Waiting
Login processing...

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

Bioengineering

Etch Nano mimarilerine mikroelektrotlara odaklanmış iyon ışını Litografisi

Published: January 19, 2020 doi: 10.3791/60004
Automatic Translation
1, 2,4, 5, 6, 2,3,4
1Department of Electrical Engineering and Computer Science, University of Michigan, 2Veteran Affairs Ann Arbor Healthcare System, 3Department of Neurology, School of Medicine, University of Michigan, 4Department of Biomedical Engineering, University of Michigan, 5Michigan Center for Materials Characterization, University of Michigan, 6Carl Zeiss SMT, Inc.

Summary

Nano-mimarinin intrakortikal mikroelektrot cihazlarına aşındırmalarının inflamatuar yanıtı azaltabileceğini ve elektrofizyolojik kayıtları iyileştirme potansiyeline sahip olduğunu gösterdik. Burada açıklanan yöntemler, nano-mimarileri işlevsel olmayan ve fonksiyonel tek saplı silikon intrakortikal mikroelektrotların yüzeyine aşındırmak için bir yaklaşımı ortaya çıkarmaktadır.

Abstract

Elektronik ve üretim teknolojisindeki gelişmelerle, kortikal mikroelektrotlar daha yüksek çözünürlük ve genişletilmiş yeteneklere sahip gelişmiş mikroelektrotların üretilmesine olanak sağlayan önemli iyileştirmelerden geçmiştir. Üretim teknolojisindeki ilerleme, beyin parankimine sorunsuz bir şekilde entegre olmayı, elektrot takıldıktan sonra gözlenen nöroinflamatuar yanıtı azaltmayı ve kaliteyi artırmayı ve elektrofizyolojik kayıtların uzun ömürlü. Burada, yakın zamanda nano-mimari olarak sınıflandırılan biyomimetik bir yaklaşımı niçin kullandığına bir protokol uyguluyoruz. Bu protokolde, belirli nano mimari özellikleri fonksiyonel olmayan ve fonksiyonel tek saplı intrakortikal mikroelektrotların yüzeyine sokmak için odaklanmış iyon ışını litografisi (FIB) kullanımı kullanılmıştır. Nano-mimarilerin elektrot yüzeyine aşılarak, implante edilen cihazın biyouyumluluk ve işlevselliğinin olası iyileşmeleri ne kadar iyi olduğunu göstermiştir. FIB kullanmanın avantajlarından biri, cihazın üretilmesi sırasında ki üretimin aksine, üretim sonrası çok sayıda tıbbi cihazı değiştirmek için sınırsız olanaklar sağlayan, üretilen cihazlara aşındırabilme yeteneğidir. Burada sunulan protokol çeşitli malzeme türleri, nano mimari özellikleri ve cihaz türleri için optimize edilebilir. İmplante edilen tıbbi cihazların yüzeyinin güçlendirilmesi cihaz performansını ve dokuya entegrasyonunu artırabilir.

Introduction

İntrakortikal Mikroelektrotlar (IME) dış cihazlar ve serebral korteks içinde nöronal popülasyonlar arasında doğrudan bir araya araç sağlayan invaziv elektrotlar vardır1,2. Bu teknoloji, bilim adamlarının nöronal işlevi keşfetme, nörolojik hastalıkların önceden anlaşılması ve potansiyel tedaviler geliştirme yeteneklerini geliştirmek için nöral etki potansiyellerini kaydetmek için paha biçilmez bir araçtır. Beyin Makine Arabirimi (BMI) sistemlerinin bir parçası olarak kullanılan intrakortikal mikroelektrot, fonksiyonel çıkışlar üretmek için kullanılabilecek motor niyetleri tespit etmek için bir bireysel veya küçük nöron gruplarından eylem potansiyellerinin kaydedilmesini sağlar3. Aslında, BMI sistemleri başarıyla protez ve tedavi amaçlı kullanılmıştır, aminotrofik lateral skleroz olan hastalarda bir bilgisayar imleci çalıştırmak için edinilmiş sensorimotor ritim kontrolü gibi (ALS)4 ve omurilik yaralanmaları5 ve kronik tetrapleji muzdarip kişilerde hareketi geri 6 .

Ne yazık ki, IMEs genellikle mekanik, biyolojik ve malzeme faktörleri7,8içeren çeşitli arıza modları nedeniyle zaman içinde tutarlı bir şekilde kaydetmek için başarısız . Elektrot implantasyonu ndan sonra oluşan nöroinflamatuar yanıtın elektrot yetmezliğine katkıda bulunan önemli bir sorun olduğu düşünülmektedir9,10,11,12,13,14. Nöroinflamatuar yanıt kan beyin bariyerini keser, yerel beyin parankim zarar ve glial ve nöronal ağları bozar IME ilk ekleme sırasında başlatılır15,16. Bu akut yanıt glial hücrelerin aktivasyonu ile karakterizedir (mikroglia / makrofajlar ve astrositler), hangi implant site etrafında pro-inflamatuar ve nörotoksik molekülleri serbest17,18,19,20. Glial hücrelerin kronik aktivasyonu sağlıklı beyin dokusundan elektrot izole glial yara oluşumu ile karakterize yabancı bir cisim reaksiyonu ile sonuçlanır7,9,12,13,17,21,22. Sonuçta, elektrot yeteneğini nöronal eylem potansiyelleri kaydetmek için engel, elektrot ve nöronlar ve dejenerasyon ve nöronların ölümü arasındaki fiziksel bariyer nedeniyle23,24,25.

İntrakortikal mikroelektrotların erken başarısızlık biyomimetik stratejiler26,27,28,29,30vurgu ile, yeni nesil elektrotların geliştirilmesinde önemli araştırma hakkında getirdi. Burada açıklanan protokolüözellikle ilgi, IMEs31için biyomimetik yüzey değişiklikleri bir sınıf olarak nano-mimari kullanımıdır. Bu doğal in vivo ortamın mimarisini taklit yüzeyler geliştirilmiş bir biyouyumlu tepki32,33,34,35,36olduğu tespit edilmiştir. Bu nedenle, bu protokolü zorlayan hipotez, beyin dokusunun kaba mimarisi ile intrakortikal mikroelektrotların düzgün mimarisi arasındaki süreksizliğin implante edilmiş IME'lere nöroinflamatuar ve kronik yabancı cisim tepkisine katkıda bulunabileceğidir (tam bir inceleme için Kim ve ark.31'ebakın). Daha önce nano-mimari özelliklerin kullanımı beynin hücre dışı matris mimarisine benzer nano-mimarili substratlar kültürlü hücrelerden astrosit inflamatuar belirteçleri azaltır göstermiştir, nöroinflamasyon hem de in vitro ve ex vivo modellerinde düz kontrol yüzeyleri ile karşılaştırıldığında37,38. Ayrıca, nano-mimarileri doğrudan silikon problara aşındırmak için odaklanmış iyon ışını (FIB) litografisinin uygulanmasını gösterdik ve bu da nano-mimari problarla implante edilen hayvanlardan pro-inflamatuar genlerin düzgün kontrol grubu26'yagöre önemli ölçüde artmış nöronal canlılık ve daha düşük ekspresyona yol açtı. Bu nedenle, burada sunulan protokolün amacı, fib litografisinin üretilen intrakortikal mikroelektrot cihazlarındaki nano-mimarileri aşındırmak için kullanımını tanımlamaktır. Bu protokol, nano mimari boyutlu özellikleri, hem otomatik hem de manuel prosesler kullanılarak intrakortikal mikroelektrot saplarının silikon yüzeylerine dönüştürmek için tasarlanmıştır. Bu yöntemler karmaşık değildir, tekrarlanabilir ve kesinlikle çeşitli cihaz malzemeleri ve istenen özellik boyutları için optimize edilebilir.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

NOT: Laboratuvar önlüğü ve eldiven gibi uygun kişisel koruyucu ekipmanı giyerken aşağıdaki adımları yapın.

1. Odaklanmış Iyon Kirişi (FIB) Litografisi için İşlevsel Olmayan Silikon Prob Montajı

NOT: 1.000 prob ile SOI gofret imalatı açıklayan tam prosedür için, Ereifej veark. 39bakın .

