Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove

Bioengineering

Hücre-malzeme Etkileşim Araştırmalar Nanogözenekli Altın Patterns mikroimalat

doi: 10.3791/50678 Published: July 15, 2013

Summary

Biz şablon baskı ve fotolitografi, hem de microfabricated desenleri kültür hücreleri yöntemleri ile micropattern nano altın ince filmler için teknikler hakkında rapor. Buna ek olarak, malzeme ve taramalı elektron ve floresan mikroskobu teknikleri kullanılarak kültürlenmiş hücrelerin morfolojisi karakterize etmek için görüntü analiz yöntemleri açıklanmaktadır.

Abstract

Nanometre onlarca özelliği boyutları ile nanoyapılar yakıt hücreleri, biyosensör, biyomedikal cihaz kaplamalar ve ilaç dağıtım araçları da dahil olmak üzere çeşitli teknolojileri, performansını geliştirmiştir. Bir nano ölçekli kendini montaj işlemi tarafından üretilen Nanogözenekli altın (NP-Au), geniş etkili yüzey alanı, yüksek elektrik iletkenliği ve katalitik aktivite sergileyen bir nispeten yeni bir malzemedir. Bu özellikler NP-Au bilimsel topluluk için çekici bir malzeme yaptık. NP-Au ile ilgili çalışmaların çoğu makro ölçekli örnekleri istihdam ve malzeme ve katalitik ve sensör uygulamaları temel bilim odaklanmak. Makro ölçekli örnekler biyomedikal cihaz da dahil olmak üzere minyatür sistemleri, NP-Au potansiyel sınırlar. Bu konuları ele için, başlangıçta sert yüzeylerde micropattern NP-Au ince filmler için iki farklı yöntem tarif. İlk yöntem, whil milimetre ölçekli NP-Au desenleri oluşturmak için elle üretilen şablon maskeler istihdame İkinci yöntem desen alt milimetre ölçekli desen havalanma fotolitografi kullanır. Np-Au ince filmler sıçramasına biriktirme işlemi ile elde edilir, onlar mikro içine basit entegrasyon böylece mükellef geleneksel imalat teknikleri, ile uyumludur. Bu sistemler yüksek etkili yüzey alanı, elektriksel iletkenlik ve altın-tiyol-esaslı yüzey bioconjugation gelen bu fayda elektrikle adresli biyosensör platformlar içerir. Bazı biyosensörler için önemli bir performans parametredir memeli hücreleri ile NP-Au etkileşimi ölçmek için hücre kültürü, immün ve görüntü işleme teknikleri anlatıyoruz. Burada gösterilen teknikleri çeşitli uzunluk-ölçeklerde ve biyosensörler, enerji depolama sistemleri ve katalizörler gibi birçok uygulamalarda platformlarda NP-Au entegrasyonu yardımcı olacağını bekliyoruz.

