Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
Click here for the English version

Bioengineering

Hücre Davranış Nanotopographical Modülasyon için nano Substratları kullanma Dikiş Tekniği Genişleyen

Published: December 8, 2016 doi: 10.3791/54840

Protocol

Bir EBL Kalıp PDMS Kalıpları 1. çoğaltma

  1. 29 Silikon kalıp fabricate
    1. Spin kat 200 ul polimetil metakrilat (PMMA), 1 dakika boyunca 2500 rpm'de 1 x 1 cm, silikon (Si) alt tabaka üzerinde çözelti ince bir film meydana getirmek üzere.
    2. 2 dakika boyunca 180 ° C'de Si alt-tabaka üzerinde PMMA filmi fırında.
    3. 300 MCU / cm2 bir alan dozunda odaklanmış bir elektron ışını ile PMMA film tasarlanmıştır nanopattern yaz.
    4. 80 saniye geliştirici PMMA nanopattern geliştirin.
    5. 10 kV, 0.5 mA emisyon akımı ve 0.5 a / sn'lik bir depozisyon oranının bir çıkış voltajı bir E-ışın demeti buharlaştırıcı kullanılarak kalınlığı 50 nm bir nikel tabaka ile PMMA nanopattern bırakın.
    6. 20 dakika boyunca, 80 ° C'de 20 mi çıkarıcı PMMA parçası kaldırın.
    7. Reaktif iyon aşındırma (RIE) Si substrat içine nanopattern istenen derinlik Si kalıp almak için.
      NOT: tetraklorohidreks Gaz karışımıafluoromethane (KF 4), 150 W, 400 W ve RIE bir güç indüktif olarak birleştirilmiş plasma (ICP) güçte / oksijen (O2) (% 90 /% 10), 560 nm'lik bir derinliğe kadar Si alt-tabakanın etch için kullanılır.
  2. Silanize Si kalıp
    1. 100 mm PS Petri kabı bir cam lamel Si kalıp koyun ve bir çeker ocak içinde bulunan cam bir kurutucuda aktarın.
    2. lamel 10 ul 1H, 1H, 2H, 2H-Perfluorooctyltrichlorosilane bırakın.
      Dikkat: 1H, 1H, 2H, 2H-Perfluorooctyltrichlorosilane cilt korozyon ve ciddi göz hasarına neden olabilir. Uygun kişisel koruyucu ekipman (KKE) giyin.
    3. Kısmen Petri kabı örtün.
    4. Si kalıp silanizasyondan tamamlamak için bir duman başlığı içinde, 5 saat boyunca vakum altında desikatörde tutun.
  3. PDMS ön-polimerin hazırlanması
    1. tek kullanımlık bir tartım kabı 10 gr PDMS reçine ve 1.05 g sertleştirme ajanı tartılır.
    2. Bir plastik kaşık kullanarak iyice PDMS prepolimeri karıştırın.
    3. daha berrak bir karışım görülmektedir kadar yaklaşık 20 dakika boyunca vakum altında plastik bir desikatör içinde PDMS prepolimer gaz çıkışına.
  4. PDMS kalıpları çoğaltmak
    1. 60 mm Petri kabındaki Silanlanmış Si kalıp koyun.
    2. Petri kabındaki Si kalıp üzerine PDMS prepolimeri dökün.
    3. tüm kabarcıklar kaybolur dek yaklaşık 10 dakika süreyle bir plastik desikatörde ve gazını Petri kabı yerleştirin.
    4. Bir ocak petri aktarın ve 4 saat 70 ° C'de PDMS prepolimeri tedavi.
    5. dikkatle cımbız kullanarak Si kalıp PDMS kalıp soyulabilir.
      Not: PDMS kalıplar bir haftaya kadar çevre şartlarında muhafaza edilebilir. Kür sonra, PDMS kalıplar 30 bazı çapraz bağlanmamış PDMS reçine molekülleri ve artık sertleştirme ajanı vardır. düşük molekül ağırlıklı moleküller yavaş yavaş nüfuz ve zaman içinde yüzeyde birikebilir. Bu PDMS yüzeyi 31 topografik ve mekanik özelliklerini etkiler. difFüzyon bir hafta içinde çok önemli değildir.

