Name: Grande área varredura sonda Nanolitografia facilitada pelo alinhamento automatizado e sua aplicação para fabricação de substrato para estudos de cultura celular (Vídeo) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-06-12T13:30:00.000+00:00
Duration: 9 min 45 s
Description: Aprenda nanolitografia por sonda de varredura em grande área com alinhamento automatizado usando AFM e PDMS. Este método permite criar superfícies nanostruturadas para estudar interações célula-superfície e orientar o design de biomateriais.

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

Os autores reconhecem o apoio financeiro de uma variedade de fontes, incluindo a UK engenharia e Physical Sciences Research Council (concessão de árbitros. EP/K011685/1, EP/K024485/1) e uma bolsa de estudo de pós-graduação para JH; o Leverhulme Trust (RPG-2014-292); o fundo de apoio estratégico institucional do Wellcome Trust (105610/Z/14/Z); o British Council (216196834); e da Universidade de Manchester para uma Universidade de Manchester Research Institute (fundo de escorva da bomba UMRI) e uma bolsa de doutoramento presidencial para assistência técnica de SW. pelo Dr. Andreas Lieb (Nanosurf AG) é reconhecida também com gratidão.

<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>

O algoritmo de alinhamento e o software foram desenvolvidos por e são de propriedade, da Universidade de Manchester. Está disponível para download em http://www.click2go.umip.com/.

Este protocolo serve para fornecer aos usuários uma metodologia conveniente efectuar rapidamente nanolithographic padronização com alta uniformidade e tamanho controlável recurso sobre grandes áreas (cm2). Substratos estes nanopatterns de grande área de rolamento podem ser ainda mais elaborados para uma variedade de aplicações. Uma aplicação importante desta tecnologia é na geração de superfícies de nanofabricated para estudos de interação da pilha-superfície. Este relatório mostra alguns exemplos ilustrativos de cultura celular nesses materiais, demonstrando o controle da morfologia de hMSC por substratos nanofabricated.
O fator fundamental do presente protocolo é a automação do processo de alinhamento (etapa 4) que permite uma produção altamente uniforme e de alta produtividade de recursos em superfícies, até resolução nanoescala, que permite que o ritmo acelerado das experiências da cultura de pilha. A litografia de caneta de polímero realizada usando esse algoritmo de alinhamento é capaz de gerar recursos de nanoescala dentro de aproximadamente 30 min. A reprodutibilidade e a precisão do alinhamento automático e, portanto, a uniformidade das características padronizadas, é no entanto criticamente dependente na qualidade das matrizes sonda que são produzidos (passo 1 e 2). Falhas na sua elaboração que resultam em pontas de prova contundente, quebradas ou falta; como o ar aprisionado bolhas (passo 1.5) ou separação indevida das sondas do mestre (passo 1.8) pode resultar em alinhamento inexato e litografia de má qualidade.
Isso relatado método compartilha uma limitação em comum com outros métodos de alinhamento que dependem de reorientação de força. A determinação exata de quando os testes que estão em contacto com a superfície é limitada pela necessidade de contabilizar as vibrações de fundo causadas pelo ambiente e o movimento da fase de amostra. Em geral, os sensores têm uma sensibilidade de força no regime µN (2 µN neste caso), mas o algoritmo de alinhamento é projetado para apenas registar-se uma força pelo menos 490 µN como contato definitivo entre as sondas e a superfície, para evitar qualquer resul 'falsos positivos' Ting do ruído de fundo. 13 assim, esse método tende a produzir grandes recursos (1-2 µm) desde que as sondas deve estendeu uma distância grande sobre o z-eixo (com uma consequente força superior) para registrar o contato. Para compensar, características menores podem ser geradas, reduzindo o z-eixo distância percorrida durante a etapa de litografia (por exemplo, inserir a configuração de 'Preta' na etapa 5.2.3.2 como 3 µm em vez de 5 µm).
No entanto, mesmo com essa limitação, o algoritmo de automação é capaz de abordar um aspecto crítico na aplicação dos métodos da litografia de digitalização sonda de em paralelo, como alinhamento anteriormente era mais tempo impreciso e exigente etapa na implementação destas técnicas. Esta automação agora muda o passo limitante do processo de fabricação do alinhamento para a litografia escrevendo sozinho. Enquanto este protocolo demonstra a aplicação deste procedimento de alinhamento para o PPL, o quadro poderia ser aplicado a um número de técnicas SPL como lipid-DPN26 e litografia assistida por matriz27 , bem como o potencial futuro catalítico sistemas de sonda. 28

