><tr><td>HMDS</td><td>Merck Ltd.</td><td>Alinhador de Promotor de Adesão</td><td></td>AZ</tr><tr><td>Sistema Midas MDA</td><td>400M</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Máquina de plasma atmosférico&nbsp;</td><td>Processo Atmosférico Plasma Co.</td><td>IDP-1000</td><td></td></tr><tr><td>Polidimetilsiloxano (PDMS)</td><td>Dow Corning</td><td>Sylgard 184 A/B</td><td></td></tr><tr><td>Lâminas de teste revestidas de ouro</td><td>EMF Co.</td><td>TA124(Ti/Au)</td><td></td></tr><tr><td>Au etc.</td><td>Transene Inc.</td><td>TFA</td><td></td></tr><tr><td>Ti etchant&nbsp;</td><td>Transene Inc.</td><td>Lente objetiva TFT</td><td></td></tr><tr><td>40X&nbsp;</td>Lente objetiva de imersão em água <td>40X DIN</td><td></td>60X da <td>Edmund Optics</td></tr><tr><td>&nbsp;</td><td>Laser</td> incidente de fibra óptica <td>Olympus LUMPLFLN 60XW</td><td></td></tr><tr><td>&nbsp;</td><td>Acoplador IPG Photonic</td><td>YLR 10</td><td></td></tr><tr><td>SMF</td><td>Thorlabs</td><td>MBT612D/M</td><td></td></tr><tr><td>Seringa microbomba</td><td>Harvard</td><td>PC2 70-4501</td><td></td></tr><tr><td>Microscópio fluorescente&nbsp;</td><td>Olympus</td><td>IX-51</td><td></td></tr><tr><td>Sistema de plasma</td><td>Femto Science Inc</td><td>CUTE-MPR</td><td></td></tr></tbody></table>

plasmonic captura e liberação de nanopartículas em um ambiente de monitoramento

Plasmonic Trapping and Release of Nanoparticles in a Monitoring Environment

pinças plasmonic usar polaritons plasmon de superfície para confinar objetos em nanoescala polarizáveis. Entre os vários modelos de pinças plasmonic, apenas algumas partículas podem observar imobilizadas. Além disso, um número limitado de estudos têm medido experimentalmente as forças exertable sobre as partículas. Os desenhos podem ser classificadas como do tipo nanodisk saliente ou do tipo nanohole suprimida. Para este último, a observação microscópica é extremamente desafiador. Neste trabalho, um novo sistema de pinça plasmónico é introduzida para monitorizar partículas, tanto em direcções paralelas e ortogonais ao eixo de simetria de uma estrutura nanohole plasmónico. Este recurso permite-nos observar o movimento de cada partícula perto da borda do nanohole. Além disso, podemos estimar quantitativamente as forças de captura máximos, utilizando um novo canal fluídico.

O processo de fabricação do microcanal e ouro nanohole placa PDMS é mostrado nas Figuras 1 e 2. O método de combinar as duas partes e o microchip real é mostrada na Figura 3. O PDMS foi cortada para revelar o interior do canal a partir do lado da micropastilha. No entanto, foi difícil de observar as partículas que fluem no canal, devido à rugosidade da superfície do plano de corte. Assim, introduzimos o método de revestimento PDMS para r...

Um processo de fabricação microchip, que incorpora uma pinça plasmonic é apresentado aqui. O microchip permite a imagiologia de uma partícula preso para medir as forças máximas de armadilhagem.

Plasmonic captura e liberação de nanopartículas em um ambiente de Monitoramento

Plasmonic tweezers use surface plasmon polaritons to confine polarizable nanoscale objects. Among the various designs of plasmonic tweezers, only a few ...