Introduction

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

1. Nanogözenekli Altın Fabrikasyon

  1. Piranha çözüm temiz yüzeyler
    1. Bir kristalizasyon tabağına ve ısı ° C bir ocak 65 karışım, 100 ml sülfürik asit (% 96) 25 ml hidrojen peroksit (% 30) ilave edilir. DİKKAT: sıvılar son derece korozif ve dikkatle ele alınması gerekir. Bu patlayabilir gibi harcanan çözüm, kapalı bir kapta muhafaza edilmemelidir.
    2. Yer aside dayanıklı forseps ve 10 dakika boyunca bunları temizlemek kullanılarak karışımın içine 3 inç mikroskop 1-inç. Küçük lamelleri toplu temizlik için bir porselen immün tekne kullanın. Önce çözüm içine daldırma için 30 saniye boyunca 10 W hava plazma küçük lamelleri tedavi.
    3. 3 dakika deiyonize (DI) su altında kristalleşme yemekleri temizlenmelidir örnekleri durulayın. Tüysüz havlu üzerinde azot silahla darbe-kuru örnekleri.
  2. Şablon maskesi (: milimetre ölçekli desenleri oluşturmak için bunu kullanın Yöntem 1) hazırlayın
    1. Biyopsi yumruklar ve / veya yumruk 250 mikron kalınlığında silikon elastomer levhalar yarı-sert plastik yüzey üzerinde bir neşter ile bölge dışarı insizyon. Azot silahla izopropanol ve kurutma 70% olarak işlenmiş elastomer yaprak temizleyin.
    2. Bir tüy bırakmayan temiz oda havlu üzerine delikli sac yerleştirin ve şablon bakan numune yüzeyi ile şablon üzerinde piranha-temizlenmelidir lamelleri hizalayın.
  3. Desen kalkış ışığa (Yöntem 2: alt milimetre ölçekli desenleri oluşturmak için bunu kullanın)
    1. Chuck iplik üzerinde piranha-temizlenir mikroskop lamı yerleştirin ve azot tabanca ile herhangi bir parçacık kapalı darbe. Plastik bir pipet kullanarak cam slayt üzerine yapışma organizatörü (hekzametildisilazan) 1.5 ml dağıtın. 30 saniye 5 sn ve 1.500 rpm 500 rpm arda slayt iplik organizatörü yayıldı. 7 dakika 115 ° C de bir ocak slayt pişirin ve 5 dakika soğumasını bekleyin.
    2. Cam slayt üzerine ışığa 4 ml (3-inç b dağıtmaky 1 inç). Yapıştırma promoteri için aynı protokol ile slayt iplik fotorezist yayıldı. 1.5 dakika 115 ° C de bir ocak ışığa pişirin ve 10 dakika soğumasını bekleyin.
    3. 15 saniye için bir saydamlık maskesi ile: UV ışığı ile ışığa kaplı slayt (22 mW / cm 2 yoğunluğu) Açığa. 1.5 dakika boyunca, 115 ° C 'de bir ocak üzerinde ışığa fırında ve 45 dakika boyunca bekleyin. En az 3,5 dakika için geliştirici olarak ışığa maruz çözülür. DI su ile iyice durulayın. Bir optik mikroskop altında geliştirilmiş modelleri kontrol edin.
  4. NP-Au ince filmler üretmek için Mevduat habercisi metaller
    1. Bağımsız altın, gümüş ve krom yatırabilirsiniz bir püskürtme makinesi haline örnekleri yükleyin. Metal birikimi başlamadan önce 25 mTorr argon işleme atmosferi altında 50 W 90 sn için örnekler sıçramasına temizleyin.
    2. 10 mTorr argon altında 300 W 10 dakika krom Sputter. 400 W un az 90 saniye altın Sputterder 10 mTorr argon. Altın gümüş kapatmadan önce kaynak yaklaşık 10 sn sıçramasına kapatın 100 W. 200 W ve Au güçte gümüş ile 10 dakika altın ve gümüş ortak sıçramasına kaynak sıçramasına.
  5. Habercisi metal micropatterns elde
    1. 20 sn Sonication 10 döngüleri ve döngüleri arasında 2 dakika duraklama için ışığa striptizci ~ 180 ml ışığa kaplı örnekleri sonikasyon. DI suyla yıkayın ve numuneler bir azot tabancası ile kurutun. Mikroskop altında metal kalıpları kontrol edin.
    2. Tevdi metal ortaya çıkarmak için iki cımbız kullanarak olmayan fotorezist kaplı örneklerinden elastomer şablon Peel.
  6. Isıl işlem ile Dealloy habercisi metal ve değiştirmek nano
    1. Nitrik asit (% 70) 170 ml 'si ile, 200 ml'lik bir cam kabın doldurun ve bir ocak üzerinde 55 ° C'de çözelti sıcaklığı korur. DİKKAT: nitrik asit son derece korozif ve uygun koruyucu ekipman ile ele alınmalıdır. Önce nitrik asit içine daldırma için 30 saniye boyunca 10 W hava plazma küçük lamelleri tedavi. Aside dayanıklı forseps kullanarak beher içine 3-inç mikroskop slaytlar yerinde 1 inç ve dealloy onlar 15 dakika. Küçük lamelleri toplu Bozunumu için bir porselen immün tekne kullanın.
    2. Arda taze DI su ile üç kez dolu iki bardak bunları daldırarak dealloyed örnekleri durulayın. DI su örnekleri Mağaza ve en az bir hafta boyunca her gün taze DI su ile su değiştirin. Kullanmadan önce tüysüz havlu üzerinde azot silahla darbe-kuru örnekleri.
    3. Hızlı bir termal işleme ekipmanları temiz bir silikon yonga üzerine örnekler yükleyin. 200 ° C ile 450 ° C ve yükselme oranı arasındaki için sıcaklık ayarlama ile 10 ° C / sn. Nitrojen altında, ortam 10 dakika için öngörülen sıcaklığa örnekleri Açığa. Odası soğumasını bekleyin (<100 ° C) ve örnekleri çıkarın. Alternatif olarak, yavaş yavaş termal treatm için ocak örnekleri yerent.

