Method Article

مقياس التمدد الدقيق للتصور المجهري البؤري للواجهات الديناميكية

DOI:

10.3791/64110

⸱

September 9th, 2022

 ,  ,  ,  ,  , 
1Department of Chemical Engineering and Materials Science, University of Minnesota, 2Department of Chemical Engineering, Carnegie Mellon University

In This Article

Summary

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

تصف هذه المخطوطة تصميم وتشغيل مقياس التمدد الدقيق/المجهر البؤري لإجراء قياسات متزامنة للتوتر البيني والريولوجيا التوسعية السطحية مع تصور المورفولوجيا بين الوجهين. وهذا يوفر البناء في الوقت الحقيقي للعلاقات بين البنية والملكية للواجهات المهمة في التكنولوجيا وعلم وظائف الأعضاء.

Abstract

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

إن امتزاز الجزيئات النشطة على السطح إلى واجهات السوائل والسوائل موجود في كل مكان بطبيعته. يتطلب توصيف هذه الواجهات قياس معدلات الامتزاز السطحي ، وتقييم التوترات السطحية المتوازنة كدالة لتركيز السطحي السائب ، وربط كيفية تغير التوتر السطحي بالتغيرات في المنطقة البينية بعد التوازن. يسمح التصور المتزامن للواجهة باستخدام التصوير الفلوري باستخدام المجهر البؤري عالي السرعة بالتقييم المباشر للعلاقات بين البنية والوظيفة. في مقياس الضغط الشعري الدقيق (CPM) ، يتم تثبيت فقاعة هواء نصف كروية في نهاية الشعيرات الدموية في خزان سائل بحجم 1 مل. يتم التحكم في الضغط الشعري عبر واجهة الفقاعة عبر وحدة تحكم تدفق الموائع الدقيقة التجارية التي تسمح بالضغط القائم على النموذج أو انحناء الفقاعة أو التحكم في منطقة الفقاعة بناء على معادلة لابلاس. بالمقارنة مع التقنيات السابقة مثل حوض Langmuir وإسقاط القلادة ، يتم تحسين دقة القياس والتحكم ووقت الاستجابة بشكل كبير. يمكن تطبيق اختلافات الضغط الشعري والتحكم فيها في ميلي ثانية. يتم تصور الاستجابة الديناميكية لواجهة الفقاعة عبر عدسة بصرية ثانية مع توسع الفقاعة وانكماشها. يتناسب محيط الفقاعة مع ملف تعريف دائري لتحديد نصف قطر انحناء الفقاعة ، R ، وكذلك أي انحرافات عن الدائرية من شأنها أن تبطل النتائج. تستخدم معادلة لابلاس لتحديد التوتر السطحي الديناميكي للواجهة. بعد التوازن ، يمكن فرض تذبذبات ضغط صغيرة بواسطة مضخة الموائع الدقيقة التي يتم التحكم فيها بواسطة الكمبيوتر لتذبذب نصف قطر الفقاعة (ترددات 0.001-100 دورة / دقيقة) لتحديد معامل التمدد الأبعاد الإجمالية للنظام صغيرة بما فيه الكفاية بحيث يتناسب مقياس الشد الدقيق تحت عدسة المجهر البؤري عالي السرعة مما يسمح بتتبع الأنواع الكيميائية الموسومة بالفلورسنت كميا بدقة جانبية دون الميكرون.

Introduction

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

واجهات الهواء والماء التي تغطيها أفلام الفاعل بالسطح منتشرة في كل مكان في الحياة اليومية. تستخدم حقن المياه الخافضة للتوتر السطحي لتعزيز استخراج النفط من الحقول المستنفدة وتستخدم كحلول تكسير هيدروليكي للغاز الصخري والنفط. الرغاوي الغازية السائلة والمستحلبات السائلة السائلة شائعة في العديد من العمليات الصناعية والعلمية كمواد تشحيم وعوامل تنظيف وهي شائعة في الغذاء. تعمل المواد الخافضة للتوتر السطحي والبروتينات في الواجهات على استقرار تكوينات الأجسام المضادة أثناء التعبئة والتغليف والتخزين والإدارة 1,2,3,4,5 ، واستقرار الفيلم المسيل للدموع في العين 6,7,8 ، والميكانيكا الرئوية 9,10,11,12,13,14 ، 15.

