生物加工

飞秒微加工系统方案激光的发明加快了人类文明的进步。激光以其高相干性，高能量等特点，使其已经广泛应用于人类生活的各个领域，例如激光焊接，激光测距，激光雷达等等。其中激光加工也是一个重要领域。传统的激光加工一般使用纳秒量级脉冲激光或是像CO2激光（10.6um）这样的强激光，随着飞秒激光的逐渐普及，使用成本逐渐降低，使用飞秒激光作为加工光源也越来越受到关注。飞秒激光加工的特点主要有：1，飞秒激光脉冲与材料相互作用时间在一个非常短的时间（飞秒量级），因此可以实现材料的冷加工， 2，飞秒激光可以聚焦到透明材料的内部，实现真正的三维微加工，3，超快激光可以使材料发生多光子吸收，可以突破光学衍射极限进行加工，飞秒微加工的研究领域：可用于飞秒3D打印，双光子聚合等加工技术。可用于切割，打孔，烧蚀，表面微结构等加工技术。由于飞秒激光持续时间很短，可以在易碎易燃材料上获得高质量的烧蚀形貌用于材料的内部改性处理。例如用飞秒激光在玻璃内部进行光波导直写，光存储以及新相材料的制作 飞秒激光直写加工系统一般根据制作方式可分为基于扫描振镜方式和基于样品位移台两种。扫描振镜的方式其优点在于加工精度很高，但是加工的范围有限基于样品位移台的则可以分为：1，使用高质量三维压电位移台，可以获得亚纳米级别的精度，范围可以到几百微米。2，使用高质量的电机驱动的直线气浮平台。其优点在于移动范围可以达到几厘米。卓立汉光基于多年的显微拉曼荧光系统，结合高功率飞秒激光，推出飞秒激光直写加工系统！ 图1：飞秒加工直写系统简图图2：显微系统简图飞秒激光推荐方案：激光器中心波长：1030nm,输出功率： =20W@ 50-200KHZ, 400uJ@1-50KHz, 脉宽：290fs 一体化免维护设计；三维位移台推荐方案： 室温 压电运动⽅ 案 —“Carrier. 系列“ ⼤ ⾏ 程扫描载物台 — 精密光学，半导体表征⼤ 范围压电扫描台Carrier.S200.XY产品特⾊ &bull 两维度XY 扫描运动 200 um × 200 um；&bull 闭环定位精度优于 1nm；&bull 最⼤ 负载 500 g；&bull 针对光学显微镜-超分辨定制化解决⽅ 案；&bull ⽀ 持⽆ 磁( .NM)和⾼ 真空( .UHV)选件升级Carrier.S200.XY ⼤ 范围压电扫描台 — 技术参数 可选版本 ⇨ 正常版本.NM 绝对⽆ 磁版本；.HV， ⾼ 真空版本 .UHV ，超⾼ 真空版本；1 底⾯ 尺⼨ *⾼ 度180 mm × 150 mm × 20 mm2 主体材料铝合⾦ 3 中空透孔80 mm × 60 mm4 运动⾏ 程200 um × 200 um5 闭环分辨率优于1nm6 推荐最⼤ 负载500 g7 闭环传感器电容式8 电容精度0.3 nm9 压电电容(X, Y)6.5 uF15 到 40 摄⽒ 度10 推荐使⽤ 温度11 质量1 kg12 安装螺纹孔⾃ 动兼容 Carrier.L7550.XY

? Femtocut是一套采用红外波段飞秒激光器作光源，可以对生物医学样品，多种有机和无机材料进行光学细微加工和处理的设备。具有超精密切割，钻孔结合高分辨率非介入式3D成像等功能。它可以： l 用于光学基因转移的靶定向转染。l 细胞内染色体分离l 组织切片中单细胞分离l 光学方法击出细胞元素l 纳米加工和光学波导写入l 光学数据存储 设备外观图片 透明材料和生物细胞的3D纳米加工系统产品概述： Femtocut系统采用紧凑的近红外皮秒激光器对透明材料进行3维纳米加工。低能量（亚纳焦至纳焦）高至90兆赫兹重复频率的激光脉冲通过高数值孔径（NA1.3）光学组件聚焦并在亚飞升（10-15升）体积内产生光学击穿。光束能量密度可用一台电机驱动的衰减器控制。焦点区域光功率密度可达几个TW/cm2的水平，于是可以通过多光子电离过程进行超精细的剥蚀加工。加工最小尺寸小于70纳米（半高全宽度）。设备的基本结构是一台配置了高速检流计振镜扫描组件的常用显微镜。能够以亚微米精度进行全幅扫描，局部区域（ROI）扫描，线扫描以及单点剥蚀（点扫描，钻孔）等模式的加工操作。配置了一台电机驱动平台用于大区域加工操作。聚焦光学元件安装于压电陶瓷驱动平台上，可实现精度为40nm的垂直定位。Femtocut还是一套非介入式层析诊断工具。可以对样品进行高分辨率成像来选择微加工处理的目标区域，也可同时监视剥蚀处理的效果。 