Progresso em nanotecnologia é dependente do desenvolvimento de técnicas capazes de nanoescala características em superfícies de fabricação eficiente e confiável. 1 , 2 no entanto, gerar tal apresenta-se em grandes áreas (vários cm2) confiável e no custo relativamente baixo é uma tarefa não trivial. A maioria das técnicas existentes, derivada da indústria de semicondutores, dependem de fotolitografia ablativa para fabricar materiais 'duras'. Mais recentemente, técnicas litográficas derivadas de microscopia de sonda (SPM) surgiram como uma abordagem conveniente e versátil para a prototipagem rápida de projetos de escala nanométrica. 3 técnicas baseadas em SPM são convenientemente e rapidamente ' escrever ' qualquer padrão definido pelo usuário. O mais conhecido destes é Nanolitografia dip-pen (DPN), pioneira por Mirkin et al.4 , onde uma sonda de varredura é usada como uma 'caneta' para transferir uma 'tinta' molecular para a superfície, produzindo características de uma forma análoga à escrita. Em condições ambientes, como uma sonda é verificada através de uma superfície as moléculas 'tinta' são transferidas para a superfície através de um menisco de água que se forma entre a sonda e a superfície (Figura 1). DPN permite, assim, a deposição de nanolithographic de uma vasta gama de materiais, incluindo materiais 'suaves', tais como polímeros e biomoléculas. 5 técnicas relacionadas usando sondas projetadas com canais para entrega fluida, diversas vezes referido como 'nanopipettes' e 'nano-canetas-tinteiro', também foram relatados. 6 , 7 , 8
O principal obstáculo para uma aplicação mais ampla da litografia SPM-derivado é a taxa de transferência, que requer um tempo excessivamente longo para áreas de centímetro-escala padrão com um único teste. Os primeiros esforços para abordar esta questão enfoca a paralelização de DPN baseada em cantilever, com 'one-dimensional' e 'bidimensional' matrizes de sonda (2D), sendo relatados para a litografia de áreas centímetro de tamanho. 5 , 9 no entanto, esses conjuntos de cantilever são produzidos através de métodos de fabricação relativamente complexa de várias etapas e são relativamente frágil. A invenção da litografia de caneta de polímero (PPL) abordou essa questão, substituindo os padrão SPM cantilevers com uma matriz 2D de sondas de elastômero macio siloxano ligada a uma lâmina de vidro. 10 esta configuração simples sonda diminui significativamente o custo e a complexidade de padronização de grandes áreas, abrindo Nanolitografia para uma ampla gama de aplicações. Essa arquitetura livre do cantilever também foi ampliada para duro-ponta macia-Primavera litografia,11 , que fornece um híbrido de apoio elastomérico macio com pontas de silicone duro dando resolução melhorada em comparação com os padrões produzidos utilizando macio Dicas de elastômero.
Um fator crucial na execução destas tecnologias matriz 2D é que a matriz da sonda deve ser exatamente paralela ao substrato de superfície para que quando é utilizada a litografia, todas as sondas entram em contacto com a superfície simultaneamente. Mesmo um pequeno desalinhamento pode causar uma grande diferença no tamanho do recurso de um lado da matriz para o outro, desde que algumas sondas virá em contacto com a superfície anterior durante a descida da matriz, enquanto outros entrarão em contato mais tarde ou não em todos. 12 alinhamento exato é especialmente importante com PPL devido a deformabilidade das sondas elastômero macio, onde as sondas entrar em contato com a superfície anterior serão compactadas, deixando uma pegada maior na superfície.
Os primeiros trabalhos na PPL empregado inspeção puramente visual para orientar o processo de alinhamento, usando uma câmera montada acima da matriz para observar a deformação das sondas piramidais, como eles foram postos em contacto com a superfície. 10 alinhamento foi julgado por observar de que lado das sondas entrou em contato com a superfície primeiro, em seguida, ajustar o ângulo e repetindo o procedimento de forma iterativa, até que a diferença de contato de cada lado da sonda foi indistinguíveis a olho. Como este procedimento de alinhamento baseia-se na inspeção visual subjetiva pelo operador, a reprodutibilidade é baixa.
Posteriormente, foi desenvolvida uma abordagem mais objetiva, que consiste de um sensor de força montado sob o substrato para medir a força aplicada ao contato das sondas na superfície. 12 alinhamento foi alcançado assim, ajustando os ângulos de inclinação para maximizar a força exercida, que indicou que todas as sondas foram simultaneamente em contato. Esse método mostrou que o alinhamento de 0,004 ° do paralelo de superfície era possível. Esta 'força gabarito nivelamento' agora foi implementado em sistemas totalmente automatizados em dois relatórios independentes. 13 , 14 tanto usar uma tríade de sensores de força montado sob o substrato ou acima a matriz e medir a quantidade de força exercida sobre o contato entre as matrizes de sonda e a superfície. Estes sistemas dão alta precisão, relatando desalinhamentos de ≤0.001 ° sobre uma escala de comprimento de 1 cm,14 ou ≤ 0.0003 ° 1.4 cm.13 estes sistemas de alinhamento automático também fornecem grandes economias em tempo operador e geral tempo levado para completar o processo de litografia.
Uma aplicação importante da elevado-produção fabricação superfície ativada por esta tecnologia é a geração de substratos de cultura de células. Agora está bem estabelecido que fenótipo celular pode ser manipulado, controlando a interação inicial entre células e características da superfície, e que este pode ser reforçada em nanoescala. 15 especificamente, digitalização métodos de litografia de sonda tem demonstrados ser um método fácil para produzir uma variedade de superfícies de nanofabricated para tais experiências de cultura de células. 16 por exemplo, superfícies apresentando padrões de escala nanométrica de monocamadas auto montadas e matriz extracelular proteínas modeladas pelo PPL e DPN foram usadas para estudar o potencial de materiais nano-modificado em material induziu a diferenciação de células-tronco. 17
Este protocolo descreve a utilização de um sistema de microscópio (AFM) de força atômica modificado que permite grande área PPL. Detalhamos a detecção de força usando vários sensores de força como meios de determinar a sonda-superfície contato, juntamente com um algoritmo que automatiza o processo iterativo de alinhamento. Functionalization subsequente desses padrões com a fibronectina de proteínas da matriz extracelular e a cultura de células-tronco mesenquimais humanas (hMSC) são descritos, como uma demonstração de superfícies PPL-fabricadas aplicado para cultura de células.

