Microfabrication של דפוסי זהב Nanoporous לסלולרי מהותי מחקרי אינטראקציה
Summary
אנו מדווחים על טכניקות לסרטים באמצעות הדפסת סטנסיל וphotolithography, כמו גם שיטות לתאי תרבות על דפוסי microfabricated הדקים זהב nanoporous micropattern. בנוסף, אנו מתארים שיטות ניתוח תמונה למאפיינות מורפולוגיה של החומר ואת התאים בתרבית באמצעות אלקטרונים סורקים וטכניקות מיקרוסקופ פלואורסצנטי.
Abstract
חומרי Nanostructured עם גדלי תכונה בעשרות ננומטרים הגבירו את הביצועים של מספר טכנולוגיות, כולל תאי דלק, biosensors, ציפויי מכשיר ביו, וכלים אספקת סמים. זהב Nanoporous (NP-Au), המיוצר על ידי תהליך הרכבה עצמית בקנה מידה ננו, הוא חומר חדש יחסית שמציג שטח גדול משטח יעיל, מוליכות חשמלית גבוהות, ופעילות קטליטית. מאפיינים אלו הפכו את NP-Au חומר אטרקטיבי לקהילה מדעית. רוב המחקרים על NP-Au להעסיק דגימות מאקרו בקנה מידה ולהתמקד במדע בסיסי של החומר והיישומים קטליטיים וחיישן שלה. דגימות מאקרו בקנה המידה להגביל את הפוטנציאל של NP-Au במערכות מיניאטורי, כולל התקנים ביו. על מנת לטפל בבעיות אלה, אנחנו בהתחלה לתאר בשתי שיטות שונות לסרטים דקים micropattern NP-Au על מצעים נוקשים. השיטה הראשונה מעסיקה מסכות סטנסיל ידני המיוצרים ליצירת דפוסי NP-Au מילימטר בקנה מידה, whilדואר השיטה השנייה משתמשת photolithography המראה לדפוסים תת מילימטר בקנה מידת דפוס. ככל שהסרטים הדקים NP-Au מתקבלים על ידי תהליך גמגום בתצהיר, שהם בקנה אחד עם טכניקות microfabrication קונבנציונליות, ובכך המתאימים לשילוב קליל למיקרוסיסטמס. מערכות אלה כוללות פלטפורמות biosensor חשמליים-מיעון שנהנים מאזור הגבוה יעיל פני השטח, מוליכות חשמליות, ומשטח bioconjugation מבוסס זהב תיאול. אנו מתארים תרבית תאים, immunostaining, וטכניקות עיבוד תמונה לכמת האינטראקציה של NP-Au עם תאי יונקים, וזה פרמטר חשוב לביצועים מסוימים biosensors. אנו צופים כי בטכניקות מאוירות כאן יסייעו שילוב של NP-Au בפלטפורמות באורך סולמות שונים וביישומים רבים, כוללים חיישנים ביולוגיים, מערכות אחסון אנרגיה, וזרזים.
Introduction
Protocol
Representative Results
Discussion
אנו מדגימים שתי טכניקות שונות לסרטי NP-Au micropattern להרחבת שימוש בסרטים האלה במיקרוסיסטמס ומחקרים ביולוגיים. זהב גמגום ציפוי וכסף הוא שיטה תכליתית ליצור דפוסי NP-Au, כמקרטע תואם את תהליכי microfabrication קונבנציונליים וסגסוגת בהרכב והעובי ניתן לשלוט בקלות על ידי שינוי סמכויות הא…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
א 'וד' Kurtulus Dimlioglu נתמך על ידי אוניברסיטת קליפורניה מעבדה אגרות פרס תכנית מחקר 12-LR-237,197. פ Daggumati נתמך על ידי אוניברסיטת קליפורניה דיוויס השקעות מחקר בפרס המדעים והנדסה (עלייה). CA צ'פמן נתמך על ידי מחלקה לחינוך לתארים מתקדמים תחומי סיוע של מלגת צורך הלאומית. עבודה זו נתמכה על ידי תכנית UC מעבדת מחקר עמלות, עליית דייוויס UC, וUC Davis המכללה אקדמי להנדסת סטארט כספים.