2. Hücre Kültürü

  1. Hücre kültürü için NP-Au örnekleri hazırlayın
    1. Yeri NP-Au polistiren yemekleri örnekleri ve 30 saniye boyunca 10 W hava plazma ile tedavi ve 24-iyi doku kültürü plakaları için örnekleri aktarın.
    2. Her kuyuya 500 ul komple kültür ortamında (% 10 fetal bovin serumu ve% 1 penisilin / streptomisin ile Dulbecco Modifiye Eagle Ortamı) ekleyin. 37 nemlendirilmiş bir inkübatör mağaza ° C ve hücreleri (<1 saat) tohum kadar% 5 CO 2.
  2. Koruyun, geçit ve tohum hücreleri
    1. Kültür ortamı ve hücreler 70% konfluent geçişi ile T75 şişeler ilgi hücreleri (bu durumda 3T3-NIH fibroblast veya fare astrositler) koruyun.
    2. Hücrelerin pasajlanmasını için, şişeyi ortam çıkarın, 10 ml fosfat ile iki kez yıkayın tuzlu su (PBS), hücreleri ayırmak (~ 5 dakika) kadar 1x tripsin / EDTA ve inkübe 2 ml tampon. 3 ml taze medya ekleyin ve3 dakika 1.200 rpm'de santrifüj. Süpernatant aspire ve 2 ml medya pelet askıya.
    3. Kuyuları ve tohum 25,000 hücre / 1 ml nihai hacim ile 2 cm 'lik bir yoğunlukta cam lameller üzerine hücrelerde harcanan ortam çıkarın. Örnekleri üzerinde hücre tek tip kaplama sağlamak için ileri-geri ve sağ-sol kültür plaka çalkalayın. Günlük teftiş ederken analizi kadar hücreleri inkübe edin.

3. Hücre ve Malzeme Analizi

  1. Hücre iskeleti ve çekirdekleri görselleştirmek için hücreleri leke
    1. Kuyulardan geçirdi ortamı çıkarın ve PBS ile iki kez hücreleri yıkayın. 15 dakika boyunca PBS içinde% 4 paraformaldehid hücreleri saptamak.
    2. % 1 sığır serumu albümini ile PBS içinde 300 nM, Alexa Fluor 488 falloidin arasında boyama çözeltisi hazırlayın.
    3. Iki kez PBS ile yıkayın hücreleri, ve 5 dakika boyunca 500 ul PBS% 0.1 Triton X-100, bunları geçirgenliği.
    4. PBS ile iki kez hücreleri yıkayın ve kuyu temizlemek için aktarabilirsiniz. Blot 50-20 dakika boyunca örnekleri ve karanlıkta mağaza üzerine 200 ul renk veren bir solüsyonun.
    5. PBS ve 5 dakika boyunca PBS içinde DAPI 3 nM karşı leke hücreleri yıkayın.
    6. PBS ile hücreleri yıkayın ve şeffaf tırnak cilası ile montaj medya ve mühür ile cam kapak slaytlar monte etmeden önce deiyonize su daldırma.
  2. NP-Au yüzeylerde NP-Au örnekleri ve hücre kültürlerinin görüntüler elde
    1. Resim NP-Au ikincil elektron dedektörü kullanılarak 10 kV elektron enerji az 50.000 X büyütme ile elektron mikroskobu (SEM) ile yüzeyler.
    2. Uygun filtre küpleri ile 10X büyütme ters bir floresan mikroskop kullanılarak numuneler üzerinde farklı noktalarda kompozit hücre görüntüler yakalayın.
  3. Süreç görüntüleri gözenek ve hücre morfolojisi belirlemek için
    1. ImageJ ve varsa her kanal bölünmüş Açık görüntüleri. 8-bit görüntüleri dönüştürmek, arka plan çıkarma ve medyan filtreleri Karşılaştır bunları düzeltmekng. El ile veya gözenekler (boşluklar) ve hücre gövdeleri / çekirdekleri vurgulamak için algoritmaları eşikleme yerleşik tarafından eşik ayarlayın.
    2. Birleştirilmiş gözenekleri veya hücre ayrı havza komutunu kullanın. Parçacık analiz parametreleri ayarlayın ve parçacıklar tarafından parçacıklar, ortalama alan ve yüzde kapsama sayısı ayıklamak için komutu çalıştırmak. Yüzde hücre kapsama ölçülmesi için hücre sayımı ve Phalloidin-lekeli hücre görüntüler için DAPI-lekeli hücre görüntüleri kullanın.
    3. Birden fazla görüntü toplu analizi gerçekleştirmek için dahil makro dosyaları değiştirin.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