<table><tbody><tr><td>Equipment</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>FlexAFM montado em uma linha central motorizada de 5 (XYZ&Theta; &phi;) Estágio de tradução e goniômetro</td><td>NanoSurf</td><td>P40008</td><td></td></tr><tr><td>Software de controle AFM</td> Caneta de gravação <td>NanoSurf</td><td>C3000</td><td></td></tr><tr><td></td><td>Sigma-Aldrich</td><td>Z225568</td><td></td></tr><tr><td>Plasma Cleaner</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>Bomba de serviço de oxigênio seco econômico</td><td>Harrick plasma</td><td>PDC-OPE-2</td><td></td></tr><tr><td>Rotador de Tubo</td><td>Stuart</td><td>SB3</td><td></td></tr><tr><td>Dessecador a Vácuo</td><td>Thermo Fisher Scientific</td><td>5311-0250</td><td></td></tr><tr><td>Sistema de Purificação de Água Milli-Q</td> Gerador <td>de Umidade Modular ZRXQ015WW</td><td></td><td>Merck Millipore</td></tr><tr><td></td><td>proUmid</td><td>MHG32</td><td></td></tr><tr><td>Proline Plus Pipeta 100-1000 &micro; L</td><td>Sartorius</td><td>728070</td><td></td></tr><tr><td>Silicon masters</td><td>NIL Technology</td><td>feito sob medida</td><td></td></tr><tr><td>Microscópio de fluorescência instantâneo vertical</td><td>Olympus</td><td>BX51</td><td></td></tr><tr><td>Objetivas de microscópio</td><td>Olympus</td><td>10x e 60x UPlan FLN &infin;/-/FN 26.5</td><td></td></tr><tr><td>Microscópio vertical de campo brilhante</td><td>Leica</td><td>DM 2500M</td><td></td></tr><tr><td>Ultrasonicator</td><td>Ultrawave Ltda.</td>Planilha <td>U95</td><td></td></tr><tr><td>para registro e interpretação de resultados de alinhamento automatizado</td><td>Microsoft</td><td>Excel</td><td></td></tr><tr><td>Reagent</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>2-propanol</td> Microscópio <td>INFLAMÁVEL</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>34863</td></tr><tr><td>Sildes, Transparente, Moído</td><td>Thermo Fisher Scientific</td><td>451000</td><td></td></tr><tr><td>(7&ndash; 8% de copolímero de vinilmetilsiloxano)-dimetilsiloxano, terminado em trimetilsiloxi</td><td>Gelest</td><td>VDT-731</td><td></td></tr><tr><td>1,3,5,7-tetrametil-1,3,5,7-tetravinilciclotetrasiloxano</td><td>Gelest</td><td>SIT7900.0</td><td></td></tr><tr><td>Solução complexa de platina(0)-1,3-divinil-1,1,3,3-tetrametildisiloxano</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>479527</td><td>PREJUDICIAL, TÓXICO(</td></tr><tr><td>25&ndash; Copolímero de 35% de metilhidrossiloxano)-dimetilsiloxano, terminado em trimetilsiloxano</td><td>Gelest</td><td>HMS-301</td><td></td></tr><tr><td>Barco de pesagem 100 mL</td><td>Suprimentos de laboratório científico</td><td>BALI828</td><td></td></tr><tr><td>pipeta</td><td>Pasteur Appleton Woods</td><td>KS230</td><td></td></tr><tr><td>Placa de Petri</td><td>SARSTEDT</td><td>82.1473</td><td></td></tr><tr><td>Lâmina de barbear</td><td>Thermo Fisher Scientific</td><td>ST10-031T</td><td></td></tr><tr><td>Fita adesiva de carbono</td><td>ágar científico</td><td>AGG3939 ácido</td><td></td></tr><tr><td>16-mercaptohexadecanóico</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>448303-1G</td><td>PREJUDICIAL, TÓXICO</td></tr><tr><td>Etanol</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>34852</td><td>INFLAMÁVEL</td></tr><tr><td>Lâmina de microscópio revestida</td><td>de ouro Sigma-Aldrich</td><td>643203</td><td>Uma vez aberto, o ouro permanecerá reativo aos tióis por pelo menos 1 mês</td></tr><tr><td>Tioureia</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>T8656</td><td>NOCIVO, TÓXICO</td></tr><tr><td>Nitrato de ferro (III) nonahidratado</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>529303</td><td>PREJUDICIAL, TÓXICO</td></tr><tr><td>Ácido clorídrico</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>84415</td><td>NOCIVO, TÓXICO</td></tr> <tr><td>(11-Mercaptoundecil) hexa (etilenoglicol)</td> <td>Sigma-Aldrich</td><td>675105</td><td>NOCIVO, TÓXICO</td></tr><tr><td>Fibronectina do plasma humano</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>F0895</td><td></td></tr><tr><td>Nitrato de cobalto (II) hexa-hidratado</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>203106</td><td>NOCIVO, TÓXICO</td></tr><tr><td>Dulbecco' s Fosfato Tampolado Salino</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>D8537</td><td></td></tr><tr><td>MSCGM Meio de Crescimento de Células-Tronco Mesenquimais</td><td>Lonza UK</td><td>PT-3001</td><td></td></tr><tr><td>Células-tronco mesenquimais humanas</td><td>Lonza UK</td><td>PT-2501</td><td></td></tr><tr><td>Tripsina-EDTA</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>T4174</td><td></td></tr><tr><td>Heraeus Multifuge X1 Centrífuga</td><td>Thermo Fisher Scientific</td><td>75004210</td><td></td></tr><tr><td>Tubos de Centrífuga CELLSTAR</td><td>Greiner Bio-One</td><td>188261</td><td></td></tr><tr><td>Paraformaldeído</td><td>Fisher Scientific</td><td>P/0840/53</td><td>PREJUDICIAL, TÓXICO</td></tr><tr><td>Alexa Fluor 488 Faloidina</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>"Detergente" no manuscrito</td></tr><tr><td>VECTASHIELD Antifade Montagem Medium com</td><td>DAPI Vector Laboratories</td><td>H-1200</td><td></td></tr><tr><td>Anticorpo antifibronectina de coelho</td><td>Abcam</td><td>ab2413</td><td></td></tr><tr><td>Anticorpo secundário anti-coelho de cabra IgG (H + L), Alexa Fluor 594</td><td>Thermo Fisher Scientific</td><td>R37117</td><td></td></tr><tr><td>Albumina de soro bovino</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>A3912</td><td></td></tr><tr><td>Placa de 12 poços</td><td>Thermo Fisher Scientific</td><td>10253041</td><td></td></tr><tr><td>tecido T75 frasco de cultura</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>