  1. 1.000 prob içeren yalıtkan (SOI) gofret üzerindeki silikondan 2-3 silikon probdan oluşan bir şerit ayırın. Üçten fazla silikon prob içeren şeritler yapmayın. Bu, gevşek montaj şansını artırabilir ve FIB'nin yanlış bir şekilde aşındırmasıyla sonuçlanan yanlış hizalamaya neden olabilir.
    NOT: Alüminyum saplamaüzerinde sıkıca oturmayan şeritler/problar iki komplikasyona neden olabilir: 1) sahne bir sonraki bölümde çalışmaya başladığında titreşimler olacaktır ve frezeleme prob yerleşene kadar doğru olmayacaktır ve 2) yüksek bir varyasyona neden olabilir ve odak düzleminin dışına çıkabilir.
    1. Eldiven giyerken, iki ila üç sonda içeren küçük bir bölümü kırmak için sondaların etrafına baskı yapmak için ince prupler kullanın.
  2. FIB aşıntma öncesinde tüm toz ve döküntülerin silikon probu dikkatle temizleyin. 3 mL/kuyu %95 etanolü üç kuyuya boru ile 6 iyi polistiren plaka hazırlayın.
    1. Dikkatle ince ucu veya vakum forceps kullanarak silikon probların kesilmiş şerit almak ve hücre süzgeci içine yerleştirin. Probların kırılmasını önlemek için süzgeç başına sadece bir silikon prob şeridi yerleştirin. Silikon probları içeren süzgeci temizleme için %95 etanol içeren ilk kuyuya yerleştirin. 5 dakika boyunca ilk kuyuda süzgeç tutun.
    2. Silikon probları içeren süzgeci ilk kuyudan hareket ettirin ve %95 etanol içeren ikinci kuyuya yerleştirin.
    3. Temizlenmiş silikon probu içeren süzgeci, kuruması için bir politetrafloroetilen plakaüzerine yerleştirin. Tozdan kaynaklanan kirlenmeyi önlemek için bu adımı steril bir başlıkta yapın.
  3. SEM-FIB'ye taşınması için havayla kurutulmuş silikon probları kapalı bir kapta yerleştirin. Temizliği sürdürmek için havayla kurutulmuş numuneleri içeren süzgeciyi taşıma ve/veya depolama için plastik veya alüminyum folyo sargı ile sarın.
  4. Silikon probların temiz şeridini dikkatlice almak ve montaja hazırlanmak için temiz bir alüminyum saplama (SEM-FIB görüntüleme/gravür için kullanılan) üzerine yerleştirmek için ince uçlu veya vakumlu forsepskullanın.
  5. Probları çevreleyen silikon substrat kenarına küçük bir damla (~10 μL) gümüş boya yerleştirmek için bir kürdan (veya ince bir elektrik teli gibi diğer ince uçlu alet) kullanın. Sondayı çevreleyen silikon substrat kenarlarına gümüş boya yayarak şeridi sabitle. Sem-FIB içine alüminyum saplama yerleştirmeden önce gümüş boya tamamen kurumasını bekleyin.
    NOT: Elektrotun sapına gümüş boya almamaya dikkat edin, çünkü kazınacak kısım bu. Probların şeridi alüminyum sapa güvenli bir şekilde sabitlenmemişse, şerit işleme sırasında hareket edebilir veya farklı bir odak düzlemine sahip olabilir ve bu da FIB tarafından yanlış frezelemeyle sonuçlanabilir. Silikon probları çeşitli şeritler aynı alüminyum saplama üzerine monte edilebilir, gravür sonra saplama sonra sapı kaldırılması için izin şeritler arasında yeterli boşluk olduğundan emin olun. Bu, aşağıda açıklanan otomatik özelliği kullanarak birden fazla probdaha verimli gravür sağlayacaktır.

2. FIB'yi Silikon Problarla Hizalama

  1. Hazneyi havalandırmak için ışın kontrol sekmesindeki havalandırma düğmesine tıklayın. Ana sahnegerçekleştirmek için Shift+F3 tuşuna basın. Açılan penceredeki Ana Sahne düğmesini seçerek seçimi onaylayın.
    NOT: Ev aşaması işleminin yürütülmesi, sahne ekseninin yazılım tarafından doğru okunmasını ve mikroskobun iyi durumda olmasını sağlamak için önleyici bir adımdır.
  2. Ana Aşama tamamlandıktan sonra sahneyi X = 70 mm, Y = 70 mm, Z = 0 mm, T = 0°, R = 0°koordinatlarına taşıyın. Oda boşaltıldıktan sonra temiz nitril eldivenleri giyin ve oda nın kapısını açın.
    NOT: Önceki kullanıcının uygulamasına bağlı olarak, aşama bağdaştırıcısını değiştirmek gerekebilir. Standart sahne adaptörleri (örneğin, FEI tarzı) merkezi cıvata saat yönünün tersine sökülerek çıkarılabilir ve sahnenin dönüş plakasına saat yönünde vidalandırılarak takılabilir.
  3. Probları tutan alüminyum sapı sahne adaptörünün üstüne yerleştirin. Sahne adaptörünün yan tarafındaki set vidasını sıkarak alüminyum sapı sabitle. Bu görev için 1,5 mm'lik hex anahtarı kullanın.
  4. Adaptörü saat yönünde çevirerek sahne bağdaştırıcısının yüksekliğini düşürerek veya yükseltmek için saat yönünün tersine ayarlayın. Somun sahne dönüş plakasına karşı sabitlenene kadar kilitleme konisi somunu saat yönünde çevirerek sahne adaptörlerini döndürme plakasına sabitleyin. Kilitleme konisi somunu sıkarken adaptörün ve numunelerin dönmesini önlemek için sahne adaptörünün diğer elinizle tutun.
    NOT: Uygun yüksekliği belirlemek için sağlanan yükseklik ölçerini kullanın. Alüminyum saplamanın üst kısmı, yükseklik göstergesinde gösterilen maksimum çizgiyle aynı yükseklikte olmalıdır. Koni somunu sıkma üzerinde sahne ve adaptör hasara neden olabilir. Sadece örnekleri sabitlemek için yeterli güç kullanın.
  5. Bir navigasyon kamerası görüntüsü elde edin. Navigasyon kamerası kolunu durana kadar dikkatlice açın. Mikroskop aşaması otomatik olarak kameranın altındaki bir konuma taşınır. Mikroskop kullanıcı arabiriminin (UI) Quadrant 3'te gösterilen canlı görüntüsünü izleyin.
    1. Parlaklık düzeyi otomatik olarak uygun bir düzeye ayarlandıktan sonra, kamera braketi üzerindeki düğmeye basarak görüntüyü elde edin. Quadrant 3'te görünen bir duraklama sembolü ve kameranın aydınlatılmasıyla gösterilen tüm görüntü ediniminin tamamlanmasını beklediğiniz kesin. Bu yaklaşık 10 s. Geri kapalı konuma kamera kolu salıncak alır. Sahne orijinal konumuna geri dönecektir.
  6. Mikroskop odası nın kapısını dikkatlice kapatın. Kapıyı kapatırken Quadrant 4'teki CCD kamera görüntüsünü izleyin. Numunelerin ve aşamanın mikroskop odasındaki herhangi bir kritik bileşenden güvenli bir mesafede olduğundan emin olun.
  7. Işın kontrol sekmesinde Pompa düğmesinin yanındaki aşağı oku seçin. Oda vakum pompasını başlatmak ve plazma temizleyicide yerleşik olarak UI yazılımında Örnek Temizleme düğmesiyle Pompa'yı seçin. Pompa çalışırken kapının yüzüne hafifçe bastırarak kapının mühürlü olduğundan emin olun. Mikroskop haznesinin tamamlanması için pompalama süresi ve plazma temizleme döngüsü için yaklaşık 8 dakika bekleyin.
    NOT: Bir vakum mührü, sistem vakum altında ysa kapalı kalması gereken oda kapısını hafifçe çekerek doğrulanabilir.
  8. UI'nin sağ alt köşesindeki simge yeşile döndüğünde, elektron ve iyon demetlerini açan ışın kontrol sekmesindeki Uyandırma düğmesine basın. Quadrant 1'i seçin ve ışın sinyalini elektron ışınına ayarlayın (zaten ayarlanmıyorsa), quadrant 2'yi iyon ışınına ayarlayın (zaten ayarlanmıyorsa).
    1. SEM voltajını 5 kV'a ayarlayın, SEM ışın akımını 0,20 nA'ya ayarlayın, SEM dedektörünü ETD'ye ayarlayın, dedektör modunu İkincil Elektron'a ayarlayın. FIB voltajını 30 kV'a ayarlayın, FIB ışın akımını 24 pA'ya ayarlayın, FIB dedektörünü ICE dedektörüne ayarlayın, dedektör modunu ikincil elektrona ayarlayın.
  9. Navigasyon kamerası görüntüsündeki silikon sondaya çift tıklayın, sahneyi sondanın yaklaşık konumuna taşımak için 3. Etkin kadran olarak seçmek için kadranda 1'e tıklayın ve SEM taramasını başlatmak için duraklatma düğmesine basın. 300 ns için tarak çalışma süresini ayarlayın ve tarak interlacingkapatın , satır entegrasyonu, ve çerçeve ortalama. ışın kontrol sekmesinde tbmtor'u 0'a ayarlayın ve ışın kaydırma 2d ayarlayıcısına sağ tıklayın ve sıfır'ıseçin.
  10. MUI panelinde büyütme tonuzunu saat yönünün tersine çevirerek büyütmeyi minimum değere ayarlayın. MUI panelindeki veya Otomatik Kontrast Parlaklığı araç çubuğu simgesindeki düğümleri kullanarak görüntü parlaklığını ve kontrastını ayarlayın.
  11. Bir özelliğin üzerinde fareyi çift sola tıklatarak veya fare tekerleğine bastırıp joystick fare modunu etkinleştirerek sahneyi hareket ettirin. Sem görüntünün ortasına desenli olmak için istenilen silikon probu taşıyın.
  12. Bir kenarı veya toz parçacığı veya çizik gibi diğer özellikleri bulun. Büyütme tonmasını saat yönünde çevirerek büyütmeyi 2000 x'e yükseltin. Görüntü odaklanana kadar KABA ve ince odak düğümlerini MUI'ye çevirerek SEM'nin odağının ayarını ayarlayın. Görüntü netlince, araç çubuğundaki çalışma mesafesi düğmesine Bağlantı örneği Z'yi seçin.
  13. Gezinti sekmesindeki Z ekseni koordinatına bakarak işlemin tamamlandığını doğrulayın. Değeri yaklaşık 11 mm olmalıdır. Z ekseni pozisyonunda 4,0 mm yazın ve fare ile Go To düğmesine basın veya klavyedeki enter tuşuna basın ve sahne 4 mm çalışma mesafesine hareket edecektir.
  14. Silikon sondanın omzunu bulmak için X ve Y'deki sahneyi hareket ettirin. MÜMKÜN OLDUĞUNCA SEM merkezine yakın konumlandırın. T koordinatına "52" yazarak ve enter tuşuna basarak sahne eğimini 52° olarak değiştirin. Sondanın omzunun görüntüde yukarı veya aşağı hareket edip etmediğini gözlemleyin. Probun omzunu SEM görüntüsünün merkezine geri getirmek için Sahne Z kaydırıcısını kullanın. Sadece Z konumunu ayarlayın, X, Y, T veya R eksenini hareket ettirin.
  15. Sahne açılır menüsünde bulunan "xT Hizalama Özelliği" komutunu çalıştırın. Sondanın kenarına paralel iki noktaya tıklamak için fareyi kullanın. Açılan pencerede yatay radyo düğmesinin seçildiğinden emin olun ve bitir'e tıklayın. Sahne, probu sahnenin X ekseni ile hizalamak için döndürülür. Sondanın alt omzunu tekrar SEM görüntüsünün ortasına koymak için fareyi kullanarak X,Y'deki sahneyi ayarlayın.
    NOT: İlk nokta sondanın tutuşuna, ikinci nokta ise sondanın noktasına doğru olmalıdır.
  16. Quadrant 2'deki FIB'yi seçin ve ışın akımının hala 24 pA olduğundan emin olun. Büyütmeyi 5.000 x'e, çalışma süresini ise 100 n'ye ayarlayın. FIB odağı 13,0 mm'ye ayarlamak için klavyeye Ctrl-F yazın. Işın kontrol sekmesinde, stigmator 2d ayarlayıcısı sağ tıklayın ve sıfır seçin ve ayrıca, Sağ Beam Shift 2d ayarlayıcı ve sıfırseçin . Tetkik dönüşünü 0°'ye ayarlayın ve araç çubuğundaki otomatik kontrast parlaklık düğmesine basın.
  17. 2. çeyrekte sonda omzunun görüntüsünü arayın. FIB ile görüntü elde etmek için anlık görüntü aracını kullanın. Prob omzunun FIB görüntüsünün merkezinde olduğunu doğrulayın, değilse, merkeze taşımak için prob omzuna çift tıklayın. Klavyedeki sol ok tuşunu yaklaşık 10-15 kez iterek sahneyi sola doğru hareket ettirin. Başka bir anlık görüntü alın ve sonda tarafının hala FIB'nin merkezinde olup olmadığını gözlemleyin.
    NOT: Değilse, sahne döndürme biraz ayarlanmalıdır. Sonda görüntü merkezinin üzerindeyse, sahne negatif yönde döndürülmelidir. Sonda merkezin altındaysa, sahne saat yönünde döndürülmelidir. Probu hizalamak için hangi yöne gerekli olduğuna bağlı olarak 0,01 ile 0,2 derece arasında göreceli bir kompansente rotasyon girin.
  18. Prob omzunun kenarı sahnenin X ekseni ile mükemmel bir şekilde hizalanana kadar 2,16 ila 2,17 adımlarını gerektiğinden daha fazla tekrarlayın (kenar sola hareket ederken FIB'nin merkezinde kalır).
  19. FIB'yi kullanarak, sahneyi sondanın alt omzuna geri taşıyın. Ekle düğmesini tıklatarak sahne konumunu konum listesine kaydedin. FIB ışını akımını 2,5 nA olarak değiştirin ve FIB'nin büyütmesinin hala 5000x olduğundan emin olun. Otomatik parlaklık kontrast işlevini çalıştırın ve FIB yaşam süresini 100 ns olarak ayarlayın.
  20. Taramaya başlamak için duraklat düğmesine basın. Kaba ve İnce odak topuzlarını ve MUI panelindeki X ve Y stigmator topuzlarını kullanarak FIB odağı ve astigmatını mümkün olduğunca hızlı ve hassas bir şekilde ayarlayın. FIB taramasını durdurmak için duraklatma düğmesine basın.