飞秒激光脉冲分离染色体 人染色体的纳米加工处理 染色体内部孔洞的加工 CHO细胞的靶定位转染。GFP质粒通过一个瞬 态生成的亚微米小孔导入到细胞膜中应用领域:超短脉冲激光已经成为半导体，金属材料，介电材料，高分子材料和生物组织的纳米结构成型的强大工具，显示了不可替代的卓越的性能。在大多是材料中，紫外激光具有较强的线性吸收，所以其仅适用于进行表面团成型。作为鲜明对比，Femtocut 则能够提供真正的三维加工处理。其能够处理的深度可达100μm. 加工线宽达到亚微米量级。通过采用焦点区域的多光子电离过程，切割尺寸可以突破衍射极限的限制。这一系统可以在对近红外透明的材料上进行直接的纳米微尺度结构写入。这一能力大大开拓了在工业，医疗和科学研究领域的应用范围。 飞秒激光纳米尺度微成型技术已经用于波导刻写，光掩膜加工和某些特殊材料的表面改性领域。更进一步，还可在多种材料上进行细微钻孔。激光诱导细胞膜瞬态改变眼组织纳米尺度结构成型：角膜薄片制备超快激光和生物材料的相互作用的一个重要特点是其作用区域强烈地被限制在焦点区域，这样就大大地减小了对邻近组织的损害。于是，可以利用这一特性将突变组织和正常生命细胞分离开来。Femtocut的高空间分辨率处理能力还可以在不发生任何显见的损害效应情况下将单细胞器从细胞中撞击出去。 Femtocut这种极强的局域工作特性使其具有成为实现DNA操控的强大工具的潜能。它可以用来对染色体某些特定的基因片段进行光学去活性处理。不仅如此，飞秒激光脉冲还显示了应用于人类染色体片段分离以及高度局域的基因和分子转移的前景。 不同材料上进行结构成型：A：金 B: 硅 C：玻璃 细胞间连接的激光加工处理处理前细胞间连接的激光加工处理(处理后）技术数据：紧凑型飞秒激光器（典型数据）激光脉冲宽度： 100fs重复频率：80 MHz激光平均输出功率：1.5W波长：710-990 nm全幅扫描，局部感兴趣区域（ROI）扫描, 线扫描，单点照明（点扫描，钻孔）典型光束扫描区间：350x350μm (水平)200μm（垂直）平台位移行程：120x102mm空间分辨率：1μm (水平)2μm (垂直)聚焦光学元件：放大率40倍数值孔径（NA）1.3CCD相机数字成像视频监视接口运行环境温度：15-35摄氏度相对湿度：5-80%电源功率需求：交流230V（50赫兹）系统尺寸基座490x280x480mm316kg扫描头：280x190x90mm36kg控制组件：450x300x130mm38kg激光器（典型值）：600x370x180mm342kg(激光头)450x440x270mm321kg（电源）270x200x380mm320kg（水冷器）对于激光器运行建议配置空调系统所有参数可能会有所变动恕不提前通知

生物芯片点印加工系统—NLP-2000------（蛋白质/DNA/抗原/抗体/脂质体等） DPN（Dip Pen Nanolithography）是美国西北大学的Mirkin教授小组开发的基于原子力显微镜的纳米刻蚀技术，国内又称作浸蘸笔纳米加工刻蚀技术。通过对被转移材料或物质的精确控制，可以在衬底表面构造出任意的纳米结构。随着与相关技术的发展， DPN逐渐发展为一种操作简单的纳米刻蚀技术。经过多年的潜心研发，美国acst（Advanced Creative Solutions Technology）公司充分挖掘了DPN技术在纳米科技领域的巨大应用前景，推出了基于DPN技术的多功能台式微米加工点印仪NLP-2000。 NLP 2000系统是一个用户界面友好并且简单方便的台式纳米加工平台，可以以亚微米级别的精确度和分辨率将多种材料点印到基底模板上。整合MEMS和沉积技术到NLP 2000系统的点印和自动化软件之中，用户可以在几十分钟内随意创造出自定制化的图案。NLP 2000可以很好地应用于微纳米芯片的大面积点印沉积。NLP 2000的原理基于Dip Pen Nanolithography(蘸水笔纳米刻蚀技术)，是第一个能够在大的基底表面点印亚微米图案的系统。由于点印的团的大小可以从100 nm到10uM以上，NLP 2000给纳米加工刻蚀技术带来前所未有的方便。