세포 물질의 상호 작용 연구를위한 나노 기공 골드 패턴의 미세
Summary
우리는 스텐실 인쇄 및 석판뿐만 아니라 미세하게 패턴에 대한 배양 세포에 방법을 통해 micropattern과 나노 다공성 금 박막에 대한 기술을보고합니다. 또한, 우리는 물질과 주사 전자 및 형광 현미경 기술을 이용하여 배양 된 세포의 형태를 특성화하는 이미지 분석 방법을 설명합니다.
Abstract
수십 나노 미터의 기능 크기를 가진 나노 구조 재료는 연료 전지, 바이오 센서, 생물 의학 장치 코팅 및 약물 전달 도구를 포함한 여러 기술의 성능을 강화했다. 나노 크기의 자기 조립 공정에 의해 생산 된 나노 기공 금 (NP-오)는 큰 효과 표면적, 높은 전기 전도도와 촉매 활성을 보여 비교적 새로운 소재입니다. 이러한 속성은 NP-오에게 과학 사회 매력적인 소재를 만들었습니다. NP-오에 대한 대부분의 연구는 거시적 규모의 표본을 고용하고 물질과 촉매, 센서 응용 프로그램의 기초 과학에 초점을 맞 춥니 다. 매크로 스케일의 표본은 생물 의학 장치를 포함하여 소형 시스템에서 NP-오의 잠재력을 제한 할 수 있습니다. 이러한 문제를 해결하기 위해, 우리는 처음에 딱딱한 기판 micropattern과 NP-오 박막의 두 가지 방법을 설명합니다. 첫 번째 방법은, 간편하게 조절할를 밀리미터 규모의 NP-오 패턴을 만들기 위해 직접 제작 한 스텐실 마스크를 고용E는 두 번째 방법은 본 서브 밀리미터 스케일 패턴 리프트 오프 리소그래피를 사용합니다. NP-오 박막 스퍼터링 증착 공정에 의해 얻을 수있다, 그들은 마이크로에 손쉬운 통합함으로써 의무가 기존의 미세 기술과 호환됩니다. 이러한 시스템은 높은 효과적인 표면적, 전기 전도도, 및 금 – 싸이 기반 표면의 바이오 콘쥬 게이션에서 해당 혜택을 전기적 주소 바이오 센서 플랫폼 (가) 있습니다. 우리는 몇 가지 바이오 센서에 대한 중요한 성능 매개 변수 포유 동물 세포와 NP-오의 상호 작용을 정량화 세포 배양, 면역 염색, 및 이미지 처리 기술을 설명합니다. 우리는 여기에 설명 된 기술은 다양한 길이 비늘 및 바이오 센서, 에너지 저장 시스템, 촉매 등 다양한 애플리케이션의 플랫폼에서 NP-오의 통합을 지원할 것으로 기대합니다.
Introduction
<p class="jove_content"나노 스케일 기능> 재료 연료 전지 등 다양한 응용 프로그램을 향상에 약속을 보여 주었다<sup> 1</sup> 센서<sup> 2,3</sup> 생물 의학 장치<sup> 4,5</sup>. 비교적 새로운 재료는 나노 크기의 자기 조립 공정에 의해 생산되는 나노 기공 금 (NP-오)입니다. NP-AU에 선구자는 가장 일반적으로 원자의 비율이 60 %에서 80 %로 은색으로 구성된 금 합금이다. 짧게 특성을 오픈 기공 나노 실버가 강한 산에 의해 용해되는 클러스터의 금 원자의 재 배열 결과입니다 (<em> 예를 들어,</em> 질산 70 %) 또는 전기 전위에 따라<sup> 6-8</sup>. 큰 유효 면적 등 여러 가지 바람직한 특성, 높은 전기 전도성, 잘 확립 된 표면 기능화 기술 및 생체 적합성에서 NP-오 혜택<sup> 9</sup>. NP-오에 대한 연구의 급속한 확장, NP-오의 기계적 특성에 초점을 맞출 대부분이있다하더라도<sup> 10,11</sup> 촉매<sup> 12</sup>, 그리고 생명 감지 성능<sup> 13-15</sup>. 바람직한 특성은 여러 가지 생물로 이용하실 매우 유용하지만<sup> 16, 17</sup>이 영역에있는 응용 프로그램이 제한되었습니다. 