Waiting
Login processing...

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

Bioengineering

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

Published: December 8, 2016 doi: 10.3791/54840

Protocol

1. Replicatie van PDMS Mallen gemaakt van een EBL Mold

  1. Fabriceren siliconenmal 29
    1. Spin laag 200 gl polymethylmethacrylaat (PMMA) oplossing op een 1 x 1 cm silicium (Si) substraat bij 2500 rpm gedurende 1 minuut om een ​​dunne film te vormen.
    2. Bak de PMMA film op het Si-substraat bij 180 ° C gedurende 2 minuten.
    3. Schrijf de ontworpen nanopattern op de PMMA film met een gefocusseerde elektronenbundel een oppervlakte dosering van 300 uC / cm2.
    4. Ontwikkel de PMMA nanopattern in ontwikkelaar voor 80 sec.
    5. Stort de PMMA nanopattern een nikkellaag van 50 nm dikte met een elektronenbundel verdamper bij een uitgangsspanning van 10 kV, emissiestroom van 0,5 mA en een afzettingssnelheid van 0,5 A / sec.
    6. Verwijder de PMMA deel 20 ml remover bij 80 ° C gedurende 20 min.
    7. Reactief ionen etsen (RIE) de nanopattern in het Si-substraat om een ​​Si mal van de gewenste diepte te krijgen.
      LET OP: Gas mengsel van TetRafluoromethane (CF4) / zuurstof (O 2) (90% / 10%) bij een inductief gekoppelde plasma (ICP) vermogen van 400 W en RIE vermogen van 150 W wordt gebruikt om Si-substraat te etsen tot een diepte van 560 nm.
  2. Silaniseren Si schimmel
    1. Zet een glas dekglaasje en de Si schimmel in een 100 mm PS petrischaal en zet ze in een glas exsiccator gelegen in een zuurkast.
    2. Drop 10 pl 1H, 1H, 2H, 2H-Perfluorooctyltrichlorosilane op het dekglaasje.
      Let op: 1H, 1H, 2H, 2H-Perfluorooctyltrichlorosilane kan huidcorrosie en ernstig oogletsel veroorzaken. Draag geschikte persoonlijke beschermingsmiddelen (PBM).
    3. Dek de petrischaal gedeeltelijk.
    4. Houd de exsiccator onder vacuüm gedurende 5 uur in een zuurkast aan de silanisatie van de Si schimmel te voltooien.
  3. Bereid PDMS prepolymeer
    1. Weeg 10 g PDMS hars en 1,05 g hardingsmiddel in een wegwerp weegschuitje.
    2. Meng de PDMS voorpolymeer grondig met behulp van een plastic lepel.
    3. Ontgas de PDMS prepolymeer in een plastic exsiccator onder vacuüm gedurende ongeveer 20 minuten totdat een helder mengsel wordt waargenomen.
  4. Repliceren PDMS mallen
    1. Zet de gesilaniseerde Si schimmel in een 60 mm petrischaal.
    2. Giet de PDMS prepolymeer op de Si schimmel in de petrischaal.
    3. Plaats de petrischaal in een plastic exsiccator en ontgast gedurende ongeveer 10 minuten totdat alle bellen verdwijnen.
    4. Breng de petrischaal op een kookplaat en genezen van de PDMS-prepolymeer bij 70 ° C gedurende 4 uur.
    5. Trek het PDMS mal van de Si mal zorgvuldig met behulp van een pincet.
      OPMERKING: PDMS mallen kunnen worden opgeslagen bij omgevingsomstandigheden gedurende maximaal een week. Na uitharding, zijn er enkele verknoopte PDMS harsmoleculen en residuele hardingsmiddel in het PDMS vormen 30. Het lage gewicht moleculen moleculair zal geleidelijk diffunderen en zich ophopen aan de oppervlakte in de tijd. Dit beïnvloedt de topografische en mechanische eigenschappen van het oppervlak 31 PDMS. de diffusie niet significant binnen een week.