Şekil 1,, kültür hücreleri np-Au desenleri oluşturmak nano miktarının, ve hücre morfolojileri karakterize dahil olmak üzere, büyük prosedür adımları açıklar. Şekil 2a'da gösterildiği gibi elastomer şablon (üst) altına resimlerde gösterildiği NP-Au desen oluşturmak için kullanılır. Şekil 2b, toplu işlem numuneler için porselen kap bir fotoğrafıdır. Şekil 2c, kaplama metal desen renk değişimi gösterir öncesi ve Bozunumu sonra. Gümüş kaplama (Bozunumu önce) gümüş zengin alaşım içeriği kaynaklanmaktadır. Bozunumu üzerine, filmin görünür bir turuncu-kahverengi renk tonu elde eder. Şekil 2d metal fotolitografik modelleme ile üretilen ince özelliklerini göstermektedir. Farklı gözenek morfolojisi, Şekil 3'te gösterildiği NP-Au film 9, termal işlenmesi suretiyle elde edilebilir. Kesitsel görüntüsü (Şekilure 3) film, filmin kalınlığı boyunca muntazam dealloyed olup olmadığını ortaya koymaktadır. SEM görüntüleri boşluklar (Kod 1) ile büyüklüğü ve yüzde kapsama belirlemek için ikili görüntüleri (Şekil 3 alt sıra) içine (eşiklenir) segmente olabilir. NP-Au yüzeyi üzerinde kültürlenmiştir yapışık murin astrosit bir hücre için temsili floresan görüntü Şekil 4 'de gösterilmiştir. Görüntünün bireysel kanallar hücre-malzeme etkileşimi analiz etmek için ikili görüntüler üretmek için bölünmüş ve parçalı olabilir. Parçalı hücresel çekirdeği görüntüleri hücre sayımı (Kod 3) için yararlı ise parçalı hücre iskeleti görüntüleri, hücre alanı ve yüzey kaplama (Kod 2) ölçülmesi için kullanılabilir. Şekil 5 NP-Au yapıların üretiminde yaygın hataları görsel bir özetidir , kötü film yapıştırma, gözenek olmaması ve aşırı ısıl işlem dahil olmak üzere.


Şekil 1. Önemli işlem adımları şematik gösterimi. Asit-temizlenmiş yüzeyler ya elle kesilmiş şablon maske veya photolithographically-desenli ışığa tabakası ile maskelenir. Altın ve gümüş hedefleri aynı anda maskeleri cam yüzeyler üzerine desen transferi bir gümüş-zengin altın alaşımı, oluşturmak için püskürtülür vardır. Alaşım modelleri nano altın (NP-Au) desenleri oluşturmak için nitrik asit dealloyed bulunmaktadır. Ilgi Hücreler numuneler üzerinde kültüre ve floresan hem biyolojik ve morfolojik özellikleri ayıklamak için taramalı elektron mikroskopları ile görüntülü. büyük rakam görmek için buraya tıklayın .