grande área varredura sonda nanolitografia facilitada pelo alinhamento automatizado e sua aplicação para fabricação de substrato para estudos de cultura celular

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

Sonda de microscopia permitiu a criação de uma variedade de métodos para a fabricação de cima para baixo ('aditivo') construtiva das características de escala nanométrica. Historicamente, uma grande desvantagem de varredura de sonda litografia foi a intrinsecamente baixa taxa de transferência de sistemas da sonda única. Isto já foi abordado pelo uso de matrizes de várias sondas para habilitar Nanolitografia maior taxa de transferência. Para implementar tal Nanolitografia em paralelo, o alinhamento preciso de matrizes de sonda com a superfície do substrato é vital, para que todas as sondas fazem contato com a superfície simultaneamente quando padronização litográfica começa. Este protocolo descreve a utilização de litografia de caneta de polímero para produzir características da escala nanométrica sobre áreas centímetro de tamanho, facilitadas pelo uso de um algoritmo para o alinhamento rápido, preciso e automatizado de matrizes de sonda. Aqui, Nanolitografia de tióis em substratos de ouro demonstra a geração de recursos com alta uniformidade. Esses padrões são então acrescidos com fibronectina para uso no contexto dos estudos de morfologia de células de superfície-dirigido.

Para verificar se o alinhamento automático tinha sido bem sucedido, foram examinados os gráficos plotados a partir dos dados de alinhamento (na planilha da etapa 4.8). Onde o processo de alinhamento tinha sido bem sucedido as duas parcelas, correspondentes ao ângulo pelo qual o estágio de amostra tem sido inclinado ao longo dos eixos θ e φ, mostraram uma série de subindo e descendo os pontos de dados. Em cada um dos lotes, dois ajustes lineares dos pontos de dados mostraram um intersect bem-definidos "pico", indicando o máximo z-extensão e o ângulo correspondente no qual alinhamento foi alcançado (Figura 4A e 4B). Este processo é repetido quatro vezes (ou seja, duas vezes para cada eixo) e plotados como um conjunto de quatro coordenadas. A interseção de cada par de coordenadas, portanto, mostra os ângulos total ideal (Figura 4). 13 em casos onde o alinhamento não foi bem sucedido, pode-se observar que sua correspondente θ e φ ângulo parcelas não dá ataques linear de boa qualidade, ou não se interceptam (Figura 5). Tais alinhamentos falhados são tipicamente como resultado as matrizes sendo indevidamente aparadas ou montado no suporte da sonda (etapas 1.7, 1.8 e 2.2). Nestes casos, as matrizes foram descartadas e um novo preparado e montado (etapas 1 e 2), e o processo de alinhamento repetido (passo 4).
Alinhamento bem sucedido e a litografia com MHA por PPL, substratos de ouro estampados foram então fotografados usando microscopia de força lateral para examinar se o depoimento tinha ocorrido. Um exame de área maior da superfície impressa também foi conduzido por microscopia óptica de substratos após condicionamento do ouro não protegido pelo tiol depositado (Figura 6 e Figura 7). No entanto, os padrões gravados não podem ser usados para mais functionalization e só devem ser usados para confirmar a padronização em amostras representativas de um lote de substratos de superfície impressos. Se os padrões gravados mostram áreas em branco correspondente ao baias individuais (Figura 8), este resultado indica que a produção de matrizes de sonda não foi feita com sucesso, e que algumas sondas são danificados ou ausentes. Esta homogeneidade das sondas pode ser devido ao uso de um velho mestre onde o revestimento perfluorados desgastou fora (etapa 1.3), resultando em algumas sondas sendo arrancadas quando a matriz é separadoda do mestre. Nestes casos, deve ser usado um novo mestre. O resultado também pode ser devido à presença de ar bolhas preso entre o vidro de apoio e o mestre (passo 1.5), ou se a matriz de sonda não foi limpa separada do mestre após a cura (passo 1.8).
Imagens de microscopia fluorescente das superfícies fibronectina acrescida hMSCs incubadas foram também coletados (Figura 9). Em geral, todos os substratos foram estáveis dentro do ambiente de cultura em vitro e as células se adere e adaptaram a sua morfologia para os padrões impressos em caso de menor isolada 20x20 a variedade de recursos.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56967/56967fig1.jpg"> Figura 1. Representação esquemática da litografia de caneta de polímero mostrando tinta molecular transporte através de um menisco de água na ponta da sonda. (A) vista lateral e (B) superior vista da matriz de polímero caneta indicam que quando a matriz de sonda e o substrato de superfície são totalmente alinhadas, todas as sondas entrem em contacto com a superfície simultaneamente, resultando em litografia em paralelo. <a href="https://cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/56967/56967fig1large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56967/56967fig2.jpg"> Figura 2. Diagrama esquemático da litografia de polímero caneta conjunto cima (A) vista lateral expandido conjunto experimental onde a matriz preparada sonda é anexada para sondar o titular e