2. Het stikken van PDMS mallen in een grote, Single Mold

  1. Bereid meerdere PDMS mallen door het herhalen van stap 1.4.
    OPMERKING: Weeg dezelfde hoeveelheid PDMS mengsel telkens met PDMS vormen van dezelfde dikte te verkrijgen.
  2. Bepaal de oriëntatie van anisotrope PDMS nanopatronen zoals nanogratings onder een optische microscoop en markeren aan de achterzijde van de PDMS vormen met een markeerstift.
    Opmerking: Het is niet nodig om de oriëntatie van isotrope nanotopography markeren zoals Nanopilaren.
  3. Reinig een Si-substraat met ethanol in een zuurkast en droog het met perslucht.
  4. Snijd het unpatterned gebieden van elke PDMS mal met een mes.
    Opmerking: Voor PDMS mallen die aan de omtrek van de samengevoegde mal wordt geplaatst, worden alleen de unpatterned gebieden in contact met anderen worden afgesneden.
  5. Plaats de bijgesneden PDMS mal met de nanopattern gezicht naar beneden opde spiegel kant van het Si-substraat en lijn andere mallen dicht bij, maar de omringende mal (s) niet aan te raken.
  6. Bereid een PDMS hechtlaag
    1. Zet 1 g PDMS ontgaste voorpolymeer (PDMS hars en verharder ratio: 10: 1,05) op een schoon glasplaatje (7,5 cm x 2,5 cm) met een 0,5 mm dikke laag.
    2. Bak de PDMS-laag bij 100 ° C op een verwarmingsplaat gedurende 3-5 min. Gebruik een naald om de laag raken en zorgen dat de laag gedeeltelijk maar niet volledig genezen.
      LET OP: Gedeeltelijk genezen PDMS kan niet stromen als niet uitgeharde PDMS prepolymeer, maar het is plakkerig vergelijking met uitgeharde PDMS.
  7. Plaats de PDMS-laag aan de achterzijde uitgelijnde PDMS mallen en snel omkeren deze assemblage en mogelijk in de kookplaat.
  8. Breng een drukkracht (5 kPa) met een metalen blok bovenop samenstel een goed contact tussen de PDMS kleeflaag en de achterkant van PDMS mallen garanderen en genezen van de PDMS hechtlaag bij 100 ° C gedurende 1 uur. <br /> NB: Zorgvuldig pas de positie van het metalen blok van de kanteling van de montage te voorkomen.
  9. Verwijder de metalen blok en trek de single, gestikte PDMS mal van het Si-substraat.

3. Productie van een Master Schimmel op PS Substrates

Opmerking: De gestikte PDMS vorm geïmmobiliseerd op een glasplaatje kan worden gebruikt om een ​​master schimmel op een PS PS plaat of dunne film, waaruit werken nanopatterned onderlagen worden geproduceerd genereren.