O objetivo geral deste experimento é monitorar partículas em duas dimensões, paralela e ortogonal ao eixo simétrico de uma estrutura de nanoporos plasmônicos, e estimar quantitativamente a força máxima de aprisionamento do sistema. Este método pode ajudar a responder questões nas ciências da vida relacionadas ao desenvolvimento rápido de imunoensaios, aprisionamento de células e bactérias, análise de lipossomos e estudos de liberação de fármacos por nanopartículas. A principal vantagem desta técnica é que ela permite o monitoramento do movimento da partícula em duas dimensões, uma ao longo do eixo do feixe laser e outra na direção ortogonal a ele.Para começar, fabrique o molde do microcanal usando técnicas padrão de fotolitografia e coloque a pastilha em uma placa de Petri com diâmetro de 150 milímetros. Em seguida, misture 10 partes da base de PDMS com uma parte do agente de cura e agite a mistura por dois minutos. Após a combinação, despeje 100 mililitros da mistura de PDMS sobre a pastilha.Coloque a placa de Petri em uma câmara de vácuo e aplique vácuo para remover quaisquer bolhas do PDMS. Em seguida, coloque a placa de Petri em uma estufa por duas horas a 80 graus Celsius para solidificar a solução de PDMS. Após esfriar, retire a placa da estufa, corte ao longo dos contornos do microcanal de PDMS com uma lâmina de barbear e desprenda-o do wafer.Em seguida, utilize um punch de biópsia de 1,5 milímetro para formar orifícios de entrada e saída de 1,5 milímetro em cada extremidade do microcanal de PDMS. Utilize um punch de 0,3 milímetro para fazer um orifício para o cabo de fibra óptica monomodo no centro do microcanal. Comece limpando uma placa de ouro comercialmente disponível, conforme descrito no protocolo de texto acompanhante.Em seguida, coloque a placa no spin coater e despeje 0,5 mililitros de hexametildissilazano sobre a placa de ouro. Faça a deposição por centrifugação da placa durante 40 segundos a 3000 RPM. A seguir, despeje 0,5 mililitros de um fotoresiste positivo sobre o hexametildissilazano depositado por centrifugação e realize uma nova centrifugação da placa por mais 40 segundos a 3000 RPM.Retire a placa do spin-coater e coloque-a em uma placa aquecedora por 90 segundos a 110 graus Celsius para pré-assar o fotoresiste. Em seguida, use fita adesiva para fixar a máscara de filme sobre a pastilha de vidro e posicione a placa de ouro pré-assada sobre o estágio do substrato. Exponha a amostra à luz UV por 4 minutos e meio para dissolver o fotoresiste e criar um retângulo de ouro com 400 mícrons de comprimento por 150 mícrons de largura.Em seguida, imerja a placa de ouro no revelador de fotoresina por um minuto para remover a fotoresina dissolvida. Então, enxágue a placa de ouro com água desionizada e seque-a usando gás nitrogênio. Mergulhe a placa de ouro no atacante de ouro por 45 segundos para remover a camada de ouro exposta.Em seguida, lave a placa de ouro com água desionizada e seque-a novamente usando gás nitrogênio. A seguir, mergulhe a placa no gravante de titânio por cinco segundos para remover o titânio exposto, depois, novamente, lave a placa de ouro com água desionizada e seque-a com gás nitrogênio. Remova o fotoresiste restante na placa de ouro mergulhando-a sequencialmente em acetona, metanol e, finalmente, em água desionizada, por três minutos cada.Enxágue a placa três vezes com água desionizada durante 10 segundos cada vez e, em seguida, seque a placa mais uma vez com gás nitrogênio. Em seguida, coloque a placa em uma placa aquecedora por três minutos a 120 graus Celsius para remover completamente qualquer umidade remanescente. Usando um feixe de íons focado, usine um nanofuro de 400 nanômetros no centro do bloco de ouro fabricado, conforme descrito no protocolo de texto complementar.Coloque o microcanal de PDMS e a placa de ouro em uma câmara de