montada para o scanner de AFM. O substrato é colocado no palco, abaixo da qual estão localizados os três força sensores. (B) uma representação da instrumentação montada, mostrando a cabeça de varredura AFM em relação à fase de amostra. Vista de (C) inferior mostrando a localização do sensor de força. <a href="https://cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/56967/56967fig2large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56967/56967fig3.jpg"> Figura 3. Representação esquemática representando o programa de espectroscopia para o procedimento de alinhamento. O scanner AFM é definido para mover as sondas em direção a amostra por uma distância de 10 µm dentro de 100 ms, realizada na posição para 250 ms, seguido de uma retração de 10 µm dentro de 100 ms e mantidos durante 250 ms na posição retraída. O movimento é então repetido durante todo o processo de alinhamento. <a href="https://cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/56967/56967fig3large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56967/56967fig4.jpg"> Figura 4. Gráficos ilustrando um alinhamento sucesso. Gráficos de posição de z contra os ângulos de inclinação (A) θ e φ (B) para um alinhamento bem sucedido, onde ● indica valores reais medidos e + indica o melhor encaixam com o método de mínimos quadrados. (C) gráfico de φ contra θ montado ângulos com os quatro pontos onde o z-posição máximo foi alcançado. O ponto de interseção marcado é o ângulo de inclinação ideal final em ambos os eixos. <a href="https://cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/56967/56967fig4large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56967/56967fig5.jpg"> Figura 5. Gráficos ilustrando um alinhamento malsucedido. Gráficos de posição de z contra os ângulos de inclinação (A) θ e φ (B) para um alinhamento malsucedido, onde ● indica valores reais medidos e + indica o melhor encaixam com o método de mínimos quadrados. (C) gráfico de φ contra θ montado ângulos com os quatro pontos onde o z-posição máximo foi alcançado. Não optima clara ou ponto de interseção são observados e, portanto, os ângulos de alinhamento ideal não são resolvidos. <a href="https://cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/56967/56967fig5large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56967/56967fig6.jpg"> Figura 6. Microscopia óptica ilustrativa e imagens de microscopia de força atômica de substratos de ouro que foram estampados com MHA as matrizes de PPL alinhados e então gravados. (A) e (B) são imagens de microscopia óptica sequencialmente ampliada dos padrões gravados; (C) é uma imagem de topografia AFM de uma grade única de padrões. <a href="https://cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/56967/56967fig6large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>
<img alt="Figure 7" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56967/56967fig7.jpg"> Figura 7. Imagens de microscopia óptica ilustrativos de substratos de ouro que foram estampados com MHA as matrizes de PPL alinhados e então gravados. (A) e (B) são imagens de microscopia óptica sequencialmente ampliada dos padrões jateados e (C) é uma imagem de ampliação inferior que mostra grande área padrões homogêneos. <a href="https://cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/56967/56967fig7large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>
<img alt="Figure 8" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56967/56967fig8.jpg"> Figura 8. Imagem de microscopia óptica ilustrativos de um substrato de ouro que foi desigual estampado com MHA e então gravado. Os padrões pretendidos (constantes o baixo-relevo) estavam repetindo grades de 20 linhas de ponto dispostas em 20 linhas, com cada duas linhas produzidas aumentando o z-extensão no eixo 1 µm (variando de 5 a-5 µm). Pode ser visto que em algumas áreas não padrões são gerados, devido à falta de sondas nesses locais. Nas áreas onde apenas duas linhas de pontos são produzidas, este resultado indica que a sonda está presente, mas não é da mesma altura como o pleno funcionamento de sondas, então único depósito apresenta quando a matriz é estendida para o completo z-distância do eixo. Nesta imagem, o contraste foi deliberadamente alterado para permitir a observação das áreas parcialmente impressas. <a href="https://cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/56967/56967fig8large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>
<img alt="Figure 9" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56967/56967fig9.jpg"> Figura 9. Imagens de microscopia de epifluorescência de hMSCs cultivadas sobre as matrizes de fibronectina modeladas por PPL. (A) e (B) são imagens de alta ampliação mostrando células individuais. (C) mostra um padrão de exemplo da matriz sem um aderente de fibronectina celular e (D) é uma imagem de campo largo das células cultivadas em um arranjo de grade (um esquema do padrão impresso também consta o embutimento). As células são coradas para mostrar a fibronectina (vermelho), F-Actina (verde) e núcleo (azul) de células. <a href="https://cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/56967/56967fig9large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>