  1. Genereer een meester schimmel op een PS-plaat
    1. Bereid een PS plaat
      1. Droog de PS korrels in een vacuümoven bij 80 ° C gedurende twee dagen.
      2. Verwarm een ​​persmachine bij 230 ° C.
      3. Monteer een aluminiumplaat, een polytetrafluorethyleen (PTFE) plaat en aluminium afstandhouder in een instructie van onder naar boven.
      4. Load 3,5 g PS pellets in de aluminium afstandhouder met een vierkante opening van 3 cm (L) x 3 cm (W) x 0,3 cm (H).
        NB: De afstandhouder is ongeveer 0.1 cm dikker dan de PDMS vormen, en dus de uiteindelijke nanopatterned PS substraat ongeveer 0,1 cm dik.
      5. Leg een ander PTFE en dan nog een aluminium plaat op de aluminium spacer.
      6. Plaats het geheel in de pers machine.
      7. Verwarm de PS korrels bij 230 ° C gedurende 30 minuten.
      8. Breng een samendrukkende druk (0,1 MPa) aan het samenstel gedurende 5 min.
      9. Laat de druk en vervolgens opnieuw toe te passen een drukkracht van 0,5 MPa aan de lopende.
      10. Herhaal stap 3.1.1.9 een drukverhoging van 0,5 MPa tot de gewenste druk van 1,5 MPa wordt bereikt.
      11. Schakel de verwarming van de pers machine en koel het beneden 70 ° C bij een constante druk van 1,5 MPa.
      12. Neem de assemblage uit en bewaar de PS plaat in een vacuüm oven bij 80 ° C om vocht te voorkomen dat het opnieuw op de PS-plaat.
    2. Nanoimprint de gestikt PDMS mal PS plaat
      1. Plaats de PS plaat in een aluminium spacerop een 3-inch Si wafer.
        OPMERKING: De binnenafmetingen van de afstandhouder zijn dezelfde als die van de PS plaat zodat de PS plaat past precies in de afstandhouder.
      2. Verwarm de PS plaat op een verwarmingsplaat bij 250 ° C gedurende 30 minuten.
      3. Zet de gestikte PDMS mal met nanopatronen gezicht naar beneden op de gesmolten PS plaat.
        OPMERKING: Eén zijde van de PDMS mal in contact gebracht met het oppervlak van de PS-plaat en een eerste zijde geleidelijk verlaagd in contact met het oppervlak PS om de vorming van luchtbellen bij het grensvlak te voorkomen.
        Let op: Het oppervlak van de kookzone heet is. Draag thermogloves tijdens nanoimprinting proces.
      4. Plaats een aluminium plaat op het glaasje van de gestikte PDMS mal.
      5. Breng een drukkracht (12,5 kPa) met metalen blokken op de aluminiumplaat en wacht 3 min.
        OPMERKING: Zorg ervoor dat de aluminium plaat niet wordt gekanteld.
      6. Til en vervang het metalen blok van de aluminium plaat en ikncrease de drukkracht op 25 kPa.
      7. Herhaal stap 3.1.2.6 met de druk verhoogd tot 50 kPa.
        OPMERKING: Deze stap is om de lucht gevangen tussen de PDMS mal en PS plaat te verwijderen.
      8. Houd de temperatuur van de kookzone tussen 240 en 250 ° C onder een constante druk van 50 kPa gedurende 15 minuten.
      9. Schakel de kookplaat en afkoelen de hele setup.
        OPMERKING: Een ventilator kan worden gebruikt om het koelproces te versnellen.
      10. Verwijder de metalen blokken nadat de temperatuur onder de 50 ° C, en zorgvuldig trek het gestikt PDMS mal van de PS-plaat.
        OPMERKING: De PS substraat omgekeerd nanopatronen en kan worden gebruikt als master mal be- PDMS substraten te produceren.
  2. Genereer een meester schimmel op een PS dunne film
    1. Bereid een PS dunne film
      1. Los 1 g PS in 10 ml tolueen in een zuurkast.
        Let op: Tolueen kan de huid veroorzaken irritation en ernstig oogletsel en kan schade aan organen bij langdurige of herhaalde blootstelling. Draag de juiste beschermingsmiddelen.
      2. Spin-coat 1 ml PS oplossing op 2 in wafer bij 2500 rpm gedurende 1 min onder vorming ~ 1 pm dikke PS dunne film.
      3. Damp tolueen uit de film door de film op PS Si wafel in een zuurkast gedurende 3 dagen.
      4. PS gloeien de dunne film in een vacuümoven bij 80 ° C overnacht.
    2. Nanoimprint de PDMS schimmel op een PS dunne film
      1. Zet de gestikte PDMS mal met nanotopography gezicht naar beneden op de PS dunne film, die is ingesteld op een kookplaat.
      2. Breng een samendrukkende druk van 12 kPa over de PDMS mal met metalen blokken op het glas van het PDMS mal.
      3. Verhoog de temperatuur van de kookplaat tot 180 ° C en handhaven gedurende 15 min.
        Voorzichtig: Het gesmolten PS film kan als een smeermiddel. Besteed aandacht om te voorkomen dat de metalen blokken van afglijden.
      4. Schakel de kookplaaten af ​​te koelen de hele setup.
        OPMERKING: Een ventilator kan worden gebruikt om het koelproces te versnellen.
      5. Verwijder de metalen blokken na de temperatuur daalt onder de 50 ° C, en zorgvuldig trek het gestikt PDMS mal van de PS-film.
        LET OP: De nanopatterned PS film zal dienen als een meester mal te werken PDMS substraten te produceren.

4. Nanotopographical Modulatie van Cell Behavior

Opmerking: menselijke epitheliale cellen gekweekt op de representatieve nanotopographies om nanotopographical modulatie van celspreiding te tonen.