Büyük Bir, Tek Kalıp içine PDMS Kalıpları 2. Dikiş

  1. Adım 1.4 tekrarlayarak birden PDMS kalıplar hazırlayın.
    NOT: PDMS karışımın aynı miktarda aynı kalınlıkta PDMS kalıpları elde etmek için her zaman tartın.
  2. Böyle bir optik mikroskop altında nanogratings olarak anizotropik PDMS nanopatterns yönünü belirlemek ve bir marker kalem ile PDMS kalıp ters işaretleyin.
    NOT: Bu nanopillars izotrop nanotopography yönünü işaretlemek için gerekli değildir.
  3. Davlumbaz etanol ile Si substratı temizlemek ve basınçlı hava ile kurutun.
  4. Bir bıçak ile her PDMS kalıp desensiz alanları keserek.
    NOT: dikişli kalıp çevresine alınacaktır PDMS kalıplar için, başkaları ile temas halinde sadece desensiz alanlar kapalı kesilmiş olmalıdır.
  5. üzerinde nanopattern yüzü aşağı ile kesilmiş PDMS kalıp yerleştirinAyna Si substrat yan ve daha sonra yakın ama çevredeki kalıp (ler) temas etmeyen diğer kalıpları hizalayın.
  6. PDMS yapışkan tabakanın hazırlanması
    1. 0.5 mm kalınlıkta bir tabaka oluşturmak için temiz bir cam slayt (2.5 cm x 7.5 cm), 1 g PDMS prepolimer (1.05: 10: PDMS reçine ve sertleştirici oranı) karışımının gazı alınır Dökme.
    2. 3-5 dakika boyunca bir sıcak plaka üzerinde 100 ° C'de PDMS tabakanın fırında. katmanı dokunun ve katman kısmen değil tamamen tedavi olduğundan emin olmak için bir iğne kullanın.
      NOT: Kısmen tedavi PDMS sertleşmemiş PDMS prepolimer gibi akamaz, ancak tedavi PDMS ile karşılaştırıldığında yapışkan.
  7. hizalanmış PDMS kalıp ters PDMS katmanı yerleştirin ve hızlı bir şekilde bu derleme ters ve ocak transfer.
  8. PDMS yapışkan tabaka ve PDMS kalıpların ters arasında iyi bir temas sağlamak, ve 1 saat 100 ° C'de PDMS yapışkan tabakanın tedavi tertibatının üst kısmında bir metal bloğu kullanarak sıkıştırma kuvveti (5 kPa) uygulanır. <br /> Not: dikkatlice montaj eğimini önlemek için, metal bloğun konumunu ayarlamak.
  9. Metal bloğunu çıkarın ve Si alt tabakadan tek dikişli PDMS kalıp soyulabilir.

PS Yüzeyler üzerinde master Kalıp 3. Nesil

Not: cam slayt üzerinde immobilize dikişli PDMS kalıp PS plaka ya da çalışma nano substratlar üretilebilir olan PS ince film, bir ana kalıp oluşturmak için de kullanılabilir.