Aqui nós apresentamos um protocolo para área ampla varredura sonda Nanolitografia habilitado pelo alinhamento iterativo de matrizes de sonda, bem como a utilização de padrões de litografia para estudos de interação da pilha-superfície.

Grande área varredura sonda Nanolitografia facilitada pelo alinhamento automatizado e sua aplicação para fabricação de substrato para estudos de cultura celular

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

Há uma grande necessidade de ferramentas convenientes para gerar recursos e objetos em escala nanométrica, particularmente no estudo de interações biológicas com materiais e superfícies nanoestruturados. Este protocolo permite a replicação rápida e homogênea de matrizes de proteínas em áreas em escala centimétrica com resolução em nanoescala. Isso nos permite estudar as interações das células-tronco mesenquimais nessas superfícies.Essas superfícies de modelo nos permitem examinar interações controladas entre variáveis específicas de materiais e células-tronco mesenquimais, fornecendo critérios fundamentais de design de materiais que informarão futuros projetos de biomateriais. Para iniciar o procedimento, misture bem os componentes do pré-polímero PDMS em um recipiente de pesagem. Desgaseifique a mistura em um dessecador a vácuo por 20 minutos ou até que todas as bolhas de gás tenham desaparecido.Em seguida, coloque o mestre de silício para a matriz PPL em uma placa de Petri de quatro centímetros. Despeje a mistura de pré-polímero PDMS desgaseificada sobre o mestre até que esteja totalmente coberto. Desgaseifique o PDMS cobrindo o mestre por mais cinco minutos.Durante a desgaseificação, trate uma lâmina de vidro com plasma de oxigênio por um minuto. Após a desgaseificação, coloque cuidadosamente a corrediça no PDMS com o lado tratado voltado para baixo. Pressione suavemente a corrediça no mestre de silício para remover o ar preso e garantir que uma camada uniforme de PDMS seja imprensada entre o mestre e a lâmina.Transfira a matriz PDMS imprensada para outra placa de Petri com o mestre de silício na parte inferior. Cure o PDMS em um forno a 70 a 80 graus Celsius por 24 a 48 horas. Em seguida, retire a matriz PPL curada do forno e deixe esfriar por 15 minutos.Use uma lâmina de barbear para aparar cuidadosamente o excesso de PDMS da parte traseira e das laterais da lâmina de vidro. Sopre os detritos soltos do PDMS com um jato de gás nitrogênio seco. É importante cortar o excesso de PDMS da parte traseira e das bordas da matriz para permitir um alinhamento preciso.Isso também ajuda o usuário a observar melhor as condições das sondas sob o AFM durante a litografia. Coloque uma lâmina de barbear no canto da matriz a uma profundidade de um milímetro e retire cuidadosamente a matriz do mestre de silício em um único movimento de elevação contínuo. Em seguida, corte e raspe cuidadosamente 0,5 milímetros do PDMS nas bordas da matriz com uma lâmina de barbear.Os usuários devem ter muito cuidado ao retirar as matrizes do mestre para garantir uma boa separação e evitar danos às sondas. Isso deve ser feito em uma ação única e suave, sem que as matrizes caiam de volta no mestre do silício. Trate a matriz PPL com plasmídeo de oxigênio por 30 segundos e, em seguida, jogue 20 microlitros de água deionizada na superfície da matriz.Se a água não se espalhar uniformemente por toda a matriz, repita o tratamento com plasma. Seque bem a matriz tratada com plasma e, em seguida, use fita de carbono dupla face para prender a matriz ao suporte da sonda de microscopia de força atômica. Monte o suporte da sonda no suporte cinemático AFM.Para pintar a matriz, aplique uma gota de 20 microlitros de uma solução de MHA de um milimolar em etanol na matriz, evitando o contato entre a ponta da pipeta e a superfície da matriz. Permita que a solução MHA se espalhe por todo o array. Aguarde o etanol evaporar.Monte o suporte da ponta de prova com a disposição de PPL no AFM, a seguir coloque uma carcaça do ouro no centro da fase da amostra do AFM. Fixe o substrato no lugar com fita adesiva. Para iniciar o alinhamento, execute o programa de configuração do controlador de platina para redefinir todos os eixos e ângulos para um ponto zero pré-calibrado.Use o console de controle do estágio X e do Y-linha central da amostra do AFM para mover a carcaça