3. Gravür için Otomatik Bir İşlem Yazma

  1. Yazılımı Windows başlat menüsünde (yani Başlat\Programlar\FEI Company\Applications\Nanobuilder) bularak başlatın. Kullanıcı Arabirimi'nin üzerini örtmemesi için yazılım penceresini yan monitöre yerleştirin. Dosyayı tıklatarak silikon probları desenleme için dosyayı açınve açın. Windows tarayıcısını yazılım komut dosyasının konumuna yönlendirin(Ek Dosya 1 - dosya adı "Case_Western_2000_micron_Final_11H47M_runtime.jbj").
  2. Yazılım içinde, mikroskop açılır menüsünü seçin ve aşama kaynağını ayarla'yıseçin. Yazılım içinde, mikroskop açılır menüsünü seçin ve ardından Dedektörleri Kalibre'iseçin.
  3. Mikroskop ui'sinde, Quad 1'i seçmek için fareyle bir kez Quad 1'i tıklatın. Açılır pencerede gösterilen diğer yönergeleri yoksay, bunlar bu proje için gerekli değildir. Kalibrasyonu başlatmak için Tamam'ı tıklatın. İşlem yaklaşık 5 dakika sürer. Diğer dedektörlerde kalibrasyon hataları varsa sorun yoktur.
  4. Yazılım içinde, mikroskop açılır menüsünü seçin ve desen dizisini başlatmak için Yürüt'ün'u seçin. Desen tamamlandığında, yazılımı kapatın.
    NOT: Yazılım desenleme ve hizalama fonksiyonları için quad 3 ve 4 devralacak. Komut dosyasının çalışması yaklaşık 12 saat sürer. Komut dosyası çalışırken, mikroskoptaki parametreyi değiştirmeyin.
  5. Mikroskop demetlerini kapatmak ve havalandırma döngüsünü başlatmak için mikroskop UI ışını kontrol sekmesinde "Vent" tuşuna basın. Hazne havalanırken, sahneyi X = 70 mm, Y = 70 mm, Z = 0 mm, T = 0°, R = 0°koordinatlarına taşıyın. Oda boşaltıldıktan sonra, temiz nitril eldivenleri giyin ve oda nın kapısını açın.
  6. 1,5 mm'lik hex anahtarı kullanarak saplama adaptöründeki set vidasını gevşetin. Desenli sondayı içeren alüminyum sapı hazneden çıkarın. Mikroskop odası nın kapısını dikkatlice kapatın. Kapıyı kapatırken Quadrant 4'teki CCD kamera görüntüsünü izleyin. Sahne adaptörünü mikroskop odasındaki herhangi bir kritik bileşenden güvenli bir mesafede olduğundan emin olun.
  7. Işın kontrol sekmesindeki Pompa düğmesinin yanındaki aşağı ok'u seçin. Oda vakum pompasını başlatmak için Pompa düğmesini seçin. Pompa çalışırken kapının yüzüne hafifçe bastırarak kapının mühürlü olduğundan emin olun.
    NOT: Bir vakum mührü, sistem vakum altında ysa kapalı kalması gereken oda kapısını hafifçe çekerek doğrulanabilir. Pompalama süresi yaklaşık 5 dk olacaktır. Sondanın yalnızca bir tarafı tek bir çalışma sırasında kazınabilir.
  8. Sondanın ön ve arka yüzü gravür gerektiriyorsa, son gravürü kontrol ettikten ve ön tarafı görüntüledikten sonra (görüntüler gerekiyorsa) silikon probların kazınan şeridini dikkatlice çıkarın. Gümüş boyanın üzerine aseton sürerek/fırçalayarak gümüş boyayı aseton ile eritin. Şeridi dikkatlice arka tarafa çevirin, yeniden monte edin, hizalayın ve yukarıda açıklanan adımları izleyerek aşın.

4. Son Etch ve Görüntüleme Kontrol

  1. Frezeleme tamamlandıktan sonra, daha yüksek bir büyütmede SEM görüntüleme kullanarak farklı bölümlerin tekdüzeliğini doğrulayın.
    NOT: Eğik açıda görüntüleme frezeleme derinliğindeki değişimin daha iyi değerlendirilmesini sağlar. Frezeleme yerleri arasındaki geçiş bölgelerine özel önem verilmelidir.
  2. Optik mikroskopla frezelemeden sonra örnekleri tekrar görüntüleyin.
    NOT: Periyodik öğütülmüş çizgiler, görüntüleme açısının bir fonksiyonu olarak farklı renklerde meydana gelen bir kırılma etkisiile sonuçlanır. Renk sonda ile birlikte sürekli değilse, öğütülmüş çizgilerde bozulma açık bir göstergesidir.

5. FIB Gravür için Fonksiyonel Silikon Prob Montajı

  1. Fonksiyonel silikon elektrotunu ambalajından yavaşça çıkarın. Baş sahnesini kaplayan plastik koruyucu sekmeyi dikkatlice kaldırmak için forseps kullanın. Sekmenin bir köşesini yerinde tutan yapışkan tutkaldan kaldırmaya başlayın ve tüm elektrot kaldırılana kadar kaldırmaya devam edin.
  2. Stereotaksik çerçeveye monte edilmeye hazırlanmak için elektrodu hemostatlarla dikkatlice kenetle. Kapalı sekmeyi forcep'lerle tutarken, silikon sapın üzerindeki yeşil şaftın etrafına kavisli hemostatları yavaşça yerleştirin, hemostatların eğri kısmı sekmeye doğru yukarı bakacak şekilde. hemostatlar.
  3. Baş aşamasını kaplayan plastik koruyucu sekmeyi yavaşça çıkarın. Elektrodu hemostatlarla tutarken, elektrodu temizleme için stereotaksik çerçeveye dikkatlice kesin olarak kesin olarak kesin.
  4. 3 Petri kabını %95 etanol (petri kabı başına~10 mL) ile doldurun. Petri kabını, temizlik için stereotaksik çerçeveye monte edilen elektrotun altına yerleştirin. Mikromanipülörü aşağı doğru (100 μm/s) aşağı çevirerek elektrotu yavaşça düşürün, böylece sap %95 etanolün içine batırılır.
    NOT: Mikromanipülörü çok hızlı veya çok derine çevirmemeye dikkat edin, bu elektrotun kırılmasına neden olabilir (yani, elektrot Petri kabına dokunmamalıdır).
  5. Elektrot sapını %95 etanolde 5 dakika bekletin ve mikromanipülörü yukarı doğru çevirerek elektrotu yavaşça %95 etanolün dışına kaldırın (100 μm/s). Toplam üç yıkıntı için bu adımı iki kez daha tekrarlayın. Elektrotun beş dakika kurumasını bekleyin.
  6. Elektrot stereotaksik çerçeve içine elektrot montaj için aynı tekniği kullanın, stereotaksik çerçeve elektrot kaldırmak için. Hemostatları elektrotun şaftının etrafına dikkatlice yerleştirin. Hemostatlar sıkıca bağlandıktan sonra, elektrotstereotaksik çerçeveden serbest bırakın, baş sahnesini kaplayan plastik koruyucu sekmeyi iade edin ve temizlenmiş elektrodu ambalajına geri koyun.