  1. PS plaka üzerinde bir ana kalıp oluşturmak
    1. PS tabak hazırlayın
      1. İki gün süre ile, 80 ° C'de vakumlu bir fırında PS pelet kurutulur.
      2. 230 ° C'de, bir pres makinesi önceden ısıtın.
      3. alttan üste doğru sırayla bir alüminyum plaka, bir politetrafloroetilen (PTFE) levha ve alüminyum ayırıcı birleştirin.
      4. 3 cm (L) x 3 cm (W) x 0.3 cm (H) bir kare açılışı ile alüminyum ayırıcı yük 3.5 g PS pelet.
        NOT: boşluk yaklaşık 0'dır.1 PDMS kalıp daha kalın cm ve bu yüzden son nano PS alt-tabaka, yaklaşık 0.1 cm kalınlığındadır.
      5. Alüminyum ayırıcı başka PTFE levha ve sonra başka bir alüminyum plaka koyun.
      6. pres makinesinde aksamını yerleştirin.
      7. 30 dakika boyunca 230 ° C 'de PS pelet ısıtın.
      8. 5 dakika montaj üzerinde bir sıkıştırma basıncı (0,1 Mpa) uygulayın.
      9. basıncı bırakın ve daha sonra montaj 0.5 MPa basınç basınç yeniden uygulayın.
      10. 1.5 MPa istenen basınç kadar 0.5 MPa'lık bir basınç artışı ile tekrarlayın Adım 3.1.1.9 ulaşılır.
      11. pres makinesinin ısıtıcı kapatın ve 1.5 MPa'lık bir sabit basınçta 70 ° C'nin altında soğumasını.
      12. takımını çıkarın ve PS levha yeniden nem girmesini önlemek için 80 ° C'de vakumlu bir fırında PS plaka saklayın.
    2. PS levha haline Nanoimprint dikişli PDMS kalıp
      1. bir alüminyum aralama PS plaka koyun3-inç Si gofret ayarlanır.
        Not: ara parçasının iç boyutları PS levha ile aynıdır, böylece PS levha doğru aralama uyar.
      2. 30 dakika boyunca 250 ° C'de bir sıcak plaka üzerinde PS levha ısıtın.
      3. Erimiş PS plaka üzerinde nanopatterns yüzü aşağı dikişli PDMS kalıp koyun.
        Not: PDMS kalıp bir tarafı birinci PS levha yüzeyi ile temas halinde yerleştirilir ve başka bir yan arayüzü, hava kabarcıklarının oluşumunu önlemek için PS yüzey ile temas halinde yavaş yavaş indirilir.
        Dikkat: ocak yüzeyi sıcak. nanoimprinting işlemi sırasında thermogloves kullanın.
      4. dikişli PDMS kalıp cam slayt bir alüminyum plaka koyun.
      5. Alüminyum levha metal bloklar kullanılarak bir sıkıştırma basıncı (12.5 kPa) uygulayın ve 3 dakika boyunca bekleyin.
        NOT: alüminyum levha eğik olmadığından emin olun.
      6. Kaldırın ve alüminyum plaka metal bloğunu değiştirin ve ben25 kPa basınç basınç arttırın.
      7. basınçla Adımı tekrarlayın 3.1.2.6 kPa 50 arttı.
        Not: Bu adım PDMS kalıp ve PS levha arasında sıkışan havayı kaldırmaktır.
      8. 15 dakika boyunca 50 kPa tutarlı basınç altında 240 ile 250 ° C arasında sıcak plaka sıcaklığı muhafaza edin.
      9. ocak gözünü kapatın ve tüm kurulum soğumasını.
        NOT: Bir fan soğutma sürecini hızlandırmak için kullanılabilir.
      10. PS levha dikişli PDMS kalıp kalkmasına dikkatle sıcaklığı 50 ° C'nin altında sonra metal blokları kaldırmak ve.
        NOT: PS alt-tabaka ters nanopatterns sahiptir ve çalışma PDMS tabakaları üretmek için bir mastar kalıp olarak kullanılabilir.
  2. PS ince film üzerinde bir ana kalıp oluşturmak
    1. PS ince film hazırlayın
      1. Bir çeker ocak içinde 10 mi toluen içinde 1 g PS çözülür.
        Dikkat: Toluen Cilt İrritatio neden olabilirn ve ciddi göz hasarı ve uzun süre veya tekrarlanan maruz kalmalar organlara zarar verebilir. Uygun PPE giyin.
      2. 1 dakika için 2500 rpm'de bir gofret 2-in spin-kaplama 1 mi PS solüsyon 1 mikron kalınlığında PS ince bir film meydana getirmek üzere.
      3. 3 gün boyunca bir davlumbaz Si gofret PS filmi ayarlayarak film toluen buharlaşır.
      4. gece boyunca 80 ° C'de bir vakum fırın içinde PS ince film tavlanması.
    2. Nanoimprint PS ince film üzerinde PDMS kalıp
      1. bir ocak yer almaktadır PS ince film üzerinde nanotopography yüzü aşağı dikişli PDMS kalıp koyun.
      2. PDMS kalıp cam tarafındaki metal blokları kullanarak PDMS kalıp 12 kPa basınç basınç uygulayın.
      3. 180 ° C sıcak plaka sıcaklığı artırmak ve 15 dakika için muhafaza.
        Dikkat: Erimiş PS filmi yağlayıcı olarak işlev görebilir. kaymasını metal blokları önlemek için dikkat edin.
      4. ocak gözünü kapatınve tüm kurulum soğumasını.
        NOT: Bir fan soğutma sürecini hızlandırmak için kullanılabilir.
      5. PS filmden dikişli PDMS kalıp kalkmasına dikkatle sıcaklığı 50 ° C'nin altına düştüğünde sonra metal blokları kaldırmak ve.
        NOT: nano PS filmi çalışma PDMS yüzeyler üretmek için bir ana kalıp olarak görev yapacak.