دراسة العوامل النشطة على السطح أو المواد الخافضة للتوتر السطحي التي تمتص الواجهات وخصائصها لها تاريخ طويل مع العديد من التقنيات التجريبية المختلفة 16،17،18،19،20،21،22،23،24،25،26،27 . أحد التطورات الحديثة هو مقياس الضغط الشعري الدقيق (CPM) ، والذي يسمح بفحص الخصائص البينية على واجهات منحنية للغاية ، على مقاييس طول أصغر بكثير ، مع استخدام مواد أقل بكثير من الطرق الشائعة الأخرى 9,23,24,25. يمكن استخدام المجهر الفلوري البؤري (CFM) لدراسة مورفولوجيا الدهون والبروتينات في واجهات الهواء والماء في CPM22 أو في أحواض Langmuir20,26,27,28,29. هنا تم الجمع بين CPM و CFM لربط الظواهر المورفولوجية بالخصائص البينية الديناميكية والمتوازنة لتطوير علاقات بين البنية والوظيفة للواجهات البيولوجية والتكنولوجية.

هناك العديد من المعلمات ذات الأهمية في أنظمة الفاعل بالسطح البينية التي يمكن الوصول إليها من قبل CPM-CFM. في CPM ، يتم تثبيت فقاعة هواء قطرها 30-200 ميكرومتر على طرف أنبوب شعري زجاجي. في الإصدارات السابقة من CPM ، تم التحكم في فرق الضغط الشعري بين داخل وخارج الفقاعة عبر عمود ماء ومضخة حقنة متذبذبة 9,30 ؛ الإصدار الجديد الموصوف هنا يحل محلها مضخة ميكروفلويديك عالية الدقة يتم التحكم فيها بواسطة الكمبيوتر. يتم تحديد التوتر السطحي (γ) عبر معادلة لابلاس ، ΔP = 2γ / R ، من انخفاض الضغط عبر الواجهة التي تحددها المضخة ، ΔP ، والتحليل البصري لنصف قطر انحناء الفقاعة ، R. يمكن تحديد التوتر السطحي الديناميكي للواجهة بدقة زمنية تبلغ 10 مللي ثانية بعد توليد فقاعة جديدة تتلامس مع سائل سائب يحتوي على خافض للتوتر السطحي قابل للذوبان. يمكن وصف ديناميكيات الامتزاز السطحي بواسطة معادلة وارد-تورداي الكلاسيكية10,31 لتحديد الخصائص الأساسية للفاعل بالسطح، بما في ذلك الانتشار والتغطية السطحية والعلاقة بين التركيز السائب والتوتر السطحي التوازني. بمجرد تحقيق التوتر السطحي المتوازن ، يمكن تذبذب المنطقة البينية لقياس معامل التمدد ، عن طريق تسجيل التغيرات في التوتر السطحي ، الناجمة عن التغيرات الصغيرة في مساحة سطح الفقاعة ، figure-introduction-1A32. بالنسبة للواجهات الأكثر تعقيدا التي تطور هياكلها الداخلية الخاصة مثل البوليمرات أو البروتينات المتشابكة ، يتم استبدال التوتر السطحي ، بإجهاد سطحي أكثر عمومية 4,33 ، figure-introduction-2.

قد يرتبط استقرار الرئة أثناء التنفس ارتباطا مباشرا بالحفاظ على كل من التوتر السطحي المنخفض ومعامل التمدد العالي في واجهة الهواء السائل السنخية 9,10. تصطف جميع أسطح الرئة الداخلية بطبقة مستمرة بسماكة ميكرون من سائل البطانة الظهارية للحفاظ على ترطيب الأنسجة34. سائل البطانة الظهاري هذا هو الماء في المقام الأول ، مع الأملاح والعديد من البروتينات الأخرى والإنزيمات والسكريات والفاعل بالسطح الرئوي. كما هو الحال بالنسبة لأي واجهة منحنية بين بخار السائل ، يتم تحفيز الضغط الشعري مع ارتفاع الضغط داخل الحويصلات الهوائية (أو الفقاعة). ومع ذلك ، إذا كان التوتر السطحي ثابتا في كل مكان داخل الرئتين ، فإن معادلة لابلاس ، ΔP = 2γ / R ، توضح أن الحويصلات الهوائية الأصغر سيكون لها ضغط داخلي أعلى مقارنة بالحويصلات الهوائية الأكبر ، مما يجبر محتويات الغاز في الحويصلات الهوائية الأصغر على التدفق إلى الحويصلات الهوائية الأكبر والأقل ضغطا. يعرف هذا باسم "عدم استقرار لابلاس"9,35. والنتيجة الصافية هي أن أصغر الحويصلات الهوائية سوف تنهار وتمتلئ بالسائل ويصبح من الصعب إعادة تضخيمها مما يتسبب في انهيار جزء من الرئة ، وأجزاء أخرى سوف تتضخم بشكل مفرط ، وكلاهما من الأعراض النموذجية لمتلازمة الضائقة التنفسية الحادة (ARDS). ومع ذلك ، في الرئة التي تعمل بشكل صحيح ، يتغير التوتر السطحي ديناميكيا حيث تتوسع واجهة السائل الظهاري الهوائي في منطقة الوجه الأسناخ وتتقلص أثناء التنفس. إذا figure-introduction-3، أو figure-introduction-4، ينخفض ضغط لابلاس مع انخفاض نصف القطر ويزداد مع زيادة نصف القطر وذلك للقضاء على عدم استقرار لابلاس ، وبالتالي استقرار الرئة9. وبالتالي ، figure-introduction-5وكيف يعتمد على التردد ، قد يكون مورفولوجيا الطبقة الأحادية وتكوينها ، وتكوين السائل السنخي ضروريا لاستقرار الرئة. كما قدم CPM-CFM أول عروض توضيحية لآثار الانحناء بين الوجوه على الامتزاز السطحي25 ، ومورفولوجيا الطبقة الأحادية22 ومعامل التمدد9. يسمح الحجم الصغير (~ 1 مل) للخزان في CPM بالإدخال السريع أو الإزالة أو التبادل للطور السائل ويقلل من الكمية المطلوبة من البروتينات باهظة الثمن أو المواد الخافضة للتوتر السطحي10.