6. FIB kullanarak Etching Fonksiyonel Silikon Probu

  1. Temizlenmiş fonksiyonel silikon elektrodu alüminyum bir standın üzerine monte edin. Temizlenmiş fonksiyonel silikon elektrot'u forceps kullanarak dikkatlice toplayıp koruyucu sekmeyi ana sahneden çıkarın. Elektrot sapını alüminyum sapına yerleştirin, böylece herhangi bir kenardan asmaz, sonra küçük bir parça Cu veya karbon iletken bant kullanarak, başlık sırasını alüminyum sapa sabitleyin.
    NOT: Alternatif olarak, elektrot aşağı tutmak için düşük profilli bir klips tutucu kullanılabilir. Elektrot sapına dokunmamaya dikkat edin.
  2. Yukarıda açıklanan adımları izleyerek (Bölüm 2), elektrotun ösentrik yükseklikte konumlandırın ve elektrodun SEM ve FIB ışınlarının tesadüf ilerci noktasında olduğundan emin olun. Sapı sahnenin "X" yönüyle hizala.
  3. FIB'yi gerekli nano-mimarinin öğütülmesi için en uygun akıma ayarlayın ve odaklama ve damgalamanın düzgün bir şekilde düzeltildikten emin olun. Sapın görüş alanını (500 μm kesit) kapsayacak şekilde istenilen aralık ve uzunlukta bir dizi çizgi hazırlayın. Gravür sapından ince bölümlere indikçe çizgi uzunluklarını ayarlayın.
    NOT: Fonksiyonel elektrot aşındırılırken işlemi otomatikleştirmek için fiducial işaretler eklemek mümkün değildir. Bu nedenle, alt bölümler (~500 μm) arasında hareket el ile yapılır.
  4. İlk bölümün frezeleme tamamlandıktan sonra, bir sonraki bölüme geçmeden önce frezeleme kalitesini kontrol ettiğinizden emin olun. Sapın bir sonraki bölümünü eşmek için 6.3 adımını tekrarlayın. Önceki bölümdeki frezeli çizgileri, çalıştırmalar arasında büyük boşlukları önlemek için bir sonraki bölüm için kullanılan desenlere hizalayın.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

FIB Tek Sap Intrakortikal Probların Yüzeylerinde Kazınan Nano Mimari
Burada açıklanan yöntemlerden yararlanılan intrakortikal problar,39 no'luprotokolleri takiben belirli nano mimarilerle kazınmıştır. Boyutları ve bu yöntemlerde açıklanan nano-mimari tasarım şekli burada açıklanan nano-mimari tasarım ile kültürlü glial hücre reaktivitesinde bir azalma gösteren önceki in vitro sonuçları uygulanmıştır37,38. Burada açıklanan yöntemler, daha önce açıklandığı gibi, işlevsel olmayan tek sapsilikon mikroelektrot probları yüzeyine nanoölçekli paralel oluklar aşındırmak için odaklanmış galyum iyon ışını (FIB) kullanılmıştır39. Nano ölçekli paralel oluklar, yazılımda yazılmış otomatik bir komut dosyası kullanılarak sondanın arka tarafı boyunca kazınmıştır. Kazınmış nano-mimarinin son boyutları 200 nm genişliğinde paralel çizgiler, aralıklı 300 nm arayla ve 200 nm derinliğe sahipti(Şekil 1). FIB'nin nano-mimarileri bir cihaz yüzeyine aşındırmak için kullanılması, hassas tasarımların üretilen cihazlara aşındırmasına olanak tanır.

Nöroinflamasyon Üzerine İntrakortikal Problar Etkisi içine Kazınılmış Nano-mimari
Daha önce bildirilen bu verilerde, kazınmış nano mimariye sahip intrakortikal problar farelerin korteksine iki veya dört hafta (zaman başına n=4 saat noktası) yerleştirildi ve nano-mimari aşındırma içermeyen düzgün problarla yerleştirilen kontrol hayvanları ile karşılaştırıldığında (zaman noktası başına n=4)39. İntrakortikal mikroelektrotların klinik dağıtımını engelleyen başarısızlık mekanizmalarından biri beyin parankim ve kan beyin bariyerini bozan nöroinflamatuar yanıttır 9,10,11,12,15. İntrakortikal mikroelektrot implantasyonu sonrası gözlenen nöroinflamatuar yanıtın tam tanımı aşağıdaki incelemelerde bulunabilir13,14,22. İntrakortikal mikroelektrotların nöronlardan etki potansiyellerini kaydetme yeteneği, sağlıklı nöronal cisimlerin intrakortikal mikroelektrot kayıt alanından uzaklığına bağlıdır40. Bu nedenle, daha önce bildirilen çalışmada nöronal yoğunluk için histolojik belirteçleri ölçerek intrakortikal prob implantasyon sitesi etrafında nöroinflamasyon değerlendirildi, glial hücre aktivasyonu ve proinflamatuar belirteçlerin gen ekspresyonu39. Bu çalışmadan öne çıkanlar, nano-mimarileri sonda yüzeyine gravür yapan nöroinflamasyon üzerindeki etkilerini temsil etmek için aşağıda sunulmuştur.

Etched Nano-mimarinin Nöron Yoğunluğu Üzerine Etkileri
Sondanın yüzeyine nano-mimarilerin nasıl etki yaptığını belirlemek için implantın etrafındaki nöronal yoğunluk hemen, nöronal çekirdekler daha önce açıklanan immünohistokimya yöntemleri kullanılarak lekelenmiş ve ölçüldü39,41. İmplantasyon sonrası 2 hafta olan nano-mimari ve kontrol probları etrafında nöron yoğunluklarında anlamlı bir fark yoktu(Şekil 2A). Ancak, implant bölgesinden 100-150 μm uzaklıkta ki nano-mimari probların etrafında, implantsonrası 4 hafta boyunca düzgün kontrol implantlarına (p< 0.05 vs kontroller) göre anlamlı olarak daha fazla nöron vardı. Ayrıca nano-mimari probları çevreleyen nöronal yoğunluk eğiliminin zaman içinde arttığı, kontrol implantları etrafındaki nöronal yoğunluk eğiliminin azalmasına zıt olduğu bulunmuştur(Şekil 2). Mikroelektrotiti çevreleyen canlı nöronların daha yüksek yoğunluklu bir leştiğinde hafifletilmiş nöroinflamatuar yanıtı gösteren doğrudan bir ilişki vardır, mikroelektrot un kalite kayıtları sağlama yeteneği nin artmasıyla sonuçlanır15,40,42. Bu nedenle, nöronal yoğunluk verileri yorumlarken, implant site etrafında nöronların daha yüksek bir yoğunluk azaldı nöroinflamatuar yanıt ve potansiyel olarak gelişmiş kayıt kalitesi ve intrakortikal mikroelektrotlardan istikrar gelişmiş gösterebilir.

Etched Nano-mimarinin Nöroinflamatuar Moleküler Belirteçler Üzerine Etkileri
Histoloji bir implant alanı nın etrafındaki hücreleri tanımlamak için yeterlidir; ancak, çevredeki hücrelerin fenotip karakterize duyarlılık ve özgüllük yoksundur. Bu nedenle, nano-mimarinin hücrelerin fenotipi üzerindeki etkisini anlamak için nöroinflamatuar belirteçlerin bağıl gen ekspresyonunu ölçmek için nicel gen ekspresyonu analizini kullanan yöntemler kullanılmıştır39. Daha önce bildirilen çalışmada çeşitli nöroinflamatuar belirteçler araştırıldı. Burada, fenotiplerinin nasıl değiştirilmiş olabileceğini tartışmak için mikroglia hücrelerine özgü olan sadece iki tane vurgulanacaktır. Diferansiyasyon küme 14 (CD14) bakteri tanır ve yaralanma / implantasyon43,44,45sonra inflamatuar yolu sinyalleri mikroglia membran üzerinde bir desen tanıma reseptörüdür. Nitrik oksit synthase (NOS2), proinflamatuar belirteçlerin artan bir üretim ile ilişkili mikroglia / makrofajlar ifade bir oksidatif stres belirtecidir46,47.