이것에 대한 한 가지 가능한 이유는 대부분의 연구는 주로 매크로 스케일의 표본을 사용하고있다 (<em> 예를 들어,</em> 시트, 포일 및 잉곳)와 소형 시스템에서 NP-오를 통합하는 기술은 부적당 남아있다. 사실 NP-오 영화를 채용 기존의 미세 기술을 사용하여 예제의 소수에 불과있다<sup> 16-20</sup>. 소형화 기술과 새로운 생물 의학 도구에 대한 필요성의 출현으로, 그것은 장치에 새로운 자료를 통합 할 수있을 중요한되고있다. 이는 일반적으로 물질이 퇴적 기존의 미세 기술을 모방 할 수 있어야합니다. 또한, 세포 물질의 상호 작용의 신속한 정량은 새로운 재료의 생체 적합성을 평가하기 위해 일반적으로 필요합니다. 본 논문의 목적은 micropattern과 NP-오 영화에 대한 기본적인 기술을 설명하고 나노 구조 및 디지털 이미지 프로세싱을 통해 세포 물질의 상호 작용을 모두 정량화하는 것입니다.</p>
Protocol
1. 나노 다공성 골드의 제조 피라 냐가 솔루션 깨끗한 기판 결정화 접시와 열 ° C 열판에 65 혼합물의 100 ML 황산 (96 %)로 25 ML의 과산화수소 (30 %)를 추가합니다. 주의 : 액체 부식성하고주의하여 취급해야합니다. 그것이 폭발의 위험이 있으므로 소비 솔루션은 밀폐 용기에 저장하지 않아야합니다. 장소 내산성 집게 10 분으로 청소를 사용하여 혼합물로 3 인치 현미경 슬라이드 1…
Representative Results
그림 1은 배양 세포를 NP-오 패턴을 만드는 나노 구조를 정량화하고, 세포의 형태학의 특성을 포함하여 주요 절차 단계를 설명합니다. 그림 2a에서와 같이 탄성 스텐실 (TOP) 아래 이미지에서와 같이 NP-오 패턴을 만드는 데 사용됩니다. 그림 2B는 일괄 처리 시편 도자기 보트의 사진입니다. 그림 2C는 용착 금속 패턴의 색 변화를 표시 이전과 마크로 ?…
Discussion
우리는 마이크로 시스템즈 생물학 연구에서이 영화의 사용을 확장하는 micropattern과 NP-오 필름에 두 가지 방법을 보여줍니다. 스퍼터 코팅 금은 스퍼터링은 기존의 미세 공정과 합금 조성 및 두께는 쉽게 각 스퍼터링 건 힘의 변화에 의해 제어 (금과은 대상에 대한) 될 수 있습니다와 호환이기 때문에, NP-오 패턴을 생성하는 다양한 방법 각각 증착 시간입니다. 전형적인 NP-오 필름은 200 nm의에?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
O. 쿠 르툴 루스와 D. Dimlioglu는 캘리포니아 대학 실험실 비용 연구 프로그램 상 12 LR-237197에 의해 지원됩니다. P. Daggumati는 과학 및 엔지니어링 (RISE) 상에있는 캘리포니아 대학교 데이비스 연구 투자의 대학에 의해 지원됩니다. CA 채프먼은 국립 필요 원정대의 교육 대학원 지원 분야의 부서에 의해 지원됩니다. 이 작품은 UC 랩 수수료 연구 프로그램, UC 데이비스 상승 및 엔지니어링 창업 자금 UC 데이비스 대학에 의해 지원되었다.
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 |
References
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Cite This Article
Daggumati, P., Kurtulus, O., Chapman, C. A. R., Dimlioglu, D., Seker, E. Microfabrication of Nanoporous Gold Patterns for Cell-material Interaction Studies. J. Vis. Exp. (77), e50678, doi:10.3791/50678 (2013).