NLP 2000可以提供1-10微米的点印，使它成为纳米工程、生物材料加工点印、蛋白质芯片点印、DNA/RNA芯片点印等领域的理想工具，例如：多重蛋白质点印DNA/RNA芯片点印生物芯片功能化细胞微米/纳米点印纳米点印加工工程聚合物点印特点和优势除了可以点印多种材料的纳米/微米图案之外，NLP 2000的优点还有：快速点印多种成分的团，分辨率在1-10微米自动化，精确，同一平面的点印区域可达到40mm ×40mm微米结构的材料的功能化加工通过高倍分辨率的光学显微镜 & 环境腔进行过程检测和控制用户友好的软件材料点印的标准流程标准配置NLP2000 系统主机，光学部分，控制器M-型多探针阵列。储液池，基底板快速启动说明，用户操作手册，CD一年保修，配件和人力环境控制腔整合的隔震台延迟的有限质保，1年 大区域、全自动、精确的点印 除了一个大的40mm × 40mm XY平台之外，NLP 2000系统包括基本培训之后用户快速点印大的表面的所需要的所有软硬件。NLP 2000 配置的3个压电驱动的线性位移台（XYZ）和2个角位台 Goniometer Stage（Tx和Ty）确保了大区域精确快速点印的稳定性。全自动的调平控制系统，标准的点印规则，以及软件脚本处理使NLP 2000系统可以简单、自动、可控的完成长时间点印。 微结构的功能化 通过使用NLP 2000系统的高分辨率平台，亚微米光学分辨率和样品点印界面，科学家可以简单方便的功能化传感器，阵列传感器，微接触印刷印章，微流体设备，或者其他预装配的微结构。 可控地点印环境 为了全面的监控和控制点印过程，NLP 2000 系统配置了高分辨率的光学显微镜和环境控制腔，以及隔震台。整合的环境控制腔可以是用户控制和记录温度，湿度和其他参数，用于实时或者后续的分析和校准。此外，NLP 2000 还可以兼容市场上的主动和被动的各种防震台。DPN系统既可点印 左图）分子材料，有可点印 右图）液体材料点印的材料和基底： NLP 2000 系统可以点印和成像多种分子材料和液体到不同的基底材料，黏度范围可以从1-20000 cP。 点印的材料： 蛋白质、核酸、抗原、脂质体、纳米颗粒、聚乙二醇、UV-固化的多聚体、热-固化的多聚体、甘油、硅烷 兼容的基底： 硅、二氧化硅、硅烷化表面、氨基活化的玻片、金属、PDMS、水凝胶、聚苯乙烯、催化剂、硫醇 Top-Down Lithography （自上而下刻蚀） Top-down DPN技术是快速进行模型结构设计的理想工具，适用于衍射光栅、等离子特征、任意固态图案（包括光掩模）。先利用DPN系统将抗刻蚀的材料转移到预定的基底表面，点印尺寸从50nm到2um，随后将基底浸入到腐蚀液中去除点印图案以外的所有区域的材料，最终点印的材料就突出于表面而形成所需图案。 Bottom-up Lithography （自下而上刻蚀） 作为一种快速经济的微印刷技术，DPN技术可以将图案材料点印到平面或者已有的微米/纳米结构中，从而广泛应用到bottom-up制备领域，并且可以用于生物芯片功能化、PDMS印章、微流管、膜和纳米线。 独特的优势 点印大小：50nm-10um MEMS专业制备的“笔”尖非常适合于沉积小分子或者液体材料，并且能够控制点印的尺寸大小。通过控制“笔”尖在基底表面的停留时间和沉积的环境条件，NLP2000的使用者可以很快很容易地创造出从纳米到微米尺寸大小的点。功能强大、使用方便的系统软件驱动高精确度的扫描移动平台来确保在X、Y、Z三维平面上点印的纳米分辨率和稳定性。 使用一种或多种材料灵活快速点印制备图案 使用NLP2000 ，研究人员可以很快的创造出独特的图案，并且从设计图案到点印材料一共不超过一个小时。首先将小分子或者液体分子等“墨水”材料从墨水池流经微流管运输再装载到“笔”尖阵列上的储水槽。“笔”尖阵列上的每一个“笔”尖都可以装载一种特定的“墨水”材料。一旦“笔”尖装载好“墨水”， NLP2000就可以同时将多种不同“墨水”材料点印在预定的的基底上，且点印的图案特征是复杂多样的，最终创造出用户自定义的结构。 沉积过程不损伤生物材料 NLP2000沉积蛋白质、多肽和核酸的过程不涉及到压力、剪切力、高真空或者紫外照射等破坏生物分子结构和功能的极端条件。因此，DPN系统所制备图案中生物分子可以保持良好的活性。“笔”尖能够成功地点印粘度从1-20000cP的液体材料，点印的图案大小和形状可以各异，并且不会留下“咖啡渍”的污渍印记，而这个问题通常在其他的点印平台都存在。 