  1. Gegoten PDMS substraten werken door de master matrijs gegenereerd van ofwel stap 3,1 en 3,2 afhankelijk van de toepassing.
  2. Met behulp van een holle stalen boog punch, snijd de nanopatterned PDMS substraten in schijven om de configuratie van een specifieke multi-well plaat (bijvoorbeeld 24-well plaat) passen.
  3. Gebruik een pincet om de PDMS schijven te plaatsen in de putten ofa multiwell-plaat.
  4. Steriliseer de PDMS substraten met 70% ethanol en vervolgens UV-belichting, elk voor 30 min.
  5. Was de PDMS substraten met 1x steriele fosfaatgebufferde zoutoplossing (PBS) driemaal.
  6. Coat de PDMS substraten met extracellulaire matrix eiwit (dat wil zeggen, 20 ug / ml fibronectine) gedurende 30 minuten bij kamertemperatuur.
  7. Spoel de PDMS substraten drie keer met steriel PBS, elk gedurende 5 min.
  8. Schorsen menselijke longkankercellen A549 cellen in Dulbecco's gemodificeerd Eagle medium met 10% foetaal runderserum en tel de cellen met een hemocytometer.
  9. Plaat de cellen bij een zaaidichtheid van 2000 cellen / cm2 op de PDMS substraten en kweken ervan bij 37 ° C in een bevochtigde atmosfeer met 5% CO2 gedurende één dag.
  10. Was de cellen met PBS driemaal.
  11. Fixeer de cellen in een mengsel van 4% paraformaldehyde en 2% glutaaraldehyde in PBS gedurende 4 uur en dehydrateren cellen met een CO 2 kritische point droger voor het scannen van elektronische microscopische waarneming 29.
    Let op: Paraformaldehyde en glutaraldehyde kan ernstige brandwonden en oogletsel veroorzaken. Opereren in een chemische kap en geschikte kleding te dragen PPE.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

De steek techniek kan een groot gebied van nanopatterned substraten met een high fidelity genereren. Figuur 1a en 1b van de grote oppervlakte van nanopatronen respectievelijk overgedragen van de gestikte PDMS mal om PS plaat en PS dunne film op een Si-substraat, weer te geven. De vergelijking tussen de oorspronkelijke EBL-schriftelijke vorm (figuur 1c) en de uiteindelijke werkende PDMS substraat (figuur 1d) bevestigt dat de EBL geschreven nanopatronen getrouw kunnen worden overgedragen naar het substraat werken. Nanotopography verschillende geometrie en afmetingen kan worden gebruikt om het gedrag van cellen moduleren. Zoals aangetoond in figuur 2 met de A549, een adenocarcinomic basale epitheliale cellijn als model cellen, de anisotrope nanogratings kunnen de cellen verlengen langs de nanograting richting vergeleken met de multipolaire morfologie die A549-cellen weer te geven op de isotrope Nanopilaren.

nt "fo: keep-together.within-page =" 1 "> Figuur 1
Figuur 1. Het genereren van een groot gebied van nanopatterned substraten met steek techniek. (A, b) Optische beelden van de overgedragen aan PS plaat en PS dunne film, respectievelijk nanopatronen. De pijlen geven de polymeer verhoging in de tussenruimten van de naden PDMS vormen. (C, d) SEM beelden van de nanopatronen op EBL schimmel en uiteindelijke PDMS werken substraat, respectievelijk. De schaal bars zijn 1 urn. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Figuur 2
Figuur 2. Nanotopographical gemoduleerd celspreiding van A549 cellen. (a) nanogratings van 500 nm lijnbreedte, 500 nm spatiëring en 560 nm hoog en (b) Nanopilaren van 500 nm in diameter, 450 nm in rand tot rand afstand en 560 nm hoog respectievelijk. De schaal bars zijn 10 urn. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Wij presenteren een eenvoudig, betaalbaar, maar veelzijdige methode om een ​​groot gebied van nanopatterned substraat te genereren. Om trouw te breiden goed gedefinieerd nanopatronen, moet veel aandacht worden besteed aan een aantal kritische stappen. De eerste is om de meervoudige PDMS mallen trimmen. Effen gebieden van de PDMS mallen moeten worden verwijderd. Verder dient de zijwanden van de vormen verticaal zo perfect mogelijk worden gesneden om de openingen tussen de matrijzen minimaliseren. Collectief kunnen het deel van effen gebieden in het uiteindelijke steek mal worden verminderd. Ten tweede, de nanopatterned oppervlak van deze PDMS mallen moet worden opgerekt zonder enige vervorming op het siliciumsubstraat. Omdat de PDMS nanostructuren zijn vatbaar om te vervormen, is het essentieel om de nanopatterned oppervlakken plaatsen tegen een spiegelzijde van het siliciumsubstraat geleidelijk en gelijkmatig (niet bekneld lucht tussen de PDMS mal en siliciumoppervlak). De PDMS mallen zal worden afgestemd zo dicht mogelijk bij, maar niet de nei rakenghboring vormt zich naar de unpatterned deel van de uiteindelijke vorm steek verder te minimaliseren. Anders zal de aangeraakte nanostructuren vervormen tijdens nanoimprinting. Ten derde kan de dikte van de PDMS vormen variëren van partij tot partij, en derhalve is het essentieel om de dikte uniform maakt naast het maken van de dikte van elke vorm uniform door nivellering van het kleine Si matrijs perfect voor PDMS casting. Hoewel de variatie in dikte over de PDMS mallen kunnen worden gecompenseerd door het aanpassen van de dikte van de PDMS prepolymeer (lijm) laag gegoten op een glasplaatje, kan een dikke laag prepolymeer problematisch zijn. Het prepolymeer kan worden getrokken door de tussenruimten tussen de PDMS vormen de patroon oppervlak van de capillaire kracht, en daarmee de nanopatronen beschadigen. De diktevariatie kan worden geminimaliseerd door het bereiden evenveel PDMS mengsel bij het uitbrengen van de EBL matrijs. Hierdoor kan een dunne laag PDMS-prepolymeer worden gebruikt. U kunt ook gedeeltelijk de prepolyme uithardenr laag zal zijn viscositeit te verhogen, en daarmee de raise verminderen en uiteindelijk elimineren van mogelijke schade nanopatterned oppervlakken.