Hücre Davranış 4. Nanotopographical modülasyonu

Not: temsilci nanotopographies hücre yayma nanotopographical modülasyonu göstermek için İnsan epitel hücreleri kültür.

  1. Uygulamaya bağlı olarak Adım 3.1 veya 3.2 birinden oluşturulan master kalıp PDMS çalışma substratları Cast.
  2. Içi boş bir çelik kemer zımbası kullanılarak, belirli bir çok-çukurlu plaka (örneğin, 24-çukurlu plaka) konfigürasyonunu uyacak diskler içine nano PDMS substratlar kesti.
  3. o kuyuların içine PDMS diskleri yerleştirmek için cımbız kullanınFA çok-yuvalı plaka.
  4. % 70 etanol ve UV ışınlarına maruz kalma, 30 dakika boyunca, her kullanarak PDMS substratlar sterilize edin.
  5. 1x steril fosfat tamponlu tuzlu su (PBS) ile üç kez PDMS substratlar yıkayın.
  6. Kat, oda sıcaklığında 30 dakika boyunca hücre dışı matris proteini (yani, 20 ug / ml fibronektin) PDMS alt-tabakalar.
  7. 5 dakika boyunca PDMS alt tabakaları steril PBS ile üç kez, her durulama.
  8. % 10 cenin sığır serumu ile Dulbecco tadil edilmiş Eagle ortamı içinde, insan akciğer kanseri hücre A549 askıya alma ve hemasitometre kullanarak hücreleri sayın.
  9. Bir gün için% 5 CO2 içeren nemli bir atmosferde 37 ° C 'de PDMS substratlar ve kültür bunları 2,000 hücre / cm2 bir tohumlama yoğunluğunda hücreler plaka.
  10. PBS ile üç kez hücreleri yıkayın.
  11. 4 saat süreyle PBS içinde% 4 paraformaldehid ve% 2 gluteraldehit oluşan bir karışım içinde hücreleri saptamak ve bir CO2 kritik po kullanarak hücrelerin suyunuElektronik mikroskobik gözlem 29 tarama için int kurutma makinası.
    Dikkat: Paraformaldehyde ve glutaraldehit Ciddi derecede deri yanıkları ve göz hasarına neden olabilir. Bir kimyasal kaput İşlet ve uygun KKE giyerler.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

dikiş tekniği yüksek sadakat ile nano yüzeylerde geniş bir alanda üretebilir. Şekil 1a ve sırasıyla Si substrat PS plaka ve PS ince film dikişli PDMS kalıp aktarılan nanopatterns büyük alanı görüntülemek 1b. Orijinal EBL yazılı kalıbın (Şekil 1c) ve alt tabaka (Şekil 1d) çalışma nihai PDMS arasında karşılaştırma EBL yazılmış nanopatterns sadakatle çalışan alt tabakaya transfer edilebilir doğrulamaktadır. Çeşitli geometrisi ve boyutları Nanotopography hücre davranışını modüle edilmesi için kullanılabilir. A549, Şekil 2 de gösterildiği gibi, bir model hücreleri gibi bir adenocarcinomic bazal epitelyal hücre kuşağı, anizotropik nanogratings A549 hücreleri izotropik nanopillars görüntülemek kutuplu morfolojisi ile karşılaştırıldığında nanograting yönü boyunca hücrelerin uzayabilmesi.

nt "fo: keep-together.within sayfa =" 1 "> Şekil 1
Dikiş tekniği kullanılarak nano substratların geniş bir alanda 1. Üretimi Şekil. (A, b) sırasıyla, PS levha PS ince film transfer nanopatterns optik görüntüler. oklar dikişli PDMS kalıp çatlaklarda polimer zam göstermektedir. (C, d) EBL kalıp ve sırasıyla alt tabakayı çalışma nihai PDMS üzerinde nanopatterns SEM görüntüleri. Ölçek çubukları 1 mikron bulunmaktadır. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.