Daha önce bildirilen verilerde, nano-mimari ve kontrol implantları arasında iki veya dört haftalık implantasyon sonrası CD14 bağıl gen ekspresyonunda anlamlı bir fark bulunmamış. Özellikle, nano-mimari implantların alanı etrafında iki ila dört hafta arasında CD14 bağıl gen ekspresyonunda önemli bir azalma (p < 0.05) vardı, bu da inflamasyonda olası bir düşüşü gösteriyordu (Şekil 3A'da* ile gösterilir). Benzer şekilde, nano-mimari ve kontrol implantları arasında nos2 bağıl gen ekspresyonunda iki hafta arasında anlamlı bir farklılık yoktu. Ancak, nano-mimari implant ın etrafında NOS2 bağıl gen ekspresyonu, implantasyon sonrası dört hafta olan kontrol implantına göre anlamlı olarak daha az (p < 0.05) NOS2 bağıl gen ekspresyonu vardı (Şekil 3B'de# ile belirtilmiştir). Ayrıca, kontrol implantları etrafında NOS2 bağıl gen ekspresyonunun 2 ila 4 hafta arasında anlamlı bir artış vardı (Şekil 3B'de* ile belirtilmiştir), ve nano-mimari implantlar çevresinde zaman içinde herhangi bir farklılık gözlenmedi, bu da nano-mimari implantların etrafındaki inflamasyonun potansiyel bir düşüşolduğunu gösteriyordu. Bu verileri yorumlarken, ölçülen genin işlevini anlamak önemlidir. Örneğin, pro-inflamatuar genlerin azalması elektrot bölgesi etrafında inflamatuar yanıt olası bir azalma gösterir, genlerin bu tür bir artış iltihabı olası bir artış gösterir ise.

FIB Fonksiyonel Tek Sap Mikroelektrotların Yüzeylerinde Kazınan Nano mimari
Daha önce bildirilen çalışmada nöron yoğunluğu nda hafif bir artış ve nano-mimari probu implant alanı etrafında mikroglia inflamatuar fenotip potansiyel azalma gösteren umut verici sonuçlar vardı. Bu sonuçların elektrot işlevselliği ile çevirisini araştırmak için, fonksiyonel olmayan tek saplı silikon mikroelektrot probları ile aynı nano mimari tasarıma benzer fib gravür protokolü kullanılarak fonksiyonel tek saplı silikon mikroelektrot kazınmıştır. Belirtilen nano-mimarinin aşındırılması için metodolojideki tek fark, fiducial işaretler oluşturacak ekstra substrat malzemesi olmadığı için fonksiyonel elektrotlar için protokolün otomatikleştirilememesiydi. Böylece, fonksiyonel elektrot, yukarıdaki protokolde açıklandığı gibi, her 500 μm'de bir ışını yeniden hizalayarak FIB kullanılarak elle kazınmıştır. Son gravürler 200 nm genişliğinde paralel hatlar, aralıklı 300 nm arayla ve 200 nm derinliğe sahipti(Şekil 4).

Etched Nano mimarisinin İntrakortikal Mikroelektrotlara Elektrofizyoloji Üzerine Etkileri
Başarılı intrakortikal mikroelektrot kayıtları implant siteleri etrafında nöronların yakınlığı, cihazın bütünlüğü ve beyin den tek birim aktivitegüvenilir iletimilerler 8,40,48,49. Elektrofizyolojik kayıtlar, sekiz hafta boyunca haftada iki kez toplanan kaydedilen ölçümler kullanılarak ölçüldü. Bu çalışmada kullanılan ölçümler, tek birimleri kaydeden kanalların yüzdesi, kaydedilen birimlerin maksimum genlikleri ve sinyal-gürültü oranı (SNR) idi. Kurumsal Hayvan Bakım ve Kullanım Komiteleri (IACUC) Louis Stokes Cleveland Gaziler İşleri Tıp Merkezi'nde tüm hayvan prosedürleri onayladı. Sprague Dawley sıçanları (8-10 haftalık ve ~225 g ağırlığında) tek saplı silikon mikroelektrot, yukarıda bahsedilen nano mimari (n=1) veya düzgün kontrollerle (n=6) yerleştirildi. Kavram kanıtı pilot çalışması için yerleştirilen bir nano-mimari mikroelektrot olduğu için bu veriler üzerinde istatistiksel analiz yapılmamıştı. Bununla birlikte, kaydedilen birimlerin tek birimlerin(Şekil 5A),maksimum genliklerini(Şekil 5B)kaydeden kanalların artan bir yüzdesini gösteren kolektif elektrofizyolojik sonuçlar ve nano-mimari mikroelektrotlardan snr(Şekil 5C)düzgün kontrol mikroelektrotlarına göre umut vericidir. Bu sonuçlar, nano-mimarinin mikroelektrotların yüzeyine aşındırma potansiyelinin daha yüksek kaliteve elektrofizyolojik kayıtların uzun ömürlülüğü ile sonuçlanabileceğini göstermektedir. Bu ön bulguları doğrulamak için artan örnek boyutu ile daha fazla değerlendirme gereklidir.

Figure 1
Şekil 1: FIB Tek Sap Intrakortikal Probların Yüzeylerinde Kazınan Nano mimari. SAPIn arka tarafı boyunca FIB kazıntılmış nano mimarili fonksiyonel olmayan tek saplı silikon probların SEM görüntüleri. (A) 120x büyütme, Ölçek çubuğu = 400 μm'de gösterilen tüm prob sonrası gravürünün kompozit görüntüleri. Fiducial işaretler, (içinden + sembolü olan kare kutu), sondayı çevreleyen silikon alt tabaka boyunca kazınmıştır. Prob ucunun büyütülmüş SEM görüntüleri (B) 1.056x büyütme (Ölçek çubuğu = 40 μm),(C) 3.500x büyütme (Ölçek çubuğu = 10 μm) ve (D) 10.000x büyütme, Ölçek çubuğu = 4 μm olarak gösterilir. Bu rakam39. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Figure 2
Şekil 2: Etched Nano-mimarinin Nöron Yoğunluğu Üzerine Etkileri. Nöronal sağkalım, implant bölgesinden 50 μm uzakta ki mesafelerde aynı hayvanlardan arka plan bölgesinin bir yüzdesi olarak sunulur. (A)İmplantasyon sonrası 2 hafta olan düz yüzeyler (kontrol) ve nanodesenli implantlar arasında nöronal sağkalımda anlamlı bir fark gözlenmedi. (B) Nanodesenli implantların etrafında 100-150 μm mesafede, implantasyon sonrası 4 hafta olan düz yüzeylere (p < 0.05) göre anlamlı olarak daha yüksek nöronal sağkalım vardı. İmplantasyon alanını gösteren sarı anahat ve mikroelektrotun kazınan tarafını gösteren "P" ile nöronların temsili görüntüleri (lekeli yeşil), Ölçek çubuğu = 100 μm. Bu rakam39'dandeğiştirilmiştir. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Figure 3
Şekil 3: Etched Nano mimarisinin Nöroinflamatuar Moleküler Belirteçler Üzerine Etkileri. Doku, hem nanodesenli hem de kontrol implantları için implantasyon alanının yaklaşık 500 μm yarıçapı toplandı. İnflamatuar belirteçlerin göreceli gen ekspresyonu her iki implant tipi arasında kantitatif olarak karşılaştırıldı (farklılıklar grafikte # ile gösterilir; p < 0.05) ve zaman içinde (farklılıklar grafikte * ile gösterilir; p < 0.05). (A) CD14'ün bağıl gen ekspresyonu nanodesenli implantlar çevresinde iki ila dört hafta arasında önemli ölçüde azaldı (*). (B) Nanodesen implantı etrafında NOS2'nin dört hafta (#) kontrole göre önemli ölçüde daha az göreceli gen ekspresyonu vardı ve düz kontrol implantları etrafında iki ila dört hafta arasında NOS2'de anlamlı bir artış (*). Bu rakam39. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Figure 4
Şekil 4: FIB Fonksiyonel Tek Sap mikroelektrotların yüzeylerinde Kazınan Nano mimari. Sağ üst köşedeki inset, bu çalışmada kullanılan mikroelektrotun elektrot sapının (ince siyah çizgi) boyutunu tasvir etmek için bir kuruşun yanında olduğunu gösterir. FiB sapının arka tarafı boyunca nano-mimariler kazınan mikroelektrotların SEM görüntüleri. Tüm sap 600x büyütme (Ölçek çubuğu = 50 μm) üst te gösterilirken, inset nanodesenli yüzeyi 25.000x büyütme, Ölçek çubuğu = 1 μm olarak gösterir. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Figure 5
Şekil 5: Etched Nano mimarisinin İntrakortikal Mikroelektrotlara Elektrofizyoloji üzerine etkileri. Elektrofizyolojik ölçümlerin değerlendirilmesi, tek birimleri kaydeden kanalların(A)yüzdesi, (B) kaydedilen birimlerin maksimum genlikleri ve (C) nano-mimarilerle kazınmış mikro elektrottan gelen sinyal-gürültü oranının, düzgün kontrol elektrotlarına göre umut verici bir ön artış eğilimi ni keşfetti. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Figure 6
Şekil 6: FiB Kazınmış Nano mimarili İmplante Fonksiyonel Tek Sap Mikroelektrotlardan Elektrofizyoloji Kaydı. Fib'i kullanarak nano-mimarileri üretilen mikroelektrot cihazlarına aşındırmanın zorluklarından biri de kısa devre kayıt kontamı riskidir. X ekseni kayıt süresini saniyeler içinde gösterir ve y ekseni nöronal eylem potansiyellerini kaydeden elektrot kanallarını gösterir. Y eksenindeki her numaralı satır farklı bir elektrot kanalını temsil eder ve kanal sayısı 1 en sığ, 16 en derin kanaldır. Kırmızı kutular kısa devre kanalları ana hatlar, mavi kutular görünür nöronal aktivite ile kanalları anahat ise. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Ek Dosya 1. Bu dosyayı görüntülemek için lütfen buraya tıklayın (İndirmek için sağ tıklatın).