Şekil 2. Optik görüntü A (a) np-Au dizi (alt) üretir desen habercisi altın-gümüş alaşımlı, için kullanılan silikon şablon (üst);. (B) toplu işlem örnekler için porselen tekne, (c) tipik renk AuAg püskürtülür alaşımlı (üst) ve dealloyed filmi (alt) ve (d) altın-gümüş kaplama sırasında fotolitografik maskeleme tarafından üretilen yüksek çözünürlüklü NP-Au desenleri.

Şekil 3,
Şekil 3,. Np-Au SEM görüntüleri (üst sıra) ve açılan ortalama boşluk boyutu için kullanılan karşılık gelen segmente görüntüleri (alt sıra)nd yüzde geçersiz kapsama bölünmüş NP-Au örnek. SEM görüntüsü (sağ üst) Film kalınlığı boyunca homojen gözenek yapısı gösterir. büyük rakam görmek için buraya tıklayın .

Şekil 4,
Şekil 4. Bir f-aktin kompozit (yeşil) ve maviden yeşil kanal ve hücre sayısından yüzde hücre kapsama ayıklamak için bölümlenmiş çekirdeği (mavi) lekeli hücre görüntü,.

Şekil 5,
Şekil 5,. Tipik bir başarısızlık görüntüleri. (A) delaminasyon(b) alaşım yetersiz gümüş içeriği nedeniyle Bozunumu sonra gözenek olmaması,, ısıl işlem sıcaklığı çok yüksek olması nedeniyle ve NP-Au (c) tam sinterleme filmi krom yetersiz yapışkan tabaka nedeniyle Bozunumu sırasında.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

Biz mikro ve biyolojik çalışmalar bu filmlerin kullanımı genişletmek için micropattern NP-Au film için iki farklı teknikleri göstermek. Sıçramasına kaplama altın ve gümüş püskürtme Klasik imalat süreçleri ve alaşım bileşimi ve kalınlığı kolayca tek tek püskürtme tabancası güçleri değişen tarafından kontrol (altın ve gümüş hedefleri için) ve edilebilir ile uyumlu olarak, NP-Au desenleri oluşturmak için çok yönlü bir yöntemdir sırasıyla depozisyon süresi. Tipik NP-Au filmi 200 nm 2 mikron arasında değişir kalınlıkları. Biyopsi yumruklar ve neşter kullanılarak şablon yöntemi (Yöntem 1, Şekil 2a) fotolitografi ihtiyacını engellemeyi milimetre ölçekli desenleri oluşturmak için izin verir. Daha karmaşık şekilleri, programlanabilir bir lazer kesici tarafından üretilebilir. Uyumlu silikon elastomer şablon cam yüzeyler üzerine kendini yapışır, böylece maske ve artan desen çözünürlük altında metal birikimi önlemek. Ancak, daha küçük FŞablonun kalınlığı maske açıklıklarından tip metal çökeltme önler eatures (<1 mm), genellikle, bu yöntem ile üretmek zordur. Yüksek çözünürlük özelliği gerektiren uygulamalar fotolitografik desen (Yöntem 2, Şekil 2d) ile elde edilebilir. Fotolitografi ile desen aktarmak için şeffaflık maskeleri Birçok şirket (örneğin Çıkış Şehir, Bandon, OR) elde edilen ve en az istenilen özelliği boyutları ~ 20 mikron daha vardır krom cam maskeleri ekonomik alternatiflerdir olabilir. Uyumlu bir şablon üzerine metal kaplama bazen üniform olmayan stres üretimi nedeniyle substrattan Şablonun dekolmanı yol açar. Olağan olarak kenarlarında bir poliimid bant kullanılarak temel tabaka için şablon sabitleyerek Bu sorunu hafifletmek.