يرجع التباين في صورة CPM-CFM إلى توزيع أجزاء صغيرة من الدهون أو البروتينات الموسومة بالفلورسنت في الواجهة16,27. غالبا ما تظهر الطبقات الأحادية الفاعل بالسطح ثنائية الأبعاد فصل الطور الجانبي كدالة للتوتر السطحي أو الضغط السطحي ، π هو الفرق بين التوتر السطحي لواجهة سائلة سائلة نظيفة ، γ 0 ، وواجهة مغطاة بالفاعل بالسطح ، figure-introduction-6 γ. يمكن اعتبار π على أنه "الضغط" 2-D الناجم عن تفاعلات جزيئات الفاعل بالسطح في الواجهة التي تعمل على خفض التوتر السطحي للسائل النقي. في الضغوط السطحية المنخفضة ، تكون الطبقات الأحادية الدهنية في حالة غير منظمة تشبه السائل. يعرف هذا باسم مرحلة السائل الموسع (LE). مع زيادة الضغط السطحي وانخفاض المساحة لكل جزيء دهني ، تتجه الدهون مع بعضها البعض ويمكن أن تخضع لمرحلة انتقالية من الدرجة الأولى إلى المرحلة المكثفة السائلة طويلة المدى (LC)16،20،27. يمكن أن تتعايش مرحلتا LE وLC عند ضغوط سطحية مختلفة ويمكن تصورهما على أنهما يستبعدان الدهون الموسومة بالفلورسنت من مرحلة LC وينفصلان عن مرحلة LE. وبالتالي ، فإن مرحلة LE مشرقة ومرحلة LC مظلمة عند تصويرها باستخدام CFM16.

الهدف من هذه المخطوطة هو وصف الخطوات اللازمة لبناء وتشغيل مقياس التمدد المجهري البؤري المشترك. سيسمح ذلك للقارئ بإجراء دراسات الامتزاز ، وقياس التوتر السطحي ، والسلوك الريولوجي ، وفحص المورفولوجيا بين الوجوه في وقت واحد على واجهة هواء / ماء أو زيت / ماء على نطاق ميكرون. ويشمل ذلك مناقشة كيفية سحب الشعيرات الدموية المطلوبة وقطعها وكرهها للماء ، وتعليمات لاستخدام أوضاع التحكم في الضغط والانحناء ومساحة السطح ، والنقل البيني للفاعل بالسطح غير القابل للذوبان إلى الواجهة المنحنية لمقياس التوتر الدقيق.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