ao lugar desejado da impressão. Alterne a alavanca de liberação do estágio para liberar o estágio de amostra e ative os sensores de força. Deixe os sensores se equilibrarem por pelo menos 15 minutos e, em seguida, use o controlador do eixo Z para elevar o estágio da amostra até que a matriz esteja visualmente o mais próximo possível do substrato.Certifique-se de que a matriz esteja dentro de um milímetro do substrato. Em seguida, abra o programa de alinhamento automático. Preencha o passo angular, a distância do passo grosso e a distância do passo fino.Defina o caminho do arquivo de planilha e anexe o modelo de planilha. Abra então o software de controle do AFM e navegue à seção da espectroscopia. Configure a oscilação do eixo Z do cabeçote de varredura para estender 10 micrômetros em 100 milissegundos, segurar por 250 milissegundos, retrair 10 micrômetros em 100 milissegundos e segurar por 250 milissegundos.Inicie a oscilação do cabeçote de varredura e execute o alinhamento automatizado. Assim que o software indicar que o alinhamento foi concluído, encerre o processo de alinhamento. Inspecione o ajuste linear gerado automaticamente dos dados de alinhamento para determinar se o alinhamento foi bem-sucedido e para identificar os ângulos ideais gerais e, em seguida, eleve o estágio da amostra em incrementos de 500 nanômetros até que o contato entre a matriz e o substrato seja observado com a câmera de visão superior do AFM.Clique em Parar no software de controle AFM para retrair a matriz em 10 micrômetros. Para iniciar o processo de PPL, abra a seção da litografia do software de controle do AFM. Selecione o modo de operação de modulação Z e navegue até o padrão de litografia a ser importado.Preencha o tamanho do padrão a ser gerado. Defina o deslocamento de origem para 25 micrômetros nos eixos X e Y, selecione a posição Z absoluta de modulação, defina o instrumento para simplificar para duas camadas e defina os valores de preto e branco para cinco e cinco micrômetros negativos, respectivamente. Clique em OK para aplicar as configurações e fechar a janela.Abra o editor de camadas na janela de litografia e defina o tempo de pausa. Em seguida, abaixe a câmara de isolamento atmosférico no AFM e abra seu software de controle. Defina uma umidade relativa de 45% - uma temperatura de 25 graus Celsius e uma taxa de fluxo de troca atmosférica de 500 mililitros.Implemente as configurações e aguarde até que o nível de umidade desejado seja atingido. Em seguida, inicie a sequência litográfica. Após a conclusão da litografia, retraia o estágio em 500 micrômetros.Remova a câmara de isolamento atmosférico. Bloqueie o estágio de amostra para desativar os sensores de força. Por fim, remova o substrato do palco para visualização ou processamento posterior.O PPL foi usado para produzir padrões homogêneos em grande escala de grades finas ou imagens detalhadas. Os padrões foram visualizados para microscopia óptica por meio do condicionamento do ouro não protegido pelo tiol depositado. Padrões irregulares indicariam sondas danificadas ou ausentes.As matrizes MHA impressas em ouro com PPL foram funcionalizadas com fibronectina e incubadas com células-tronco mesenquimais humanas. As células individuais aderiram às matrizes funcionalizadas pela fibronectina, adaptando sua morfologia aos padrões quando necessário. Esta técnica PPL pode ser usada para depositar uma ampla gama de padrões de proteínas para experimentos de biologia celular.Um usuário proficiente pode gerar padrões como os mostrados em cerca de três horas. Lembre-se de que a preparação meticulosa da matriz é a chave para o sucesso. A técnica PPL é bastante genérica e pode ser usada para a deposição de compostos que variam de pequenas moléculas a polímeros e biomoléculas, abrindo caminho para uma variedade de estudos em química, biologia e ciência dos materiais.

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

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Bioengenharia

Este trabalho tem como objetivo instruir o leitor na operação de um sistema integrado de força atômica-microscópio óptico de imagem para a estimulação mecânica de células vivas em cultura. Um protocolo passo a passo é apresentado. Um representante conjunto de dados que mostra a resposta de células vivas ao estímulo mecânico é apresentado.