可以选择”笔“尖的数目 使用“笔”尖阵列点印材料的时候，使用单独一个阵列和样品可以同时使用多个“笔”尖一次性沉积出几十到几千个重复。精致复杂的DPN系统的扫描操作台可以保证整个“笔”尖阵列的所有“笔”尖都一同接触到基底，从而创造出高度一致的斑点形态。 精确定位的材料沉积 高精确度的x，y平台配合最新的成像系统和先进的软件使得DPN平台能够沉积各种材料到预定的位置，同时保证纳米和微米的精确度。这种精确度使得DPN系统成为一种理想的微结构功能化加工和制造的工具，可以应用到传感器、微流体和细胞培养等领域。DPN制备过程同样对构造纳米线或者石墨烯层微机构上的电极很有应用价值。生物芯片点印加工系统—NLP-2000全面专业的纳米制备平台 Advanced Creative Solutions Technology, LLC和北京佰司特贸易有限责任公司Best Science & Technology为客户提供全面系统的服务，包括仪器、配件、耗材、软件以及众多的应用案例。我们有纳米制造领域最优秀的专家团队，承诺为每套NLP2000系统提供专业及时的的技术支持和客户答疑，并在售后服务和合作开发等方面提供帮助。 专业支持 我们有MEMS制造领域最高水平的设备和经验丰富的工程师团队，可以为NLP2000提供最高质量的产品元件，NLP2000系统MEMS-制造的耗材包括：单一的“笔”尖、多“笔”尖阵列、预先标定标记的DPN基底、装载一种或多种DPN“笔”尖的墨水池。 生物芯片点印加工系统—NLP-2000各种不同的应用领域 NLP2000的可以在各种环境条件下将不同的材料以多种设计方案直接沉积到预定的位置，使得其可以应用到最前沿的纳米加工制备、纳米工程和纳米生物等领域。 纳米工程超材料： 开口环形谐振器结构光栅：大尺度衍射光栅制作碳纳米管：金属纳米颗粒（单个或一列）沉积在催化的碳纳米管的生长石墨烯：在石墨烯层上印电极 微结构功能化 因为NLP2000可以将不同的材料沉积到可控的位置并保证纳米级的精确度（小于10um大小），所以该平台是微结构功能化预加工的理想工具。应用的微结构包括生物传感器/化学传感器阵列元件、微柱、微电极和微流体导管内部的特定位置。用户自定义的结构。 生物材料点印 水胶形成亚细胞结构非常适合细胞微成像、组织工程学和体外细胞培养的研究。研究者可以利用NLP2000稳定可控地在亚细胞水平点印水胶前体到指定的位置，随后聚合化这些前体形成三维交联结构的水胶聚合体，这种非常接近天然组织的环境适合用来研究组织水平细胞与外基质以及细胞与水胶上结合蛋白的相互作用。NLP2000同样很适合点印DNA、蛋白、脂质和其他生物性材料分子以形成相应图案。 细胞生物学 DPN平台的无损伤生物分子沉积过程和快速点印成像的能力使得其成为操作和研究活细胞的理想工具。DPN系统可以方便地制备亚细胞水平的生物材料并且吸附单细胞到这些图案化的基底图案上，从而研究细胞行为学内部机制，包括细胞极化、细胞形态学、迁移、粘附、分化以及干细胞系研究。使用DPN沉积水胶，研究者可以监测吸附到外基质材料的单一细胞水平的生物学效应，包括单细胞之间的相互作用以及单细胞与外部微环境的相互作用。 蛋白组学分析 DPN系统可以在不损伤生物分子的条件下同时沉积多种蛋白成分（包括抗体）。由于DPN可以点印大小形态高度一致的抗体分子，因此可以应用到纳米蛋白阵列，使得蛋白阵列的检测灵敏度大大提到，能检测到极低含量的蛋白标记物，而且每个分析样本只需要不到1ul用量，所以DPN是多蛋白表达谱分析和蛋白质组功能学研究的理想平台。 其他应用案例 文献列表：PDMS Deposition for OpticalDevices by Dip-Pen Nanolithography.Macromolecular.Materials and Engineering, 2017 Large-Area Patterning of MetalNanostructures by Dip-Pen Nanodisplacement Lithography for Optical Applications.Small, 2017 Chemistry Based Allergen Arrays Generated by Polymer Pen Lithography for Mast Cell Activation