şekil 2
Şekil 2. A549 hücrelerinin yayılmasını hücre ile modüle edilmiş Nanotopographical. (A) çizgi genişliği 500 nm nanogratings, boşluk 500 nm ve yüksekliği 560 nm ve çap olarak 500 nm, (b) nanopillars, 450 nm kenardan kenara aralıkla ve yüksekliği 560 nm üzerinde büyümüş A549 hücreleri , sırasıyla. Ölçek çubukları 10 mikron bulunmaktadır. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Biz nano substratın geniş bir alana oluşturmak için basit, uygun fiyatlı, çok yönlü yöntem mevcut. sadakatle yüksek tanımlı nanopatterns genişletmek için, büyük ilgi birçok kritik adımlar dikkat edilmelidir. İlki birden PDMS kalıp Döşeme etmektir. PDMS kalıp desensiz alanlar kaldırılması gerekir. Ayrıca, kalıp yan duvarları kalıplar arasındaki boşlukları en aza indirmek için mümkün olduğunca dikey olarak mükemmel kesilmelidir. Toplu olarak, son dikiş kalıp içinde desensiz alanlarında kısmı azaltılabilir. İkinci olarak, bu PDMS kalıpların nano yüzeyi silikon substrat üzerinde herhangi bir bozulma olmadan uyumlu hale getirilmesi gerekmektedir. PDMS nano deforme eğilimli olduğundan, (PDMS kalıp ve silisyum yüzeyi arasında havanın tutulup kalması hem kaçının) yumuşak ve düzgün bir şekilde, silikon alt-tabaka bir ayna tarafına doğru nano yüzeyleri yerleştirmek önemlidir. PDMS kalıplar, ancak nei dokunmadan değil mümkün olduğunca yakın olarak aynı hizada olacakkalıpları ghboring da son dikiş kalıp desensiz kısmının en aza indirmek için. Aksi takdirde, dokundu nanoyapılar nanoimprinting sırasında deforme olacaktır. Üçüncüsü, PDMS kalıp kalınlığı partiden diğer partiye göre değişebilir ve böylece mükemmel PDMS döküm önce küçük Si kalıp tesviye her kalıp üniforma kalınlığı hale getirmenin yanı sıra kalınlık üniforma yapmak için kritik öneme sahiptir. PDMS kalıp boyunca kalınlığında değişiklik bir cam lam üzerine döküldüğünde tabaka PDMS ön-polimer (yapışkan) tabakanın kalınlığına ayarlanması ile telafi edilebilir olsa da, kalın bir ön-polimer tabakası sorunlu olabilir. ön-polimer kapiler kuvveti ile desenli yüzeye PDMS kalıplar arasındaki açıklıklara çekilir, ve sonuç olarak nanopatterns hasar olabilir. kalınlık değişimi EBL kalıptan döküm sırasında PDMS karışımın aynı miktarda hazırlanması ile en aza indirilebilir. Bunun bir sonucu olarak, bir ince PDMS ön-polimer tabakası kullanılabilir. Seçenek olarak ise, kısmen prepolyme sertleştirmeR tabakası viskozitesini artırmak ve böylece zam azaltılması ve sonunda nano yüzeylerin bir zararı ortadan kaldırır.