Örneğin dairesel lamelleri gibi küçük örnek, (12 mm çap) genellikle eden çalışmalarda kullanıldığında, porselen tekne gösterildiği (örneğin temiz, dealloy) birden küçük örnekler için uygun ve ekonomik demektir sunuyoruz. Numunelerin toplu işlem farklı örnekleri arasında üretilen nano bütünlüğü arttırır. Küçük örnekler havada depolanan ne zaman hidrofobik hale geldikçe, piranha içine çeker ya da çözüm Bozunumu zaman yüzer eğilimindedir. Gerektiren herhangi bir adım örnekleri sıvı dalmış için önce, plazma cam yüzey hidrofilik kılan ve yüzen sorunu gidermek için yardımcı olur (30 sn için 10 W) onları tedavi. NP-Au film üretiminde en yaygın sorun Bozunumu adımı sırasında delaminasyon olduğunu. Bu genellikle 21 Bozunumu sırasında ses daralma nedeniyle çekme stres birikimi atfedilir. Ayrılmasını önlemek amacıyla, bu NP-Au film ve alt tabaka arasında kuvvetli bir yapışma olması önemlidir. Bu, yeterince kalın bir krom (~ 150 nm) ve ara g elde edilireski katmanı (~ 200 nm). Şeffaf tabakanın arka tarafında bakıldığında tevdi filmler koyu gri ışık görünmelidir. Şekil 5a görüntülenen soyulmuş filmi, filmin arka gibi değil nasıl iyi bir örnektir - altın kaplama krom tabakası güçlü yapışma sağlamak için yeterince kalın olmadığını gösterir. Delaminasyon için bir başka neden kirli numune yüzeyi, bu nedenle metal çökeltilmesinden önce pirana-temiz yüzeyler için gereklidir. Buna ek olarak, herhangi bir kalıntı fotorezist cam yüzeyi üzerine yatırılır Metal güçlü yapışma engeller gibi ışığa, filmin saklamadan önce tam gelişmiş olduğundan emin olmak önemlidir.

NP-Au filmlerin termal tedavi gözenek morfolojisi (Şekil 3) değiştirmek için uygun ve kontrol edilebilir bir yöntemdir. Hızlı bir ısıl tavlama aleti ısıl işleme için arzu edilir olsa da, fırınlar ve ocak da kabul edilebilir sonuçlar üretir. To termal doz ve sıcaklık np-Au ve gözenek (Şekil 5c) ortadan kalkması sinterleme tam yol açabilir yüksek sıcaklıklarda (> 500 ° C) olarak, dikkatle izlenmelidir. Tevdi alaşım (en az% 60 gümüş,.% Olarak) yetersiz gümüş içeriği de gözenek oluşumu (Şekil 5b) önler.

Anılan NP-Au kaplı yüzeylerde uygun bir hücre kültürleri oluşturulması amacıyla, tamamen gözenekli ağ nitrik asit kalıntılarını çıkarmak için çeşitli su değişimi ile DI suyla örnekleri emmek için önemlidir. Bu hücrelerin ekim önce belirli bir hücre dışı matris (ECM), proteinleri ile yüzeylerin muamele edilmesi için gerekli olmamıştır ederken, plazma işleme ve ekim öncesi hücrelerin hücre kültür ortamı içinde örnekleri ıslatma büyük ölçüde hücre yapışması ve yaşayabilirliğini arttırdığı görülmektedir. Bu iyileştirme, ce serumdan en muhtemel yapışma proteinleri spesifik olmayan adsorpsiyon nedeniylenp-Au yüzeyine ll kültür ortamı. Serumsuz ortama ihtiyaç hücre kültürü şartları için, ECM moleküller (örneğin fibronektin) ile önceden tedavi NP-Au yüzey için gerekli olabilir.