Resposta celular ao vivo para Estimulação mecânicas estudadas por Microscopia de Força Atômica e Óptica Integrada

Este vídeo demonstra imagens de ressonância plasmônica de superfície localizada para detectar secreções de proteínas de uma única célula. Usando uma configuração microfluídica e um chip de nanoestrutura plasmônica ligado a peptídeos, as mudanças na intensidade da luz refletida no ângulo de ressonância revelam interações com proteínas secretadas de uma única célula.

Ressonância plasmônica de superfície localizada para detectar secreções de proteínas de uma única célula

Neste protocolo, demonstramos a fabricação de substratos biomiméticos de cultura de células cardíacas feitos de dois materiais poliméricos distintos usando litografia de força capilar.  Os métodos descritos fornecem uma técnica escalável e econômica para projetar a estrutura e a função dos tecidos cardíacos macroscópicos para aplicações in vitro e in vivo.

Capilar Força Litografia de Engenharia tecido cardíaco

A nanoscopia de sonda coloidal pode ser usada em uma variedade de campos para obter informações sobre a estabilidade física e a cinética de coagulação de sistemas coloidais e auxiliar na descoberta de medicamentos e ciências de formulação usando sistemas biológicos. O método descrito fornece um meio quantitativo e qualitativo para estudar tais sistemas.

O exame quantitativo e qualitativo dos Interações partícula-partícula coloidal Usando Probe Nanoscopia

Relatamos um protocolo para combinar a metrologia atômica do Microscópio de Tunelamento de Varredura para padronização de superfície com Deposição Atômica Seletiva de Camada e Gravação de Íons Reativos. Usando um processo robusto envolvendo inúmeras exposições atmosféricas e transporte, nanoestruturas 3D com metrologia atômica são fabricadas.

Atomicamente rastreável Fabrication Nanostructure

A comunicação inter-celular é crítico para controlar várias actividades fisiológicas dentro e fora da célula. Este documento descreve um protocolo para avaliar a natureza espaço-temporal de secreção das células individuais. Para conseguir isso, uma abordagem multidisciplinar é usado que integra livre-label nanoplasmonic sentindo com imagens de células vivas.

A técnica de livre-Label para a imagem espaço-temporal do Secreções única célula

Um protocolo para produzir uma grande área de substrato nanopadronizado a partir de pequenos moldes nanopadronizados para estudo da modulação nanotopográfica do comportamento celular é apresentado.

Expansão Nanopatterned Substratos usar a técnica do ponto de Nanotopographical modulação do comportamento celular

Nós usamos um aberração corrigida digitalização microscópio eletrônico de transmissão para definir padrões de dígito nanômetros em dois feixes de electrões utilizado resiste: poli (metacrilato de metilo) e silsesquioxane de hidrogênio. Resistir a padrões podem ser replicados em materiais de alvo de escolha com fidelidade dígito nanômetros usando plasma gravura, a decolagem e resistir a infiltração por organometálicos.

Litografia de feixe de elétrons do nanômetro do dígito com uma aberração corrigida digitalização microscópio eletrônico de transmissão

Mostramos que a gravura da nanoarquitetura em dispositivos de microeletrodo intracortical pode reduzir a resposta inflamatória e tem o potencial de melhorar as gravações eletrofisiológicas. Os métodos descritos aqui descrevem uma abordagem para gravar nano-arquiteturas na superfície de microeletrodos intracortical de silício de haste única não funcionais e funcionais.

Litografia de feixe de íons focada para etch nano-arquiteturas em microeletrodos

Apresentamos um método para a aquisição de cursos de tempo de repórter fluorescência de células únicas usando matrizes micropatteradas. O protocolo descreve a preparação de matrizes unicelulares, a configuração e o funcionamento de microscopia de lapso de tempo de varredura de células vivas e uma ferramenta de análise de imagem de código aberto para pré-seleção automatizada, controle visual e rastreamento de cursos de tempo de fluorescência integrados por células por local de adesão.

Imagem de células vivas de matrizes unicelulares (LISCA) - uma técnica versátil para quantificar cinética celular

A inspeção de amostras em larga escala com resolução em nanoescala tem uma ampla gama de aplicações, especialmente para wafers semicondutores nanofabricados. Microscópios de força atômica podem ser uma ótima ferramenta para esse fim, mas são limitados por sua velocidade de imagem. Este trabalho utiliza matrizes de cantiléver ativas paralelas em AFMs para permitir inspeções de alto rendimento e em larga escala.

Microscopia de Força Atômica de Sonda Ativa com Matrizes Cantilever Paralelas Quattro para Inspeção de Amostras em Grande Escala de Alto Rendimento

Aprenda nanolitografia por sonda de varredura em grande área com alinhamento automatizado usando AFM e PDMS. Este método permite criar superfícies nanostruturadas para estudar interações célula-superfície e orientar o design de biomateriais.

Grande área varredura sonda Nanolitografia facilitada pelo alinhamento automatizado e sua aplicação para fabricação de substrato para estudos de cultura celular (Vídeo) | JoVE Journal

Grande área varredura sonda Nanolitografia facilitada pelo alinhamento automatizado e sua aplicação para fabricação de substrato para estudos de cultura celular

Explorar mais vídeos