dikiş tekniği PDMS elastomerik doğası ile sınırlıdır. Yumuşak litografi ilke olarak, daha az 0.5 nm 18 çözünürlüğe ulaşabilir küçük, 32 nm 2 olarak ve özellik boyutları çoğaltmak için uygulanan olmasına rağmen genişliğine yüksekliğinin en-boy oranı çok olduğunda, nano ölçekli PDMS özellikleri kusursuz taklit edilemeyen yüksek (> 2) ya da (0.2 <) çok düşük. Nanofeatures boy oranı çok yüksek olduğu zaman daraltmak veya <0,2 oranında PDMS damgası 33 kullanıldığı zaman yeterli rahatlama neden olabilir. Ayrıca, birden fazla PDMS kalıplar sorunsuz için açıklıkların ve PDMS kalıp eksik kırpılması dikişli olamaz ve bu nedenle (örneğin nanogratings gibi sürekli nanopatterns özellikle de) desensiz ve yanlış hizalanmış alanları vardır. Arızalı küçük bir yüzdesi göz önüne alındığındaalan, toplam yüzey alanı üzerinde, dikiş tekniği hala nano yüzeylerde geniş bir alana üretmek için basit ve uygun fiyatlı bir yol sağlar. Buna ek olarak, dikiş kalıp polimerin alt-tabaka içine nanoimprinted olduğunda, erimiş polimer düzgün olmayan bir yüzey (Şekil 1a) sonuçlanan aralığın içine akar olabilir. pürüzlü yüzey zorlu hücresel veya moleküler biyolojik analizler için numune toplamak için yapar. mikrokanallar desenli alt tabaka karşı mühürlü zaman mikroakışkan uygulamalarda, zam da eksik sızdırmazlık neden olur. Pürüzlü yüzey problemi kolaylıkla film kalınlığı ayarlama ile zam en aza indirmek için polimer ince film tekniği uygulanarak çözülebilir (Şekil 1b).

dikiş tekniği genişlemesi için tanımlanmış bir ana kalıp ihtiyacı olsa da, bu tür adım ve flaş litografi ve bir roll-to-roll nanoimprinting lithogra gibi diğer tekniklerle karşılaştırıldığında basit ve uygun fiyatlıphy. dikiş tekniği sıcak tabak ve dikiş ve nanoimprinting sürecinde basınç kuvvetleri uygulayan bir yolu, ama pahalı değil ekipman gerektirmektedir. Ayrıca, dikiş işlemi ancak zorunlu bir temiz oda, temiz bir ortamda gerçekleştirilebilir.

dikiş tekniği de çok yönlüdür. geniş bir alana aynı nanopattern genişletme ek olarak, dikiş tekniği, çeşitli şekiller, boyutlar ve düzenlemelerin mikro- ve / veya nano ölçekli özellikleri oluşan kalıplar için de uygulanabilir. Bu bağlamda için mikro / nanotopographies bir kombinatoriyel kütüphane hücre topografya etkileşimlerini araştırmak için yüksek verimli bir platform sağlamak için inşa edilebilir. Bu basit, hesaplı ve çok yönlü dikiş tekniği potansiyel melez bileşenleri ile mikro / nano cihazlar oluşturmak için uzatılabilir.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
JEOL field emission SEM JEOL JSM-7600F EBL
E-beam evaporator Kurt J. Lesker Model: LAB 18 e-beam evaporator nickel deposition
Trion Minilock III ICP/RIE Trion technology Model: Minilock-phantom III
Press machine PHI Hydraulic Press Molde: SQ-230H
Spin coater Laurell Technologies Modle: WS-400A-6NPP-LITE
CO2 critical dryer Tousimis Modle: Autosamdri-815
Silicon wafer University Wafer 1080
Aluminum plates McMaster-carr 9057K123
Teflon sheets McMaster-carr 8711K92
100 mm Petri dish FALCON 353003
60 mm Petri dish FALCON 353004
Glass coverslip Fisher Scientific 12-542-B
Glass slide Fisher Scientific 12-550-34
Disposable weighing boats Fisher Scientific 13-735-743
Glass desiccator Fisher Scientific 02-913-360
Plastic desiccator Bel-Art Products F42025-000
Hotplate Fisher Scientific 1110049SH
Tweezer Ted Pella, inc. 5726
Blade Fisher Scientific S17302
Metal blocks McMaster-carr
Punch Brettuns Village Leather Craft Supplies Arch punch
Poly(methyl methacrylate) MicroChem 495 PMMA A4
PDMS Dow Corning Sylgard 184 kit
Polystyrene Dow Chemical Styron 685D
1H,1H,2H,2H-perfluorooctylmethyldichlorosilane Oakwood Chemical 7142
Developer MicroChem MIBK/IPA at 1: 3 ratio
Remover MicroChem Remover PG
Ethanol Fisher Scientific BP2818500
Toluene Fisher Scientific T324-500
Phosphate buffered saline Sigma Aldrich D8537
Dulbecco’s modified eagle medium Sigma Aldrich D5796
Fetal bovine serum Atlanta Biologicals S11550
Paraformaldehyde Electron Microsopy Science 15712-S
Glutaraldehyde  Fisher Chemical G151-1
Fibronectin Corning 356008
A549 cells ATCC ATCC CCL-185