1. إعداد الأنابيب الشعرية

  1. ضع الشعيرات الدموية في مجتذب شعري وقم بتشغيل برنامج السحب المطلوب لإنشاء شعيرتين شعريتين مدببتين بقطر خارجي (OD) يبلغ ~ 1 ميكرومتر عند الطرف.
    ملاحظة: يجب أن يكون OD للشعيرات الدموية قبل السحب هو OD المحدد ليتناسب مع حامل الشعيرات الدموية في خلية مقياس الشد الدقيق. يمكن أن يختلف القطر الداخلي (ID) للشعيرات الدموية ، ولكنه سيؤثر على نصف القطر الحرج للشعيرات الدموية بعد السحب. يتم اختيار برنامج سحب بحيث يقلل المستدق الناتج في البداية من OD و ID الشعريين بسرعة ، ثم يصل إلى نصف قطر بالقرب من OD و ID الشعريين المطلوبين ، ثم يقلل من قطره ببطء أكبر. سيؤدي ذلك إلى إنشاء طول شعري أكبر يمكن تسجيله لإنتاج شعيرة دموية قابلة للاستخدام من 30-100 ميكرومتر في ID.
  2. سجل طرف الشعيرات الدموية في المكان المطلوب للحصول على معرف من 30-100 ميكرومتر وقطع الطرف. سيكون للشعيرات الدموية الآن OD ومعرف نصف القطر المطلوب عند الطرف (الشكل 1A). يمكن تخزين الشعيرات الدموية حتى الخطوة 2.
    ملاحظة: يجب أن تكون الحافة المقطوعة للشعيرات الدموية عبارة عن فاصل نظيف بزاوية 90 درجة. سيؤدي أي عيب في الحافة المقطوعة إلى تثبيت سيئ للفقاعة على الشعيرات الدموية وقياسات خصائص السطح الضعيفة. نصائح الشعيرات الدموية المدببة حساسة للغاية. سيتم تدميرها إذا لامست أي شيء آخر غير المحاليل (على سبيل المثال ، جدران القارورة ، فوهة الهواء).

2. كره الماء من الشعيرات الدموية

  1. جمع الشعيرات الدموية الزجاجية المسحوبة ، محلول تنظيف الحمض ، ملاقط البلاستيك ، المياه منزوعة الأيونات (DI) ، محلول كره الماء (2٪ silane في الإيثانول) ، مضخة فراغ ، ومحلول الإيثانول. انظر جدول المواد للحصول على التفاصيل.
    تنبيه: محلول التنظيف الحمضي سام للغاية ، ويسبب تآكل / تهيج الجلد والعين ، ويتأكسد. محلول كره الماء هو مهيج للجلد / العين / الجهاز التنفسي. ارتد واقيا للعين ومعاطف المختبر والقفازات واعمل مع الحلول في غطاء الدخان.
  2. حمض تنظيف الشعيرات الدموية
    ملاحظة: التنظيف الحمضي للشعيرات الدموية يزيل أي بقايا عضوية داخل الشعيرات الدموية ويعد السطح الزجاجي لتفاعل السيلانات الذي يجعل الشعيرات الدموية الكارهة للماء.
    1. أمسك بشعيرات شعرية بقوة بالقرب من نهايتها الواسعة باستخدام الملقط.
    2. اغمس الطرف المدبب في محلول التنظيف الحمضي أثناء توصيل الخرطوم من مضخة التفريغ إلى الطرف العريض من الشعيرات الدموية. هذا سوف يمتص الحل في الشعيرات الدموية.
      ملاحظة: يمكن توصيل طرف ماصة بنهاية خرطوم الشعيرات الدموية للسماح بملاءمة أفضل مع الطرف الشعري.
    3. توقف عندما يملأ محلول التنظيف الحمضي حوالي نصف الشعيرات الدموية.