Gözenek / geçersiz boyutu ve kapsamı, hem de hücre sayısı ve hücre kapsama, belirlemek için görüntü (Şekil 3 ve 4) ikili siyah-beyaz görüntülere dönüştürülmesi gerekir - süreci de segmentasyon olarak da bilinir. Bu kullanıcı önyargı eğilimli bir eşik gri değeri toplama gerektirir. Bu nedenle, görüntü işleme göre belirlenir mutlak değerler dikkatli rapor edilmelidir. Çalışmaların çoğu hücre ve nano farklı morfolojiler bir karşılaştırma gerektirir, bu nedenle, uzun analiz parametrelerini (örneğin eşik, parçacık büyüklüğü pencere) örnekleri boyunca tutarlı olarak, istatistiksel anlamlılık örnekleri arasında nispeten az sayıda ile elde edilebilir. Görüntü segmentasyonu önce de yararlı olurgörüntüleri pürüzsüz ve ImageJ dahili komutları (ya da daha özel bir sürümü, Fiji) kullanarak arka plan çıkarmak için. Biz toplu işlem birden çok görüntü için dahil makro (Ek Kod Dosyalar 1-3) parametrelerini ayarlamak.

Burada gösterilen teknikleri birden elektrot elektrofizyoloji için diziler, biyosensörler ve minyatür enerji depolama düzenleri dahil olmak üzere mikro, içine NP-Au entegre bilimsel topluluk yardımcı olacağını bekliyoruz. Buna ek olarak, yarı-kantitatif görüntü işleme yöntemleri malzeme ve yapışan hücreler arasındaki etkileşimi ile ilgili çalışmaların geniş bir aralığı için değerli olacaktır inanıyoruz.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Yazarlar çakışan mali ilgi var.

Acknowledgments

O. Kurtulus ve D Dimlioglu bir California Üniversitesi Laboratuar Ücretleri Araştırma Programı Ödülü 12-LR-237197 tarafından desteklenmektedir. P. Daggumati Bilimleri ve Mühendisliği (RISE) Ödülü California Davis Araştırma Yatırımların bir üniversite tarafından desteklenmektedir. CA Chapman Ulusal Need Arkadaş Grubu eğitim mezun Yardım Alanları Departmanı tarafından desteklenmektedir. Bu çalışma UC Lab Ücretler Araştırma Programı, UC Davis RISE ve Mühendislik start-up fonların UC Davis Koleji tarafından desteklenmiştir.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Gold target Lesker EJTAUXX403A2 Precursor to alloy for producing np-Au
Chrome target Lesker EJTCRXX353A2 Adhesive layer
Silver target Lesker EJTAGXX403A2 Precursor to alloy for producing np-Au
Porcelain boat Thomas Scientific 8542E40 Used for processing small samples
Nitric acid Sigma-Aldrich 43873 Used at 70% for dealloying
Sulfuric acid J.T Baker 7664-93-9 Used at 96% for piranha cleaning
Hydrogen peroxide J.T Baker 7722-84-1 Used at 30% for piranha cleaning
Biopsy punches Ted Pella 150xx Available in several sizes
Silicone elastomer sheets Rogers Corporation HT 6240 Available in several thicknesses
Hexamethyldisilazane Sigma-Aldrich 440191-100ML Used as adhesion promoter for positive resist
Microposit MF CD26 Shipley 38490 Positive photoresist developer
PRS 3000 J.T Baker JT6403-5 Positive photoresist stripper
Circular glass coverslips (12 mm) Ted Pella 26023 Used as substrate for metal patterns and cell culture
Glass slides (1 x 3 inch) Ted Pella 26007 Used as substrate for metal patterns
Kapton polyimide tape VWR 82030-950 Used for securing elastomer
Transparency masks Output City Used in photolithography http://www.outputcity.com/
Plasma cleaner Harrick Plasma PDC-32G Used for activating glass surfaces
Sputtering machine Kurt J. Lesker LAB18 Used for depositing metals