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Silva, G. A., et al. Selective differentiation of neural progenitor cells by high-epitope density nanofibers. Science. 303 (5662), 1352-1355 (2004).
  2. Yim, E. K. F., Pang, S. W., Leong, K. W. Synthetic Nanostructures Inducing Differentiation of Human Mesenchymal Stem Cells into Neuronal Lineage. Exp. Cell Res. 313 (9), 1820-1829 (2007).
  3. Dalby, M. J., et al. The Control of Human Mesenchymal Cell Differentiation Using Nanoscale Symmetry and Disorder. Nat. Mater. 6 (12), 997-1003 (2007).
  4. Oh, S., et al. Stem Cell Fate Dictated Solely by Altered Nanotube Dimension. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 106 (7), 2130-2135 (2009).
  5. Brunetti, V., et al. Neurons Sense Nanoscale Roughness with Nanometer Sensitivity. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 107 (14), 6264-6269 (2010).
  6. McMurray, R., et al. Nanoscale Surfaces for the Long-term Maintenance of Mesenchymal Stem Cell Phenotype and Multipotency. Nat. Mater. 10 (8), 637-644 (2011).
  7. Yim, E. K. F., et al. Nanopattern-induced changes in morphology and motility of smooth muscle cells. Biomaterials. 26 (26), 5405-5413 (2005).
  8. Gerecht, S., et al. The Effect of Actin Disrupting Agents on Contact Guidance of Human Embryonic Stem Cells. Biomaterials. 28 (28), 4068-4077 (2007).
  9. Bettinger, C. J., Zhang, Z., Gerecht, S., Borenstein, J. T., Langer, R. Enhancement of in vitro Capillary Tube Formation by Substrate Nanotopography. Adv. Mater. 20 (1), 99-103 (2008).
  10. Thakar, R. G., Ho, F., Huang, N. F., Liepmann, D., Li, S. Regulation of vascular smooth muscle cells by micropatterning. Biochem. Biophys. Res. Commun. 307 (4), 883-890 (2003).
  11. Lee, M. R., et al. Direct differentiation of human embryonic stem cells into selective neurons on nanoscale ridge/groove pattern arrays. Biomaterials. 31 (15), 4360-4366 (2010).
  12. Moe, A. A. K., et al. Microarray with micro- and nano-topographies enables identification of the optimal topography for directing the differentiation of primary murine neural progenitor cells. Small. 8 (19), 3050-3061 (2012).
  13. Dang, J. M., Leong, K. W. Myogenic induction of aligned mesenchymal stem cell sheets by culture on thermally responsive electrospun nanofibers. Adv. Mater. 19 (19), 2775-2779 (2007).
  14. Dasgupta, N., et al. Thermal co-reduction approach to vary size of silver nanoparticle: its microbial and cellular toxicology. Environ. Sci. Pollut. Res. 23 (5), 4149-4163 (2016).
  15. Ranjan, S., et al. Microwave-irradiation-assisted hybrid chemical approach for titanium dioxide nanoparticle synthesis: microbial and cytotoxicological evaluation. Environ. Sci. Pollut. Res. 23 (12), 12287-12302 (2016).
  16. Deckman, H. W., Dunsmuir, J. H. Natural lithography. Appl. Phys. Lett. 41 (4), 377-379 (1982).
  17. Dalby, M. J., Riehle, M. O., Johnstone, H., Affrossman, S., Curtis, A. S. G. In vitro Reaction of Endothelial Cells to Polymer Demixed Nanotopography. Biomaterials. 23 (14), 2945-2954 (2002).
  18. Gates, B. D., et al. New approaches to nanofabrication: molding, printing, and other techniques. Chem. Rev. 105 (4), 1171-1196 (2005).