      ملاحظة: بعد إزالة الطرف الشعري من محلول التنظيف الحمضي ، غالبا ما يشكل المحلول الموجود على السطح الخارجي للشعيرات الدموية خرزة بالقرب من الطرف الشعري. المس الشعيرات الدموية بلطف على عنق قارورة المحلول لإزالة المحلول الزائد.
    4. اسمح لمحلول التنظيف الحمضي بالبقاء في الشعيرات الدموية لمدة 30 دقيقة على الأقل ، مما يضمن بقاء قابس السائل في الطرف المدبب من الشعيرات الدموية.
    5. قم بإزالة محلول التنظيف الحمضي من الشعيرات الدموية عن طريق تثبيت الشعيرات الدموية بإحكام باستخدام الملقط واستخدام خرطوم التفريغ لسحب السائل من الطرف الكبير من الشعيرات الدموية.
  3. شطف الشعيرات الدموية
    1. اغمر الطرف المدبب من الشعيرات الدموية في ماء DI لضمان غمرها بعمق كاف لتغطية أي مظهر خارجي تم غمره في محلول التنظيف الحمضي. أثناء غمر الطرف ، استخدم خرطوم التفريغ لسحب ماء DI عبر الشعيرات الدموية. قم بإزالة الشعيرات الدموية من الماء وإزالة الماء المتبقي باستخدام خرطوم التفريغ.
    2. كرر الخطوة أعلاه 4x على الأقل.
  4. قم بتنفيذ الخطوة 2.3 مرة أخرى لاستبدال الإيثانول بماء DI.
  5. ضع الشفط باستمرار حتى يتبخر الإيثانول تماما من داخل الشعيرات الدموية. ستصبح الشعيرات الدموية غائمة وباردة الملمس عندما يبدأ الإيثانول في التبخر ولكنه سيزول بعد 30 إلى 45 ثانية.
  6. قم بتغطية الشعيرات الدموية بمحلول كره الماء
    1. اغمس لفترة وجيزة الطرف العريض من الشعيرات الدموية في السيلان ~ 2٪ في محلول الإيثانول. سيؤدي العمل الشعري إلى ارتفاع محلول الطلاء داخل الشعيرات الدموية. قم بإزالة الشعيرات الدموية من المحلول بمجرد ارتفاع قابس بحجم ~ 1 سم داخل الشعيرات الدموية.
    2. قم بتوجيه الشعيرات الدموية بحيث يواجه الطرف المدبب لأسفل ، مما يسمح لمحلول الطلاء بالسقوط مع الجاذبية نحو الطرف المدبب.
    3. اسمح لمحلول الطلاء بالبقاء في الشعيرات الدموية لمدة 3 دقائق على الأقل.
      ملاحظة: يجب ألا تكون هناك فقاعات هواء في قابس محلول الطلاء الذي يتلامس مع الجزء الداخلي من الطرف المدبب. إذا كانت هناك فقاعة هواء ، فمن المحتمل ألا يكون الجزء الداخلي الشعري قد جف بشكل كاف في الخطوة 2.5. لعلاج ذلك، كرر الخطوات 2.4-2.6 حسب الحاجة.
  7. شطف الشعيرات الدموية مع الإيثانول 1x بنفس الطريقة مثل الخطوة 2.3.
  8. اضبط الطلاء الكارهة للماء على الشعيرات الدموية
    1. ضع قوارير تلألؤ نظيفة وجافة في فرن فراغ على درجة حرارة 120 درجة مئوية. ضع الشعيرات الدموية المطلية في القوارير (من الناحية المثالية شعيرة شعرية واحدة لكل قارورة) مع نهايات عريضة ترتكز على قاعدة القارورة. اسمح للشعيرات الدموية بالبقاء في الفرن لمدة 6 ساعات على الأقل (يفضل بين عشية وضحاها) لتحقيق الترابط الدائم لطبقة سيلان الكارهة للماء مع الشعيرات الدموية. يمكن تخزين الشعيرات الدموية حتى الخطوة 4.