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Burada özetlenen üretim protokolü, fonksiyonel olmayan ve fonksiyonel tek saplı silikon mikroelektrotların yüzeyine nano mimarileri etkili ve tekrarlı bir şekilde aşındırmak için odaklanmış iyon ışını litografisini kullanmaktadır. Odaklanmış iyon ışını (FIB) litografisi, ince odaklı iyon ışını50,51kullanarak substrat yüzeyinin seçici ablasyonunu sağlar. FIB nanoölçekli çözünürlük ve yüksek en boy oranı50,52,53ile çeşitli özellikler üretebilir doğrudan yazma tekniğidir. Çeşitli boyutlarda özellikler oluşturmak için, iyon ışını akımının büyüklüğü 3 nm ile 2 μm50,51aralığında iyon ışını nokta boyutunu değiştirmek için optimize edilebilir. Yüzeylere etch özellikleri için FIB kullanarak bazı genel avantajları şunlardır:1) silikon, metaller ve polimerler53,54 ,55,56, 2) FIB düzlemsel olmayan yüzeylerde yapılabilir ve 3) FIB tek tek cihazlarda post-processing için kullanılabilir57.

Burada, FIB bir SEM mikroskobu ve işlevsel olmayan tek sap probları içine belirli özellikleri gravür için özel bir otomatik komut dosyası yazmak için kullanılan yazılım ile birlikte kullanılmıştır. Komut dosyası, istenilen tam aralığı (200 nm genişliğinde paralel oluklar, aralıklı 300 nm ara ve 20 nm derinliğinde) tam olarak eterlemek için gerekli parametreleri (2,5 nA iyon ışını akımı ve 30 kV voltaj) içeriyordu. Elektrotun boyutları FIB için görüş alanını aştı, bu yüzden desenleme birden fazla sahne pozisyonunda gerçekleştirildi. İşlemi otomatikleştirmek için, fiducial işaretler, sondaları yerinde tutan silikon levhanın yan tarafına kazınarak yazılımın sonda sapındaki desenli çizgileri tam olarak tespit etmesine olanak sağladı. Sahne hareketi, iyon ışını görüş alanına göre desen alanının konumunda büyük (~5 μm) bir belirsizlik yarattığı için fiducials gerekliydi. Fiducial'lerin silikon levhaya yerleştirilmesi, FIB'nin sonda sapındaki ışını doğrudan taramadan desen alanlarını tespit etmesine olanak sağladı, bu da sonda sapına potansiyel olarak kontamine olabilir veya zarar verebilir. Bir sap için tüm otomatik gravür işleminin tamamlanması yaklaşık 12 saat sürdü ve desenleme başladıktan sonra operatör müdahalesi gerektirmiyordu. Fib'i kullanarak fib'i kullanarak silikon sonda sapına özellikleri nakışla girmenin yararları nanometre boyutunda özellikler üretebilme, aşındırma işlemini otomatikleştirme ve fabrikasyon bir sondaya aşındırma kapasitesiydi. FIB bol faydaları olmasına rağmen, bu üretim yöntemi ni kullanmanın dezavantajlarından biri sonuçta kendi yüzeyine nano-mimarileri olan cihazların seri üretim potansiyelini sınırlar yavaş üretimhızıdır 58. Alternatif olarak, diğer üretim yöntemleri özellik boyutları ve ilgi geometrileri oluşturmak için kullanılan, belki de daha hızlı oranlarda ve seri üretimlerde, elektron ışını litografisi ve nanoimprint litografi59,60,61,62,63,64,65içerir. Ancak, bu yöntemler nano-mimari özelliklerin üretilen cihazlara yerle bir etmesine izin vermez. Geleneksel olarak bu yöntemler silikon veya polimer bir levha üzerinde üretim işlemi sırasında kullanılır, daha sonra son aldatma imal etmek için aşağı işleme adımlarında kullanılabilir.

Fonksiyonel elektrotlar, elektrot sapı etrafında fidusyal işaretleri içerecek şekilde herhangi bir çevre malzemesi olmadığı için otomatik bir işlemden geçemediler. Bu nedenle, fonksiyonel elektrotlar elle hizalanmış ve aynı özellik boyutları sağlamak için otomatik çalıştırmak olarak aynı iyon akımı ve voltaj kullanılarak, sap boyunca 500 μm bölümlerde kazınmış. Işın, her 500 μm aralığı nı tamamladıktan sonra el ile yeniden hizaya getirilmelidir ve bir sonraki bölümü eterlemek üzere ayarlanmalıdır. Desenlerin her 500 μm'de bir el ile yeniden hizalanması işlemi, amaçlanan geometriye uymayan hasarlı nanoyapılara veya yapılara yol açabilir. Bu manuel hizalama için iyon ışını ihtiyacı daha uzun pozlama süreleri kaynaklanmaktadır66. Bu, manuel gravür ile karşılaşılan zorluklardan biriydi. Bu komplikasyon nedeniyle, iki kayıt kontağı kısa devre yapıldı ve nöronal etki potansiyellerini kaydedemedik(Şekil 6). Şekil 6, nano-mimari elektrot ile yerleştirilen hayvandan elektrofizyolojik canlı kayıt segmentini göstermektedir. Mavi kutular, iki ölü kanalı gösteren kırmızı kutularla karşılaştırıldığında güçlü eylem potansiyellerini kaydeden kanalları nisonlar. Bu nedenle, post-manufactured elektrotlar üzerinde manuel FIB gravür kullanmanın zorluklarından biri, Kirişin kısa devre bağlantılarına sahip olması ve kayıt yapmalarını engelleme şansının olmasıdır. Bu zorluk, kayıt kontaklarında ve izlerinin elektrotun tüm sapı boyunca yer aldığı tek saplı silikon elektrotların ön tarafını aşındırmaya çalışırken geliştirilmiştir. Silikonu kayıt kontaları ve izleri etrafında aşındırmak mümkün olsa da, elektrotun kayıt yeteneklerinin hasar görmesini ve performansının düşmesini önlemek için ekstra dikkatli olunması tavsiye edilir.

Daha önce de belirtildiği gibi, FIB yüzeye çok sayıda özellik geometrileri aşındırmak için çeşitli malzemeler üzerinde kullanılabilir. Ancak, çeşitli malzemelerin içine çizgiler gibi geometrileri eşmek için parametreler, tahmin etmek karmaşık olduğunu unutmayın. Özellikle hat desenleri için, hat genişliği ve derinliği kuvvetle hızlanma gerilimi, Kiriş akımı, yaşam süresi, piksel aralığı, diyafram ömrü ve malzeme türü gibi birçok parametre bağlıdır. Optimizasyon sonucu başka bir parametre her satırı freze toplam süredir. Daha dar ve daha derin çizgiler daha küçük ışın akımları kullanılarak elde edilebilir; ancak, tüm bir sonda sapı için desen süresi pratik değildir birden çok gün, uzatır. Bu nedenle, burada sunulan protokolü optimize etmek mümkün olsa da, bilinmeyen malzemelerin parametrelerini açıklamak son derece zor olacaktır. Bu protokolde açıklanan silikon problarının parametrelerinin gideriminde, değişen koşulların hat genişliğini ve derinliklerini nasıl etkilediğini değerlendirmek için silikonda çok sayıda test kesintisi yapılmıştır. En kısa sürede değerlendirilen koşullar ilgi (200 nm derinliğinde 200 nm geniş çizgiler) belirli özellik boyutu ve geometrisi aşındırmak başardık, bu parametreler yazılım komut dosyası yazmak için kullanılmıştır. Komut dosyası, bu protokolde 300 nm olan merkezden merkeze her satırın aralığını denetlemek için kullanılmıştır. Yüzlerce nanometrede özellik boyutları gerektiren silikon yüzeyleri/cihazları kullanan ileride yapılan çalışmalar, bu protokolde açıklanan parametreleri istenilen özellik boyutlarını oluşturmak için gerekli koşulları gidermek için bir başlangıç noktası olarak kullanabilir. Metal ve polimer yüzeyler/cihazlar için gravür koşullarının daha fazla optimizasyonu ve sorun giderme saki gerekecektir. Genel olarak, nano mimarileri malzeme yüzeylere aşındırma için FIB'nin kullanılması, özellik geometrilerinde, çok sayıda uyumlu malzemenin kullanımında ve üretilen cihazlar da dahil olmak üzere çeşitli yüzey türlerinde yeterli kontrol ve esneklik sağlar. Burada sunulan temsili sonuçlar, fib'in nano-mimarileri intrakorkorkalmikroelektrotların yüzeyine sokmak için kullanılması çalışmalarımızda gözlenen potansiyel yararları göstermiştir: 1) nöronal yoğunluğun artması ve 2) nano-mimariye sahip implante cihazların etrafındaki nöroinflamatuar belirteçlerin azaltılması, ayrıca zaman içinde elektrofizyolojik kayıtların kalitesinin iyileştiğini gösteren 3) ön bulgular. Aynı şekilde, nano-mimari özellikleri bir malzemenin yüzeyine aşındıran tanımlanan protokolün istihdamı ve optimizasyonu da çok sayıda tıbbi cihazın işlevselliğini geliştirmek için kullanılabilir.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Yazarların açıklayacak bir şeyi yok.