  19. Yin, Y., Lu, Y., Gates, B., Xia, Y. Template-Assisted Self-Assembly: A Practical Route to Complex Aggregates of Monodispersed Colloids with Well-Defined Sizes, Shapes, and Structures. J. Am. Chem. Soc. 123 (36), 8718-8729 (2001).
  20. Tada, Y., et al. Directed Self-Assembly of Diblock Copolymer Thin Films on Chemically-Patterned Substrates for Defect-Free Nano-Patterning. Macromolecules. 41 (23), 9267-9276 (2008).
  21. Cheng, J. Y., Rettner, C. T., Sanders, D. P., Kim, H. C., Hinsberg, W. D. Dense self-assembly on sparse chemical patterns: rectifying and multiplying lithographic patterns using block copolymers. Adv. Mater. 20 (16), 3155-3158 (2008).
  22. Colburn, M., et al. Step and flash imprint lithography: a new approach to high-resolution patterning. Proc. SPIE. 3676 ((Pt. 1, Emerging Lithographic Technologies III)), 379-389 (1999).
  23. Ahn, S. H., Guo, L. J. High-speed roll-to-roll nanoimprint lithography on flexible plastic substrates. Adv. Mater. 20 (11), 2044-2049 (2008).
  24. Vieu, C., et al. Electron beam lithography: resolution limits and applications. Appl. Surf. Sci. 164, 111-117 (2000).
  25. Nagase, T., Gamo, K., Kubota, T., Mashiko, S. Direct fabrication of nano-gap electrodes by focused ion beam etching. Thin Solid Films. 499 (1-2), 279-284 (2006).
  26. Juodkazis, S., et al. Two-photon lithography of nanorods in SU-8 photoresist. Nanotechnology. 16 (6), 846 (2005).
  27. Yang, Y., Leong, K. W. Nanoscale surfacing for regenerative medicine. Wiley Interdiscip. Rev. Nanomed. Nanobiotechnol. 2 (5), 478-495 (2010).
  28. Yang, Y., Kulangara, K., Sia, J., Wang, L., Leong, K. W. Engineering of a Microfluidic Cell Culture Platform Embedded with Nanoscale Features. Lab Chip. 11 (9), 1638-1646 (2011).
  29. Wang, K., et al. Nanotopographical modulation of cell function through nuclear deformation. Acs Appl. Mater. Inter. 8 (8), 5082-5092 (2016).
  30. Lee, J. N., Park, C., Whitesides, G. M. Solvent Compatibility of Poly(dimethylsiloxane)-Based Microfluidic Devices. Anal. Chem. 75 (23), 6544-6554 (2003).
  31. Yang, Y., Kulangara, K., Lam, R. T. S., Dharmawan, R., Leong, K. W. Effects of Topographical and Mechanical Property Alterations Induced by Oxygen Plasma Modification on Stem Cell Behavior. ACS Nano. 6 (10), 8591-8598 (2012).
  32. Hua, F., et al. Polymer Imprint Lithography with Molecular-Scale Resolution. Nano Lett. 4 (12), 2467-2471 (2004).
  33. Delamarche, E., Schmid, H., Michel, B., Biebuyck, H. Stability of molded polydimethylsiloxane microstructures. Adv. Mater. 9 (9), 741-746 (1997).

Tags

Biyomühendislik Sayı 118 Nanopattern dikiş tekniği elektron demeti yumuşak litografi nanoimprinting litografi hücre modülasyonu polidimetilsiloksan polistiren
Hücre Davranış Nanotopographical Modülasyon için nano Substratları kullanma Dikiş Tekniği Genişleyen
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Wang, K., Leong, K. W., Yang, Y.More

Wang, K., Leong, K. W., Yang, Y. Expanding Nanopatterned Substrates Using Stitch Technique for Nanotopographical Modulation of Cell Behavior. J. Vis. Exp. (118), e54840, doi:10.3791/54840 (2016).

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