3. إعداد العينات وتخزينها

  1. امزج وخزن محاليل الفاعل بالسطح والفلوروفور في قوارير نظيفة مغسولة بالأحماض لتجنب التلوث.
    ملاحظة: يجب أن تكون الدهون المتاحة تجاريا من أعلى درجات النقاء وتخزينها بين الاستخدام عند - 20 درجة مئوية. غالبا ما تتسبب الدهون القديمة أو الملوثة في صعوبة تكاثر النتائج.

4. إعداد مقياس الشد الدقيق

  1. قم بتجميع خلية CPM كما هو موضح في الشكل 2.
    1. ضع الجانب الكبير من الشعيرات الدموية في الجزء العلوي من خلية CPM حتى يندفع إلى الجانب السفلي من الخلية.
    2. قم بشد قابس PEEK برفق لتأمين الشعيرات الدموية ، ثم قم بتوصيل الأنبوب من مضخة الموائع الدقيقة إلى الجانب الكبير من الشعيرات الدموية. احرص على عدم لمس الطرف الشعري المدبب.
  2. (أ) عند الاقتضاء، إرفاق خراطيم تبادل الخزانات و/أو التحكم في درجة الحرارة بالمداخل والمنافذ المعنية في خلية الاجتماع التحضيري للمؤتمر (الشكل 2)؛ خلاف ذلك ، قم بتوصيل المداخل والمنافذ غير المستخدمة.
  3. قم بتوصيل خلية CPM بمرحلة المجهر البؤري ، مع محاذاتها تقريبا مع هدف CFM وكاميرا CPM ومصدر ضوء CPM (الشكل 3).
  4. افتح تدفق الغاز إلى مضخة الموائع الدقيقة عند ضغط التشغيل الموصى به للمضخة (150 مللي بار للمضخة الموائع الدقيقة المستخدمة هنا) وتأكد من أن التدفق إلى الشعيرات الدموية مفتوح.
  5. ابدأ تشغيل الواجهة الافتراضية CPM (ملف الترميز التكميلي 1: مقياس التوتر الميكروي Interface.vi الظاهري) في وضع التحكم في الضغط مع ضبط تردد تذبذب الضغط الشعري وسعته على الصفر (الشكل 4-7). يوضح الشكل 4 لقطة شاشة للواجهة الافتراضية. بالنسبة لمياه DI ونصف قطر الشعيرات الدموية البالغ ~ 35 ميكرومتر ، يضمن ضغط ~ 20 مللي بار عدم دخول الماء إلى الشعيرات الدموية.
  6. املأ خلية CPM بالماء باستخدام ماصة.
  7. ركز على الطرف الشعري باستخدام كاميرا مقياس الشد الدقيق.
  8. ركز على الطرف الشعري باستخدام CFM. إذا كانت هناك صعوبة في العثور على الشعيرات الدموية، فاستخدم كاميرا CPM للعثور على هدف CFM. سيساعد ذلك في تقريب المسافة بين هدف CFM والفقاعة ، وتحقيق مسافة العمل الصحيحة.
  9. بعد أن تتمحور الحلقة (إسقاط القطاع الأخضر) على الفقاعة، اضبط التركيز يدويا بحيث يمكن رؤية حافة الفقاعة بوضوح (الشكل 4-3).
    ملاحظة: يمكن ضبط الموضع وزاوية البدء والنهاية ونصف القطر الداخلي والخارجي للحلقة عبر القائمة الموجودة أسفل نافذة العرض.
  10. انقر فوق إعادة تعيين الفقاعة ، وتأكد من تشكيل فقاعة جديدة (سيتمكن المرء من سماع فرقعة الفقاعة القديمة ، وستكون الفقاعة الجديدة قابلة للملاحظة من نافذة عرض لوحة التحكم ؛ الشكل 4-3). إذا لم تنبثق الفقاعة، فقم بزيادة ضغط إعادة التعيين أو قم بزيادة وقت إعادة تعيين التأخير في علامة التبويب إعادة تعيين الفقاعة أسفل نافذة العرض. تحقق مما إذا كان التوتر السطحي حوالي 73 mN/m (للفقاعات المالحة أو فقاعات الماء / الهواء) (الشكل 4-9).
  11. أخرج الماء عبر حقنة مباشرة إلى الخلية (الشكل 3-13) ، وأفرغه ، وأعد توصيله. العينة جاهزة للتحميل لتشغيل التجربة.

5. دراسة الامتزاز

  1. املأ الخلية بالعينة المطلوبة باستخدام ماصة معقمة تحافظ على برنامج CPM في وضع التحكم في الضغط . تأكد من أن التوتر السطحي الأولي يبلغ حوالي 73 mN/m عند إنشاء واجهة فقاعة جديدة.
  2. حدد نصف قطر الفقاعة المشكلة حديثا وأدخل تلك القيمة في عنصر تحكم منطقة خط الوسط (الشكل 4-7) وقم بتغيير نوع التحكم إلى عنصر تحكم المنطقة بالنقر فوق علامة التبويب التحكم في المنطقة (الشكل 4-8).
    ملاحظة: يمكن أيضا استخدام التحكم المستمر في الضغط ، ولكن هذا يؤدي إلى تغيير نصف قطر الفقاعة باستمرار مع تغير التوتر السطحي للواجهة. يمكن أن تعقد هذه المنطقة المتغيرة تحليل معدلات الامتزاز السطحي وتتسبب في ظهور الفقاعة أثناء الدراسة.
  3. ابدأ تسجيل الفيديو متحد البؤرة.
  4. انقر فوق إعادة تعيين الفقاعة (الشكل 4-5) ، وانقر على الفور على جمع البيانات (الشكل 4-6). سيتحول ضوء الإشارة الموجود على الزر إلى اللون الأخضر.
  5. اضبط معدل تسجيل البيانات وفقا لتركيز العينة عن طريق تحريك الشريط الموضح في الشكل 4-6. بالنسبة للامتزاز الأبطأ، استخدم معدل تسجيل أبطأ. يمكن ضبط هذا في منتصف التشغيل إذا كان معدل التسجيل الأعلى مطلوبا في وقت مبكر ، ولكن يفضل وجود معدل أبطأ للدراسات الطويلة من أجل تقليل حجم الملف.
  6. بعد نهاية التجربة (عندما يتم الوصول إلى هضبة التوتر السطحي النهائية) ، احفظ الملف عن طريق اختيار مسار الملف الصحيح (الشكل 4-1) والنقر فوق الزر حفظ (الشكل 4-2).
  7. أوقف التسجيل واحفظه على CFM أيضا.