Acknowledgments

Bu çalışma Amerika Birleşik Devletleri (ABD) Gaziler İşleri Rehabilitasyon Araştırma ve Geliştirme Servisi ödülleri: #RX001664-01A1 (CDA-1, Ereifej) ve #RX002628-01A1 (CDA-2, Ereifej) tarafından desteklenmiştir. İçeriği, ABD Gaziler İşleri Bakanlığı'nın veya Amerika Birleşik Devletleri Hükümetinin görüşlerini temsil etmez. Yazarlar FEI Co (Şimdi Thermofisher Bilimsel bir parçası) personel yardımı ve enstrümantasyon kullanımı için teşekkür etmek istiyorum, hangi bu araştırmada kullanılan komut geliştirme de yardımcı oldu.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
16-Channel ZIF-Clip Headstage Tucker Davis Technologies ZC16 The headstage and headstage holder may need to be changed, depending on the electrode used. https://www.tdt.com/zif-clip-digital-headstages.html
1-meter cable, ALL spring wrapped Thomas Scientific 1213F04 Any non treated petri dish will suffice. https://www.thomassci.com/Laboratory-Supplies/Cell-Culture-Dishes/_/Non-Treated-Petri-Dishes?q=petri%20dish%20cell%20culture
32-Channel ZIF-Clip Headstage Holder Tucker Davis Technologies Z-ROD32 The headstage and headstage holder may need to be changed, depending on the electrode used. https://www.tdt.com/zif-clip-digital-headstages.html
Acetone, Thinner/Extender/Cleaner, 30ml Ted Pella 16023 https://www.tedpella.com/SEMmisc_html/SEMpaint.htm#anchor16062
Baby-Mixter Hemostat Fine Science Tools 13013-14 Any curved hemostat will suffice. https://www.finescience.com/en-US/Products/Forceps-Hemostats/Hemostats/Baby-Mixter-Hemostat
Carbon Conductive Tape, Double Coated Ted Pella 16084-7 The protocol suggested three options for mounting the functional electrode to the aluminum stub (copper or carbon conductive tape or a low profile clip. We utilized the carbon conductive tape in our study. https://www.tedpella.com/semmisc_html/semadhes.htm
Corning Costar Not Treated Multiple Well Plates - 6 well Sigma Aldrich CLS3736-100EA Any non-treated 6 well plate will suffice. https://www.sigmaaldrich.com/catalog/substance/
Dumont #5 Fine Forceps Fine Science Tools 11251-30 Either this fine forceps or the vacuum pump will suffice. https://www.finescience.com/en-US/Products/Forceps-Hemostats/Dumont-Forceps/Dumont-5-Forceps/11251-30
Ethanol, 190 proof (95%), USP, Decon Labs Fisher Scientific 22-032-600 Any 95% ethanol will suffice. https://www.fishersci.com/shop/products/ethanol-190-proof-95-usp-decon-labs-10/22032600
Falcon Cell Strainer Fisher Scientific 08-771-1 https://www.fishersci.com/shop/products/falcon-cell-strainers-4/087711
FEI, Tescan, Zeiss (also for Philips, Leo, Cambridge, Leica, CamScan), aluminum, grooved edge, Ø32mm Ted Pella 16148 Depending on the SEM machine used, you may need a different size stub. https://www.tedpella.com/SEM_html/SEMpinmount.htm#_16180
Fisherbrand Aluminum Foil, Standard-gauge roll Fisher Scientific 01-213-101 Any aluminum foil will suffice. https://www.fishersci.com/shop/products/fisherbrand-aluminum-foil-7/p-306250
Fisherbrand Low- and Tall-Form PTFE Evaporating Dishes Fisher Scientific 02-617-149 Any Teflon plate will suffice, this is used to dry the probes after washing on a surface they will not stick onto. https://www.fishersci.com/shop/products/fisherbrand-low-tall-form-ptfe-evaporating-dishes-12/p-88552
Michigan-style silicon functional electrode NeuroNexus A1x16-3mm-100-177 http://neuronexus.com/electrode-array/a1x16-3mm-100-177/
Model 1772 Universal holder KOPF Model 1772 Other stereotaxic frames and accessories will suffice. http://kopfinstruments.com/product/model-1772-universal-holder/
Model 900-U Small Animal Stereotaxic Instrument KOPF Model 900-U Other stereotaxic frames and accessories will suffice. http://kopfinstruments.com/product/model-900-small-animal-stereotaxic-instrument1/
Model 960 Electrode Manipulator with AP Slide Assembly KOPF Model 960 Other stereotaxic frames and accessories will suffice. http://kopfinstruments.com/product/model-1772-universal-holder/
Parafilm M 10cm x 76.2m (4" x 250') Ted Pella 807-5 https://www.tedpella.com/grids_html/807-2.htm
PELCO Vacuum Pick-Up System, 220V Ted Pella 520-1-220 Either this vacuum pump or the fine forceps will suffice. http://www.tedpella.com/grids_html/Vacuum-Pick-Up-Systems.htm#anchor-520
PELCO Conductive Silver Paint Ted Pella 16062 https://www.tedpella.com/SEMmisc_html/SEMpaint.htm#anchor16062
SEM FIB FEI Helios 650 Nanolab Thermo Fisher Scientific Helios G2 650 This is the specific focused ion beam and scanning electron microscope used in the protocol. The Nanobuilder software is what it comes with. If a different FIB instrument is used, it may not be completely compatible with the protocol, specifically the steps requiring the Nanobuilder software. https://www.fei.com/products/dualbeam/helios-nanolab/