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Arico, A. S., Bruce, P., Scrosati, B., Tarascon, J. M., Van Schalkwijk, W. Nanostructured materials for advanced energy conversion and storage devices. Nature Materials. 4, 366-377 (2005).
  2. Roy, S., Gao, Z. Nanostructure-based electrical biosensors. Nano Today. 4, 318-334 (2009).
  3. Chen, C. L., et al. DNA-decorated carbon-nanotube-based chemical sensors on complementary metal oxide semiconductor circuitry. Nanotechnology. 21, 095504 (2010).
  4. Lu, J., Rao, M. P., MacDonald, N. C., Khang, D., Webster, T. J. Improved endothelial cell adhesion and proliferation on patterned titanium surfaces with rationally designed, micrometer to nanometer features. Acta Biomaterialia. 4, 192-201 (2008).
  5. Wagner, V., Dullaart, A., Bock, A. K., Zweck, A. The emerging nanomedicine landscape. Nat. Biotechnol. 24, 1211-1218 (2006).
  6. Weissmüller, J., Newman, R., Jin, H., Hodge, A., Kysar, J. Theme Article - Nanoporous Metals by Alloy Corrosion: Formation and Mechanical Properties. Materials Research Society Bulletin. 34, 577-586 (2009).
  7. Erlebacher, J., Aziz, M., Karma, A., Dimitrov, N., Sieradzki, K. Evolution of nanoporosity in dealloying. Nature. 410, 450-453 (2001).
  8. Okman, O., Lee, D., Kysar, J. W. Fabrication of crack-free nanoporous gold blanket thin films by potentiostatic dealloying. Scripta Mater. 63, 1005-1008 (2010).
  9. Seker, E., Reed, M., Begley, M. Nanoporous Gold: Fabrication, Characterization, and Applications. Materials. 2, 2188-2215 (2009).
  10. Biener, J., et al. Size effects on the mechanical behavior of nanoporous Au. Nano Lett. 6, 2379-2382 (2006).
  11. Senior, N., Newman, R. Synthesis of tough nanoporous metals by controlled electrolytic dealloying. Nanotechnology. 17, 2311-2316 (2006).
  12. Zielasek, V., et al. Gold catalysts: Nanoporous gold foams. Angew. Chem. Int. Ed. 45, 8241-8244 (2006).
  13. Wittstock, A., Biener, J., Bäumer, M. Nanoporous gold: a new material for catalytic and sensor applications. PCCP. 12, 12919-12930 (2010).
  14. Shulga, O., et al. Preparation and characterization of porous gold and its application as a platform for immobilization of acetylcholine esterase. Chem. Mater. 19, 3902 (2007).
  15. Shulga, O., Zhou, D., Demchenko, A., Stine, K. Detection of free prostate specific antigen (fPSA) on a nanoporous gold platform. The Analyst. 133, 319-322 (2008).
  16. Seker, E., et al. The fabrication of low-impedance nanoporous gold multiple-electrode arrays for neural electrophysiology studies. Nanotechnology. 21, 125504 (2010).
  17. Seker, E., Berdichevsky, Y., Staley, K. J., Yarmush, M. L. Microfabrication-Compatible Nanoporous Gold Foams as Biomaterials for Drug Delivery. Advanced Healthcare Materials. 1, 172-176 (2012).
  18. Okman, O., Kysar, J. W. Microfabrication of Nanoporous Gold. Nanoporous Gold: From an Ancient Technology to a High-Tech Material. 22, 69 (2012).
  19. Lee, D., et al. Microfabrication and mechanical properties of nanoporous gold at the nanoscale. Scripta Mater. 56, 437-440 (2007).
  20. Seker, E., et al. The effects of post-fabrication annealing on the mechanical properties of freestanding nanoporous gold structures. Acta Mater. 55, 4593-4602 (2007).
  21. Parida, S., et al. Volume change during the formation of nanoporous gold by dealloying. Phys. Rev. Lett. 97, 35504-35506 (2006).
Hücre-malzeme Etkileşim Araştırmalar Nanogözenekli Altın Patterns mikroimalat
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Daggumati, P., Kurtulus, O., Chapman, C. A. R., Dimlioglu, D., Seker, E. Microfabrication of Nanoporous Gold Patterns for Cell-material Interaction Studies. J. Vis. Exp. (77), e50678, doi:10.3791/50678 (2013).More

Daggumati, P., Kurtulus, O., Chapman, C. A. R., Dimlioglu, D., Seker, E. Microfabrication of Nanoporous Gold Patterns for Cell-material Interaction Studies. J. Vis. Exp. (77), e50678, doi:10.3791/50678 (2013).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
simple hit counter