6. دراسة التذبذب / الاسترخاء

  1. املأ الخلية بالعينة باستخدام ماصة معقمة تحافظ على برنامج CPM في وضع التحكم في الضغط . تأكد من أن التوتر السطحي يبلغ حوالي 73 mN/m عند إنشاء واجهة فقاعة جديدة.
  2. انتظر حتى يتم امتصاص العينة بالكامل إلى الواجهة. يمكن إجراء ذلك مباشرة بعد دراسة الامتزاز بدلا من البدء من جديد بواجهة فقاعة جديدة.
  3. قرر ما إذا كان التذبذب سيكون تذبذبا للضغط أو تذبذبا للمساحة أو تذبذبا للانحناء عن طريق تحديد علامة التبويب المناسبة (الشكل 4-8) وإدخال قيمة خط الأساس المطلوبة ونسبة التذبذب وتردد التذبذب (الشكل 4-7).
    ملاحظة: يمكن أيضا الوصول إلى تذبذبات منطقة الموجة المنشارية والمربعة والمثلثة من القائمة المنسدلة في علامة التبويب تذبذب المنطقة الأخرى .
  4. ابدأ تسجيل الفيديو البؤري وانقر على جمع البيانات (الشكل 4-6) على برنامج CPM.
  5. ابدأ التذبذب. تأكد من تسجيل سبع دورات على الأقل للحصول على أفضل النتائج. اختر معدل الحصول على البيانات (الشكل 4-6) لإعطاء عدد كاف من نقاط البيانات لكل دورة تذبذب.
  6. إذا كانت هناك حاجة إلى سعات أو ترددات تذبذب أخرى، فقم بتغيير القيم أثناء التجربة.
  7. احفظ النتائج كما في الخطوتين 5.6 و5.7.

7. دراسة تبادل المذيبات

  1. املأ الخلية بالعينة باستخدام ماصة معقمة تحافظ على برنامج CPM في وضع التحكم في الضغط. تأكد من أن التوتر السطحي يبلغ حوالي 73 mN/m، عند إنشاء واجهة فقاعة جديدة.
    ملاحظة: يمكن إجراء دراسات الامتزاز و / أو التذبذب قبل دراسة تبادل المذيبات.
  2. قم بتوصيل أنبوب المدخل بزجاجة محلول التبادل المطلوب (الشكل 3-11) بالمضخة التمعجية (الشكل 3-10).
  3. ابدأ تسجيل الفيديو في برنامج confocal وانقر فوق جمع البيانات (الشكل 4-6) على برنامج CPM.
  4. اضبط سرعة المضخة التمعجية. سيتحكم هذا في معدل تبادل السوائل ويجب اختياره بناء على متطلبات التجربة ، أي مدى السرعة التي يحتاج إليها المذيب للتبادل.
  5. إذا كانت هناك حاجة إلى تبادل سوائل متعددة، فأوقف المضخة التمعجية، وقم بتوصيل المدخل بمحلول تبادل آخر.
  6. بعد انتهاء التبادل (~ 20 دقيقة)، احفظ النتائج كما في الخطوتين 5.6 و5.7.

8. الامتزاز السطحي غير القابل للذوبان

ملاحظة: إذا كان الفاعل بالسطح المراد امتصاصه غير قابل للذوبان في سائل الخزان ، فيمكن استخدام هذه الطريقة لنقل طبقة أحادية من واجهة الهواء / الماء للخلية إلى سطح الفقاعة. العديد من الدهون المكونة من طبقتين غير قابلة للذوبان تقريبا في محلول ملحي ولا تمتص تلقائيا للفقاعة عند تعليقها في محلول الخزان.