plasma. Trate as superfícies de contato por um minuto utilizando plasma de oxigênio. Fixe a placa de ouro na plataforma do substrato do alinhador.Em seguida, utilize a câmera no alinhador para localizar os centros do orifício do cabo SMF e do orifício no bloco de ouro, de modo que fiquem alinhados no mesmo eixo. Levante o estágio manual para unir as duas partes. A seguir, despeje dois mililitros de uma solução mista de PDMS em uma placa de Petri e realize o revestimento por centrifugação durante 30 segundos a 1000 RPM.Em seguida, pegue o microchip recortado e posicione a superfície que ficará sobre o microscópio na PDMS presente na placa de Petri. Coloque a placa de Petri no forno por uma hora a 80 graus Celsius para solidificar a solução de PDMS. Após o resfriamento, corte as bordas do microchip e da PDMS usando uma lâmina de barbear e, posteriormente, desprenda-o da placa de Petri.Primeiro, conecte uma lente objetiva de 40x ao suporte do microscópio no acoplador de cabo de fibra óptica monomodo. Em seguida, fixe o cabo de fibra óptica monomodo no grampo de fibra do acoplador. Alinhe o feixe de laser incidente para preencher a abertura traseira da lente objetiva.Em seguida, foque o feixe do laser no núcleo do cabo ajustando o estágio manual de três eixos acoplado ao acoplador. Meça a potência do laser antes da inserção na extremidade do cabo de fibra, pois o cabo de fibra fixo no microchip não pode ser destacado. Em seguida, insira a outra extremidade do cabo no orifício do cabo no microchip.Alinhe manualmente o cabo de fibra utilizando feedback visual, de modo que fique perpendicular ao bloco de ouro que contém o nanofuro. A extremidade do cabo de fibra inserido não deve entrar no microcanal, para que não obstrua o fluxo de fluido. Por fim, selar o orifício do cabo com cola epóxi para impedir o vazamento da solução de partículas em fluxo proveniente do espaço de 87,5 micrômetros entre o orifício do cabo e a capa do cabo de fibra óptica.Conecte uma seringa contendo uma solução de partículas de poliestireno com diâmetro de 100 nanômetros a uma microbomba de seringa. Em seguida, conecte tubos aos orifícios de entrada e saída do microchip. Uma vez conectados, ajuste a bomba de seringa para 20 micrômetros por segundo e injete a solução de partículas no microchip.Em seguida, ligue a lâmpada fluorescente e confirme que a partícula fluorescente pode ser observada no canal. Quando a solução de partículas sair pela saída do microchip, reduza a velocidade da bomba para 3,4 micrômetros por segundo. Então, ligue a fonte de laser para que ela emita o laser no nanofuro.Isso irá aprisionar a partícula fluorescente na borda do nanofuro. Por fim, aumente a velocidade do fluido em incrementos de 0,4 micrômetros por segundo controlando a microbomba até que a partícula aprisionada escape. Utilize esta informação para obter a força máxima de aprisionamento para cada intensidade do laser.É mostrada aqui uma versão ampliada da configuração do microcanal, indicando o alinhamento das peças e a localização do nanofuro. À medida que partículas fluorescentes de poliestireno de 100 nanômetros fluem através do microcanal, elas são aprisionadas pelo laser no nanofuro. Partículas não aprisionadas também são mostradas enquanto fluem passando pelo nanofuro, enquanto a partícula aprisionada permanece na posição.Uma vez que a velocidade do fluxo foi aumentada, a partícula aprisionada pôde escapar. Após várias práticas, os procedimentos podem ser realizados em cerca de 14 horas, se forem executados corretamente. Ao tentar este procedimento, é importante melhorar a rugosidade da superfície do tamanho do microchip do revestimento de PDMS.Após assistir a este vídeo, você deverá ter uma boa compreensão de como monitorar as partículas em ambas as direções paralela e ortogonal ao eixo simétrico de uma nanoestrutura plasmônica.