Studies.Small, 2016 PDMS Deposition for Optical Devices by Dip‐Pen Nanolithography.Macromolecular Materials and Engineering, 2016 Solar cell efficiency improvement using dip-pen nanolithography.Journal of Photonics for Energy, 2017 Patterning of Quantum Dots by Dip-Pen and Polymer Pen Nanolithography. Nanofabrication, 2015 Surface Modification by Combination of Dip-Pen Nanolithography and Soft Lithography for Reduction of Bacterial Adhesion.Journal of Nanotechnology, 2018 Patterned Deposition of Nanoparticles Using Dip Pen Nanolithography For Synthesis of Carbon Nanotubes.Journal of Nanotechnology, 2015 Phospholipid arrays on porouspolymer coatings generated by micro-contact spotting.Journal of Nanotechnology, 2017 Combinatorial Synthesis of Macromolecular Arrays by Microchannel Cantilever Spotting (μCS).Advanced Materials, 2018 "Dip-Pen Nanolithography method for Fabrication of Biofunctionalized Magnetic Nanodiscs Applied in Medicine".Semiconductors, 2018 Design complexity of DPN patterning with Cr3t and Co2t metallic ions on Au (111) thin film.ournal of Alloys and Compounds, 2018 Oxygen-implanted induced formation of oxide layer enhances blood compatibility on titanium for biomedical applications.Materials Science and Engineering, 2016 "Structural and Thermoelectric Properties of Optically Transparent Thin Films Based on Single-Walled Carbon Nanotubes".Physics of the Solid State, 2018 "Si/Fe flux ratio influence on growth and physical properties of polycrystalline β-FeSi2 thin films on Si(100) surface".Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 2016 Double epitaxy of tetragonaland hexagonal phases in the FeSe system.Journalof Crystal Growth, 2019 "Highly porous monolith/TiO2supported Cu, Cu-Ni, Ru, and Pt catalysts in methanol steam reforming process for H2 generation".AppliedCatalysis A, General, 2018