Materials
| Name of Reagent/Material | Company | Catalog Number | Comments |
| Gold target | Lesker | EJTAUXX403A2 | Precursor to alloy for producing np-Au |
| Chrome target | Lesker | EJTCRXX353A2 | Adhesive layer |
| Silver target | Lesker | EJTAGXX403A2 | Precursor to alloy for producing np-Au |
| Porcelain boat | Thomas Scientific | 8542E40 | Used for processing small samples |
| Nitric acid | Sigma-Aldrich | 43873 | Used at 70% for dealloying |
| Sulfuric acid | J.T Baker | 7664-93-9 | Used at 96% for piranha cleaning |
| Hydrogen peroxide | J.T Baker | 7722-84-1 | Used at 30% for piranha cleaning |
| Biopsy punches | Ted Pella | 150xx | Available in several sizes |
| Silicone elastomer sheets | Rogers Corporation | HT 6240 | Available in several thicknesses |
| Hexamethyldisilazane | Sigma-Aldrich | 440191-100ML | Used as adhesion promoter for positive resist |
| Microposit MF CD26 | Shipley | 38490 | Positive photoresist developer |
| PRS 3000 | J.T Baker | JT6403-5 | Positive photoresist stripper |
| Circular glass coverslips (12 mm) | Ted Pella | 26023 | Used as substrate for metal patterns and cell culture |
| Glass slides (1 x 3 inch) | Ted Pella | 26007 | Used as substrate for metal patterns |
| Kapton polyimide tape | VWR | 82030-950 | Used for securing elastomer |
| Transparency masks | Output City | Used in photolithography http://www.outputcity.com/ | |
| Plasma cleaner | Harrick Plasma | PDC-32G | Used for activating glass surfaces |
| Sputtering machine | Kurt J. Lesker | LAB18 | Used for depositing metals |
Riferimenti
- Arico, A. S., Bruce, P., Scrosati, B., Tarascon, J. M., Van Schalkwijk, W. Nanostructured materials for advanced energy conversion and storage devices. Nature Materials. 4, 366-377 (2005).
- Roy, S., Gao, Z. Nanostructure-based electrical biosensors. Nano Today. 4, 318-334 (2009).
- Chen, C. L., et al. DNA-decorated carbon-nanotube-based chemical sensors on complementary metal oxide semiconductor circuitry. Nanotechnology. 21, 095504 (2010).
- Lu, J., Rao, M. P., MacDonald, N. C., Khang, D., Webster, T. J. Improved endothelial cell adhesion and proliferation on patterned titanium surfaces with rationally designed, micrometer to nanometer features. Acta Biomaterialia. 4, 192-201 (2008).
- Wagner, V., Dullaart, A., Bock, A. K., Zweck, A. The emerging nanomedicine landscape. Nat. Biotechnol. 24, 1211-1218 (2006).
- Weissmüller, J., Newman, R., Jin, H., Hodge, A., Kysar, J. Theme Article – Nanoporous Metals by Alloy Corrosion: Formation and Mechanical Properties. Materials Research Society Bulletin. 34, 577-586 (2009).
- Erlebacher, J., Aziz, M., Karma, A., Dimitrov, N., Sieradzki, K. Evolution of nanoporosity in dealloying. Nature. 410, 450-453 (2001).
- Okman, O., Lee, D., Kysar, J. W. Fabrication of crack-free nanoporous gold blanket thin films by potentiostatic dealloying. Scripta Mater. 63, 1005-1008 (2010).
- Seker, E., Reed, M., Begley, M. Nanoporous Gold: Fabrication, Characterization, and Applications. Materials. 2, 2188-2215 (2009).
- Biener, J., et al. Size effects on the mechanical behavior of nanoporous Au. Nano Lett. 6, 2379-2382 (2006).
- Senior, N., Newman, R. Synthesis of tough nanoporous metals by controlled electrolytic dealloying. Nanotechnology. 17, 2311-2316 (2006).
- Zielasek, V., et al. Gold catalysts: Nanoporous gold foams. Angew. Chem. Int. Ed. 45, 8241-8244 (2006).
- Wittstock, A., Biener, J., Bäumer, M. Nanoporous gold: a new material for catalytic and sensor applications. PCCP. 12, 12919-12930 (2010).
- Shulga, O., et al. Preparation and characterization of porous gold and its application as a platform for immobilization of acetylcholine esterase. Chem. Mater. 19, 3902 (2007).
- Shulga, O., Zhou, D., Demchenko, A., Stine, K. Detection of free prostate specific antigen (fPSA) on a nanoporous gold platform. The Analyst. 133, 319-322 (2008).
- Seker, E., et al. The fabrication of low-impedance nanoporous gold multiple-electrode arrays for neural electrophysiology studies. Nanotechnology. 21, 125504 (2010).
- Seker, E., Berdichevsky, Y., Staley, K. J., Yarmush, M. L. Microfabrication-Compatible Nanoporous Gold Foams as Biomaterials for Drug Delivery. Advanced Healthcare Materials. 1, 172-176 (2012).
- Okman, O., Kysar, J. W. Microfabrication of Nanoporous Gold. Nanoporous Gold: From an Ancient Technology to a High-Tech Material. 22, 69 (2012).
- Lee, D., et al. Microfabrication and mechanical properties of nanoporous gold at the nanoscale. Scripta Mater. 56, 437-440 (2007).
- Seker, E., et al. The effects of post-fabrication annealing on the mechanical properties of freestanding nanoporous gold structures. Acta Mater. 55, 4593-4602 (2007).
- Parida, S., et al. Volume change during the formation of nanoporous gold by dealloying. Phys. Rev. Lett. 97, 35504-35506 (2006).