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Salcman, M., Bak, M. J. A new chronic recording intracortical microelectrode. Medical and Biological Engineering. 14 (1), 42-50 (1976).
  2. Im, C., Seo, J. -M. A review of electrodes for the electrical brain signal recording. Biomedical Engineering Letters. 6 (3), 104-112 (2016).
  3. Donoghue, J. Bridging the Brain to the World: A Perspective on Neural Interface Systems. Neuron. 60 (3), 511-521 (2008).
  4. Gilja, V., et al. Clinical translation of a high-performance neural prosthesis. Nature medicine. 21 (10), 1142-1145 (2015).
  5. Wolpaw, J. R., McFarland, D. J. Control of a two-dimensional movement signal by a noninvasive brain-computer interface in humans. Proceedings of the National Academy of Sciences. 101 (51), 17849-17854 (2004).
  6. Ajiboye, A. B., et al. Restoration of reaching and grasping in a person with tetraplegia through brain-controlled muscle stimulation: a proof-of-concept demonstration. Lancet. 389 (10081), 1821-1830 (2017).
  7. Polikov, V. S., Tresco, P. A., Reichert, W. M. Response of brain tissue to chronically implanted neural electrodes. Journal of Neuroscience Methods. 148 (1), 1-18 (2005).
  8. Barrese, J. C., et al. Failure mode analysis of silicon-based intracortical microelectrode arrays in non-human primates. Journal of Neural Engineering. 10 (6), 066014 (2013).
  9. McConnell, G. C., et al. Implanted neural electrodes cause chronic, local inflammation that is correlated with local neurodegeneration. Journal of Neural Engineering. 6 (5), 056003 (2009).
  10. Potter, K. A., Buck, A. C., Self, W. K., Capadona, J. R. Stab injury and device implantation within the brain results in inversely multiphasic neuroinflammatory and neurodegenerative responses. Journal of Neural Engineering. 9 (4), 046020 (2012).
  11. Biran, R., Martin, D. C., Tresco, P. A. Neuronal cell loss accompanies the brain tissue response to chronically implanted silicon microelectrode arrays. Experimental Neurology. 195 (1), 115-126 (2005).
  12. Kozai, T. D., Jaquins-Gerstl, A. S., Vazquez, A. L., Michael, A. C., Cui, X. T. Brain tissue responses to neural implants impact signal sensitivity and intervention strategies. ACS Chemical Neurosciences. 6 (1), 48-67 (2015).
  13. Jorfi, M., Skousen, J. L., Weder, C., Capadona, J. R. Progress towards biocompatible intracortical microelectrodes for neural interfacing applications. Journal of Neural Engineering. 12 (1), 011001 (2015).
  14. Michelson, N. J., et al. Multi-scale, multi-modal analysis uncovers complex relationship at the brain tissue-implant neural interface: new emphasis on the biological interface. Journal of Neural Engineering. 15 (3), 033001 (2018).
  15. Saxena, T., et al. The impact of chronic blood-brain barrier breach on intracortical electrode function. Biomaterials. 34 (20), 4703-4713 (2013).
  16. Potter, K. A., et al. The effect of resveratrol on neurodegeneration and blood brain barrier stability surrounding intracortical microelectrodes. Biomaterials. 34, 7001-7015 (2013).
  17. Ravikumar, M., et al. The Roles of Blood-derived Macrophages and Resident Microglia in the Neuroinflammatory Response to Implanted Intracortical Microelectrodes. Biomaterials. 0142 (35), 8049-8064 (2014).
  18. Hermann, J., Capadona, J. Understanding the Role of Innate Immunity in the Response to Intracortical Microelectrodes. Critical Reviews in Biomedical Engineering. 46 (4), 341-367 (2018).
  19. Ereifej, E. S., et al. Implantation of Intracortical Microelectrodes Elicits Oxidative Stress. Frontiers in Bioengineering and Biotechnology. , https://doi.org/10.3389/fbioe.2018.00009 (2018).
  20. Block, M. L., Zecca, L., Hong, J. S. Microglia-mediated neurotoxicity: uncovering the molecular mechanisms. Nature Reviews Neuroscience. 8 (1), 57-69 (2007).
  21. Nguyen, J. K., et al. Influence of resveratrol release on the tissue response to mechanically adaptive cortical implants. Acta Biomaterialia. 29, 81-93 (2016).
  22. Salatino, J. W., Ludwig, K. A., Kozai, T. D., Purcell, E. K. Glial responses to implanted electrodes in the brain. Nature Biomedical Engineering. 1 (11), 862 (2017).
  23. Block, M. L., Zecca, L., Hong, J. -S. Microglia-mediated neurotoxicity: uncovering the molecular mechanisms. Nature Reviews Neuroscience. 8 (1), 57-69 (2007).
  24. Biran, R., Martin, D., Tresco, P. Neuronal cell loss accompanies the brain tissue response to chronically implanted silicon microelectrode arrays. Experimental Neurology. 195 (1), 115-126 (2005).
  25. Liu, X., et al. Stability of the interface between neural tissue and chronically implanted intracortical microelectrodes. IEEE Transactions on Rehabilitation Engineering. 7 (3), 315-326 (1999).
  26. Ereifej, E. S., et al. The Neuroinflammatory Response to Nanopatterning Parallel Grooves into the Surface Structure of Intracortical Microelectrodes. Advanced Functional Materials. , (2017).
  27. Nguyen, J. K., et al. Mechanically-compliant intracortical implants reduce the neuroinflammatory response. Journal of Neural Engineering. 11 (5), 056014 (2014).
  28. Wei, X., et al. Nanofabricated Ultraflexible Electrode Arrays for High-Density Intracortical Recording. Advanced Science. , 1700625 (2018).
  29. Patel, P. R., et al. Chronic in vivo stability assessment of carbon fiber microelectrode arrays. Journal of Neural Engineering. 13 (6), 066002 (2016).
  30. Chen, R., Canales, A., Anikeeva, P. Neural recording and modulation technologies. Nature Reviews Materials. 2 (2), 16093 (2017).
  31. Kim, Y., et al. Nano-Architectural Approaches for Improved Intracortical Interface Technologies. Frontiers in Neuroscience. 12, (2018).
  32. Millet, L. J., Bora, A., Sweedler, J. V., Gillette, M. U. Direct cellular peptidomics of supraoptic magnocellular and hippocampal neurons in low-density co-cultures. ACS Chemical Neurosciences. 1 (1), 36-48 (2010).
  33. Ding, H., Millet, L. J., Gillette, M. U., Popescu, G. Actin-driven cell dynamics probed by Fourier transform light scattering. Biomedical Optical Express. 1 (1), 260-267 (2010).
  34. Kotov, N. A., et al. Nanomaterials for Neural Interfaces. Advanced Materials. 21 (40), 3970-4004 (2009).
  35. Curtis, A. S., et al. Cells react to nanoscale order and symmetry in their surroundings. IEEE Trans Nanobioscience. 3 (1), 61-65 (2004).
  36. Zervantonakis, I. K., Kothapalli, C. R., Chung, S., Sudo, R., Kamm, R. D. Microfluidic devices for studying heterotypic cell-cell interactions and tissue specimen cultures under controlled microenvironments. Biomicrofluidics. 5 (1), 13406 (2011).
  37. Ereifej, E. S., et al. Nanopatterning effects on astrocyte reactivity. Journal of Biomedical Materials Research Part A. 101 (6), 1743-1757 (2013).
  38. Ereifej, E. S., Cheng, M. M. -C., Mao, G., VandeVord, P. J. Examining the inflammatory response to nanopatterned polydimethylsiloxane using organotypic brain slice methods. Journal of Neuroscience Methods. 217 (1-2), 17-25 (2013).
  39. Ereifej, E. S., et al. The Neuroinflammatory Response to Nanopatterning Parallel Grooves into the Surface Structure of Intracortical Microelectrodes. Advanced Functional Materials. 28 (12), 1704420 (2018).
  40. Buzsáki, G. Large-scale recording of neuronal ensembles. Nature Neuroscience. 7 (5), 446-451 (2004).
  41. Mullen, R. J., Buck, C. R., Smith, A. M. NeuN, a neuronal specific nuclear protein in vertebrates. Development. 116 (1), 201-211 (1992).
  42. Rennaker, R. L., Miller, J., Tang, H., Wilson, D. A. Minocycline increases quality and longevity of chronic neural recordings. Journal of Neural Engineering. 4 (2), 1-5 (2007).
  43. Sladek, Z., Rysanek, D. Expression of macrophage CD14 receptor in the course of experimental inflammatory responses induced by lipopolysaccharide and muramyl dipeptide. Veterinarni Medicina. 53 (7), 347-357 (2008).
  44. Janova, H., et al. CD14 is a key organizer of microglial responses to CNS infection and injury. Glia. , (2015).
  45. Ziegler-Heitbrock, H. W. L., Ulevitch, R. J. CD14: Cell surface receptor and differentiation marker. Immunology Today. 14 (3), 121-125 (1993).
  46. Lowenstein, C. J., Padalko, E. iNOS (NOS2) at a glance. Journal of Cell Science. 117 (14), 2865-2867 (2004).
  47. Aktan, F. iNOS-mediated nitric oxide production and its regulation. Life Sciences. 75 (6), 639-653 (2004).
  48. Kozai, T. D., et al. Comprehensive chronic laminar single-unit, multi-unit, and local field potential recording performance with planar single shank electrode arrays. Journal of Neurosciences Methods. 242, 15-40 (2015).
  49. Kozai, T. D., et al. Mechanical failure modes of chronically implanted planar silicon-based neural probes for laminar recording. Biomaterials. 37, 25-39 (2015).
  50. Raffa, V., Vittorio, O., Pensabene, V., Menciassi, A., Dario, P. FIB-nanostructured surfaces and investigation of bio/nonbio interactions at the nanoscale. IEEE Transactions on Nanobioscience. 7 (1), 1-10 (2008).
  51. Lehrer, C., Frey, L., Petersen, S., Ryssel, H. Limitations of focused ion beam nanomachining. Journal of Vacuum Science & Technology B: Microelectronics and Nanometer Structures Processing, Measurement, and Phenomena. 19 (6), 2533-2538 (2001).
  52. Watkins, R., Rockett, P., Thoms, S., Clampitt, R., Syms, R. Focused ion beam milling. Vacuum. 36 (11-12), 961-967 (1986).
  53. Veerman, J., Otter, A., Kuipers, L., Van Hulst, N. High definition aperture probes for near-field optical microscopy fabricated by focused ion beam milling. Applied Physics Letters. 72 (24), 3115-3117 (1998).
  54. Lanyon, Y. H., Arrigan, D. W. Recessed nanoband electrodes fabricated by focused ion beam milling. Sensors and Actuators B: Chemical. 121 (1), 341-347 (2007).
  55. Menard, L. D., Ramsey, J. M. Fabrication of sub-5 nm nanochannels in insulating substrates using focused ion beam milling. Nano Letters. 11 (2), 512-517 (2010).
  56. Ziberi, B., Cornejo, M., Frost, F., Rauschenbach, B. Highly ordered nanopatterns on Ge and Si surfaces by ion beam sputtering. Journal of Physics: Condensed Matter. 21 (22), 224003 (2009).
  57. Reyntjens, S., Puers, R. A review of focused ion beam applications in microsystem technology. Journal of Micromechanics and Microengineering. 11 (4), 287 (2001).
  58. Heyderman, L., David, C., Kläui, M., Vaz, C., Bland, J. Nanoscale ferromagnetic rings fabricated by electron-beam lithography. Journal of Applied Physics. 93 (12), 10011-10013 (2003).
  59. Baquedano, E., Martinez, R. V., Llorens, J. M., Postigo, P. A. Fabrication of Silicon Nanobelts and Nanopillars by Soft Lithography for Hydrophobic and Hydrophilic Photonic Surfaces. Nanomaterials. 7 (5), 109 (2017).
  60. Eom, H., et al. Nanotextured polymer substrate for flexible and mechanically robust metal electrodes by nanoimprint lithography. ACS Applied Materials & Interfaces. 7 (45), 25171-25179 (2015).
  61. Li, K., Morton, K., Veres, T., Cui, B. 5.11 Nanoimprint Lithography and Its Application in Tissue Engineering and Biosensing. Comprehensive Biotechnology. , 125-139 (2011).
  62. Dong, B., Zhong, D., Chi, L., Fuchs, H. Patterning of conducting polymers based on a random copolymer strategy: Toward the facile fabrication of nanosensors exclusively based on polymers. Advanced Materials. 17 (22), 2736-2741 (2005).
  63. Dalby, M. J., Gadegaard, N., Wilkinson, C. D. The response of fibroblasts to hexagonal nanotopography fabricated by electron beam lithography. Journal of Biomedical Materials Research Part A. 84 (4), 973-979 (2008).
  64. Tseng, A. A., Chen, K., Chen, C. D., Ma, K. J. Electron beam lithography in nanoscale fabrication: recent development. IEEE Transactions on Electronics Packaging Manufacturing. 26 (2), 141-149 (2003).
  65. Yang, Y., Leong, K. W. Nanoscale surfacing for regenerative medicine. Wiley Interdisciplinary Reviews: Nanomedicine and Nanobiotechnology. 2 (5), 478-495 (2010).
  66. Vermeij, T., Plancher, E., Tasan, C. Preventing damage and redeposition during focused ion beam milling: The "umbrella" method. Ultramicroscopy. 186, 35-41 (2018).

Tags

Biyomühendislik Sayı 155 odaklanmış iyon ışını litografisi intrakortikal mikroelektrotlar nano-mimari elektrofizyoloji nöroinflamasyon biyouyumluluk
Etch Nano mimarilerine mikroelektrotlara odaklanmış iyon ışını Litografisi
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Mahajan, S., Sharkins, J. A.,… More

Mahajan, S., Sharkins, J. A., Hunter, A. H., Avishai, A., Ereifej, E. S. Focused Ion Beam Lithography to Etch Nano-architectures into Microelectrodes. J. Vis. Exp. (155), e60004, doi:10.3791/60004 (2020).

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