De steek techniek wordt beperkt door elastomere aard van PDMS. Hoewel zachte lithografie is toegepast functie maten repliceren van slechts 2 nm 32 en in principe kan een resolutie van minder dan 0,5 nm 18 bereikt, nanoschaal PDMS functies kunnen niet feilloos gerepliceerd wanneer de verhouding van hoogte tot breedte te hoog (> 2) of te laag (<0,2). De nanofeatures kan instorten als de aspect ratio is te hoog, of resulteren in onvoldoende verlichting toen de PDMS stempel van een <0,2 ratio wordt gebruikt 33. Bovendien kunnen meerdere matrijzen PDMS niet naadloos gestikt door de tussenruimten en onvolledige trimmen van het PDMS vormen, en er zijn dus unpatterned en uitgelijnd gebieden (met name voor continue nanopatronen zoals nanogratings). Gezien het kleine percentage van de Defectedruimte boven de totale oppervlakte, de steek techniek nog steeds biedt een eenvoudige en betaalbare manier om een ​​groot gebied van nanopatterned substraten te produceren. Bovendien, wanneer de samengevoegde vorm wordt nanoimprinted in het polymeersubstraat kan gesmolten polymeer stroomt in de tussenruimte, wat resulteert in een ongelijk oppervlak (figuur 1a). Het oneffen oppervlak maakt het een uitdaging om monsters te verzamelen voor cellulaire of moleculair biologische analyses. In microfluïdische toepassingen, de verhoging veroorzaakt ook een onvolledige afdichting wanneer microkanalen worden afgedicht tegen het substraat gevormd. Het oneffen oppervlak probleem kan gemakkelijk worden opgelost door de toepassing polymere dunne filmtechniek voor het verhogen verminderen door het afstemmen van de filmdikte (figuur 1b).

Hoewel de steek techniek heeft behoefte aan een bepaalde meester mal voor de uitbreiding, het is eenvoudig en betaalbaar in vergelijking met andere technieken, zoals step-and-flash lithografie en een roll-to-roll nanoimprinting lithograPHY. De steek techniek vereist alleen kookplaten en een manier van het uitoefenen van drukkrachten tijdens stiksels en nanoimprinting processen, maar niet dure apparatuur. Bovendien kan de steek werkwijze worden uitgevoerd in een schone omgeving, maar niet noodzakelijk in een cleanroom.

De steek techniek is ook veelzijdig. Naast expansie op dezelfde nanopattern een groot gebied, kan de steek techniek worden toegepast voor het vormen bestaande uit micro- en / of nanoschaal kenmerken van verschillende vormen, afmetingen en regelingen. Dit verband kan een combinatorische bibliotheek van micro- / nanotopographies worden gebouwd om hoge doorvoer platform voor onderzoeken cel-topografie interacties. Deze eenvoudige, betaalbare en veelzijdige steek techniek kan eventueel worden uitgebreid tot micro- / nanoschaal apparaten met hybride componenten te creëren.

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

Bioengineering Nanopattern steek techniek electron beam lithografie zachte lithografie nanoimprinting lithografie cel modulatie polydimethylsiloxaan polystyreen
Uitbreiding van nanopatterned Substrates met steek Techniek voor Nanotopographical Modulation of Cell Behavior
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