plasmonic-trapping-release-nanoparticles-monitoring

Research

JoVE Journal

Engineering

Engenharia

Pinças plasmonic e nanoestruturas de cristal fotônico são mostradas para produzir melhorias útil no controle da eficiência e orientação dos opticamente prendendo micro e nano-partículas.

Utilização de Nanoestruturas Cristal plasmônicos e Fotônica para Manipulação de Micro-e Nanopartículas melhorada

Os detalhes de instalação a seguir abordagem armadilhas de baixa potência óptica do dielétrico nanopartículas usando um duplo-nanohole no filme de metal.

Captura óptica de nanopartículas

Usamos rastreamento óptico de nanopartículas plasmonic para investigar e caracterizar os movimentos de organismos aquáticos de freqüência.

Analisando o movimento da Nauplius &#39;<em&gt; Artemia salina</em&gt; &#39;Por Optical Rastreamento de plasmônicos Nanopartículas

A escalabilidade e a resolução das técnicas convencionais de manipulação óptica são limitadas pela difração. Contornamos o limite de difração e descrevemos um método de transporte óptico de nanopartículas através de um chip usando uma superfície de ouro padronizada com um caminho de ressonadores plasmônicos em forma de C espaçados.

Fabricação e operação de uma Correia Transportadora Nano-óptica

Descrevemos um procedimento para interceptar opticamente micropartículas em nanoplasmonic lattice ótico.

Captura de Micro partículas em Lattice ótico Nanoplasmonic

Plasmônico nanorods ouro pode ser preso em líquidos e girado em frequências kHz usando Pinça óptica circularmente polarizada. Introdução de ferramentas de análise dinâmica Brownian e scatteringspectroscopy luz leva a um poderoso sistema para pesquisa e aplicação em inúmeros campos da ciência.

Construção e operação de um sistema de Motor controlado por luz ouro Nanorod Rotary

O presente protocolo descreve uma abordagem conveniente para integrar a captura óptica e a espectroscopia raman (SERS) melhorada pela superfície para manipular nanopartículas plasmônicas para detecção molecular sensível. Sem agentes agregadores, o laser de trapping monta nanopartículas plasmônicas para melhorar os sinais sers de analitos de alvo para medições espectroscópicas in situ .

Captura óptica de nanopartículas plasmônicas para caracterizações de espectroscopia raman aprimoradas na superfície de Situ

As pinças plasmônicas usam ressonância plasmônica de superfície localizada em nanoestruturas de ouro para capturar nanopartículas únicas, incluindo proteínas, dentro de um campo óptico em escala nanométrica. Mudanças no sinal espalhado revelam a presença de proteínas e dinâmica conformacional, permitindo o monitoramento sem modificações de fluoróforos ou amarração de superfície.

Monitoramento da dinâmica conformacional de proteínas únicas não modificadas usando pinças plasmônicas

Silício policristalino de película fina de células solares em vidro são fabricados pela deposição de boro e fósforo camadas de silício dopado seguido por cristalização passivação defeito, e metalização. Plasmonic luz aprisionamento é introduzido através da formação de nanopartículas de Ag na superfície da célula de silício tapado com um reflector difusa resultando em ~ reforço fotocorrente 45%.

Silício policristalino de película fina de células solares com plasmonic avançada Luz-caça com armadilhas

O sistema aqui descrito emprega uma armadilha óptica tradicional, bem como uma linha de captura óptica holográfica independente, capaz de criar e manipular múltiplas armadilhas. Isso permite a criação de disposições geométricas complexas de partículas de refração e ao mesmo tempo permitindo medições simultâneas de alta velocidade, de alta resolução da atividade de enzimas biológicas.

Construção de um microscópio de alta resolução com recursos de captura óptica convencional e holográfico

Aprenda a fabricar microchips com pinças plasmônicas para capturar e monitorar nanopartículas em duas dimensões. Este método permite medir forças de aprisionamento máximas com aplicações em imunoensaios e liberação de fármacos.

Plasmonic captura e liberação de nanopartículas em um ambiente de Monitoramento

Explorar mais vídeos