Microfabrication de Patterns d'or nanoporeux d'études sur l'interaction cellule-matériau

Résumé

Nous rapportons sur les techniques à micromotif nanoporeux films minces d'or via l'impression par stencil et la photolithographie, ainsi que des méthodes pour cultiver des cellules sur les modèles micro-usinés. En outre, nous décrivons des méthodes d'analyse d'images pour caractériser la morphologie du matériau et des cellules cultivées à l'aide électronique à balayage et les techniques de microscopie à fluorescence.

Résumé

Les matériaux nanostructurés avec des tailles de fond dans des dizaines de nanomètres ont amélioré la performance de plusieurs technologies, y compris les piles à combustible, les biocapteurs, les revêtements d'appareils biomédicaux et les outils d'administration de médicaments. Or nanoporeux (np-Au), produite par un processus d'auto-assemblage de nano-échelle, est un matériau relativement nouveau qui présente une grande surface effective, une conductivité électrique élevée, et l'activité catalytique. Ces propriétés ont fait np-Au un matériau intéressant pour la communauté scientifique. La plupart des études sur np-Au emploient spécimens macro-échelle et de se concentrer sur la science fondamentale de la matière et ses applications catalytiques et le capteur. Les spécimens macro-échelle limitent le potentiel de np-Au dans les systèmes miniaturisés, y compris les appareils biomédicaux. Afin de répondre à ces questions, nous décrivons d'abord deux méthodes différentes pour micromotif np-Au couches minces sur des substrats rigides. La première méthode utilise des masques pochoir produits manuellement pour créer l'échelle millimétrique np-Au modèles, tout en recueillante la seconde méthode utilise lift-off photolithographie pour motif motifs sub-millimétrique échelle. Comme les films minces np-Au sont obtenus par un procédé de pulvérisation-dépôt, ils sont compatibles avec les techniques de microfabrication conventionnelles, ce qui se prêtent à l'intégration facile dans des microsystèmes. Ces systèmes comprennent électriquement adressables plateformes de biocapteurs qui bénéficient d'une grande zone efficace de la surface, la conductivité électrique, et bioconjugaison de surface à base de thiol-or. Nous décrivons la culture cellulaire, immunologique, et des techniques de traitement d'images pour quantifier l'interaction np-Au avec des cellules de mammifères, ce qui est un paramètre important de la performance pour certains biocapteurs. Nous nous attendons à ce que les techniques illustrées ici vont faciliter l'intégration des np-Au dans les plates-formes à différentes échelles de longueur et dans de nombreuses applications, y compris des biocapteurs, des systèmes de stockage d'énergie, et des catalyseurs.

Introduction

Matériaux avec des fonctionnalités nano-échelle ont montré des résultats prometteurs dans l'amélioration de diverses applications, y compris les piles à combustible ¹ Capteurs, ^2,3 Et dispositifs biomédicaux ^4,5. Un nouveau matériau est relativement or nanoporeux (np-Au), qui est produite par un procédé d'auto-assemblage à l'échelle nanométrique. Le précurseur de np-Au est un alliage d'or qui se compose le plus souvent de l'argent de 60% à 80% en pourcentage atomique. En bref, la nanostructure à pores ouverts caractéristique est le résultat d'un réarrangement d'atomes d'or dans les amas comme l'arge....

Protocole

1. Nanoporeux Fabrication d'or

1. Substrats propres dans une solution Piranha
   1. Ajouter 25 ml de peroxyde d'hydrogène (30%) à 100 ml d'acide sulfurique (96%) dans une boite de Pétri et porter le mélange à 65 ° C sur une plaque chauffante. ATTENTION: Les liquides sont extrêmement corrosifs et doivent être manipulés avec soin. La solution passé ne devrait pas être conservé dans un récipient hermétique, elle pourrait exploser.
   2. La place de 1 pouce par des lames de microscope de 3 pouces dans le mélange en utilisant une pince résistant à l'acide et les nettoyer pendant 10 min. Utilisez un bateau de immunohistochimique de porcelaine....

Résultats

La figure 1 présente les principales étapes de la procédure, y compris la création des modèles np-Au, la culture de cellules, la quantification de la nanostructure, et la caractérisation des morphologies cellulaires. Le pochoir en élastomère montre la figure 2a (en haut) est utilisé pour créer les modèles np-Au représentés dans les images en dessous. Figure 2b est une photographie du bateau de la porcelaine pour les spécimens de traitement par lots. Figure 2c

Discussion

Nous démontrons deux techniques différentes pour micromotif np-Au films pour étendre l'utilisation de ces films dans des microsystèmes et des études biologiques. Or pulvérisation cathodique et de l'argent est une méthode polyvalente pour créer np-Au modèles, comme la pulvérisation est compatible avec les procédés de microfabrication conventionnelles et la composition de l'alliage et l'épaisseur peut être facilement contrôlée en faisant varier les pouvoirs d'armes à feu de pulvérisation individuels (p.......

Matériaux

Liste des matériaux utilisés dans cet article

Nom	Entreprise	Numéro de catalogue	Commentaires
Cible d’or	Lesker	EJTAUXX403A2	Précurseur de l’alliage pour la production de np-Au
Cible chromée	Lesker	EJTCRXX353A2	Couche adhésive
Cible d’argent	Lesker	EJTAGXX403A2	Précurseur de l’alliage pour la production de np-Au
Bateau en porcelaine	Thomas Scientific	8542E40	Utilisé pour le traitement de petits échantillons
Acide nitrique	Sigma-Aldrich	43873	Utilisé à 70 % pour le désalliage
Acide sulfurique	J.T Baker	7664-93-9	Utilisé à 96 % pour le nettoyage du piranha
Peroxyde d’hydrogène	J.T Baker	7722-84-1	Utilisé à 30 % pour le nettoyage du piranha
Poinçons de biopsie	Ted Pella	150xx	Disponible en plusieurs tailles
Feuilles d’élastomère de silicone	Rogers Corporation	HT 6240	Disponible en plusieurs épaisseurs
Hexaméthyldisilazane	Sigma-Aldrich	440191-100ML	Utilisé comme promoteur d’adhérence pour les résines positives
Microposit MF CD26	Shipley	38490	Révélateur de résine positive
PRS 3000	J.T Baker	JT6403-5	Décapant de résine positive
Lamelles de protection circulaires en verre (12 mm)	Ted Pella	26023	Utilisé comme substrat pour les motifs métalliques et la culture cellulaire
Lames de verre (1 x 3 pouces)	Ted Pella	26007	Utilisé comme substrat pour les motifs métalliques
Ruban polyimide Kapton	VWR	82030-950	Utilisé pour la fixation en élastomère
Masques de transparence	Output City		Utilisé en photolithographie http://www.outputcity.com/
Nettoyeur plasma	Harrick Plasma	PDC-32G	Utilisé pour l’activation des surfaces en verre
Machine à pulvérisation cathodique	Kurt J. Lesker	LAB18	Utilisé pour le dépôt des métaux