  1. املأ الخلية بالعينة باستخدام ماصة معقمة تحافظ على برنامج CPM في وضع التحكم في الضغط . تأكد من أن التوتر السطحي يبلغ حوالي 73 mN/m، عند إنشاء واجهة فقاعة جديدة.
  2. إيداع طبقة واحدة من الفاعل بالسطح غير القابل للذوبان على واجهة الهواء والماء للخلية من محلول في محلول عضوي متطاير. باستخدام حقنة ، قم بإيداع قطرات صغيرة في الواجهة والسماح للمذيب بالتبخر تاركا الدهون وراءه كفيلم رقيق.
    تحذير: يستخدم الكلوروفورم كمذيب للفوسفاتيدات مثل الفوسفاتيديل كولين والأحماض الدهنية. عادة ما تكون محاليل الانتشار 0.01-0.02 ملغ من الدهون لكل مل من المذيب. الكلوروفورم سام بشكل حاد ، ويمكن أن يسبب تهيج الجلد والعين ، وهو مسرطن. ارتد حماية مناسبة للعين ومعطفا مختبريا وقفازات، واصنع المحلول في غطاء الدخان.
  3. قلل مساحة السطح عبر التحكم في ضغط خط الوسط (الشكل 4-7) للفقاعة حتى تصبح مسطحة تقريبا. هذا يمنع الفقاعة من الظهور بعد امتصاص الفاعل بالسطح.
  4. قم بإزالة سائل الخزان من الخلية عبر حقنة مباشرة إلى الخلية حتى تتحرك واجهة الهواء / الماء عبر طرف الشعيرات الدموية. في حين يمكن استخدام مضخة حقنة ، يمكن تحقيق هذه الخطوة عن طريق استخدام المحقنة يدويا.
  5. زيادة ارتفاع سائل الخزان إلى مستواه الأولي.
    ملاحظة: بعد إعادة غمر الطرف ، ستكون الفقاعة أكبر بسبب الفاعل بالسطح الذي يتم امتصاصه الآن على الواجهة. ستكون الطبقة الأحادية جاهزة الآن لتجارب التذبذب أو تبادل المذيبات.

9. تنظيف

  1. قم بإيقاف تشغيل CFM.
  2. التغيير إلى وضع التحكم في الضغط .
  3. قم بإزالة العينة من الخلية باستخدام ماصة. قم بتحميل الخلية بماء DI وارفع الضغط إلى ~ 50 مللي بار للتسبب في هروب الفقاعات باستمرار من الشعيرات الدموية وتنظيف الطرف الشعري. كرر هذه العملية 2x.
  4. أغلق صمام الأمان وأوقف تشغيل CPM بالنقر فوق الزر الأحمر في الزاوية العلوية اليسرى ، وأطفئ لوحة التحكم في الضغط الخفيف والأزرق ، وأغلق مصدر الضغط.
  5. إزالة الخلية من مرحلة المجهر البؤري. شطف الخلية مع الإيثانول والماء DI. قم بإزالة الأنبوب الشعري من خلية CPM.

10. تنظيف الخلية

  1. تفكيك الخلية. قم بتنظيف الجدار الداخلي بفرشاة أسنان أثناء الشطف تحت ماء DI. غمر الأجزاء في الإيثانول وسونيكات لمدة ~ 30 دقيقة.
  2. شطف جميع الأجزاء بالماء DI عدة مرات. جفف الأجزاء إما عن طريق نفخها بغاز النيتروجين أو تجفيفها داخل فرن فراغ.

11. تحليل التذبذب

  1. قم بتشغيل التعليمات البرمجية Dilatational_Rheology_Analysis.m (ملف الترميز التكميلي 2)، واختيار الملف المطلوب المحفوظ من الواجهة الظاهرية لكل ألف ظهور. يتم تضمين عينة من البيانات في الملفات التكميلية.
  2. سيظهر مخطط الضغط مقابل الوقت كما هو موضح في الشكل التكميلي 1. انقر بزر الماوس الأيمن فوق النقطة التي يبدأ فيها التذبذب وانقر بزر الماوس الأيسر مرة أخرى حيث ينتهي التذبذب. إذا كانت البيانات تحتوي على تذبذبات متعددة، كرر هذه العملية لجميع التذبذبات.
    1. عند النقر بزر الماوس الأيسر فوق جميع نقاط البداية والنهاية، انقر بزر الماوس الأيمن فوق الماوس في أي مكان. على سبيل المثال ، كما هو موضح في الشكل التكميلي 1 ، يمكن للمرء النقر بزر الماوس الأيسر عند النقاط 1 و 2 و 3 و 4 ، متبوعا بنقرة بزر الماوس الأيمن.
      ملاحظة: ستقوم التعليمة البرمجية بحساب معامل التمدد وزاوية الطور وسيتم كتابة النتائج إلى ملف .csv جديد في موقع الملف الأصلي. يمكن رؤية نتائج بيانات العينة في نتائج التعليمات البرمجية الواردة في ملف الترميز التكميلي 2. كما سيولد MATLAB العديد من التمثيلات البيانية للبيانات كما هو موضح في الشكل التكميلي 2.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Results

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

ينشأ أحد المصادر الرئيسية لخطأ القياس من الشعيرات الدموية التي تحتوي على عيوب إما من عملية القطع (الشكل 5A ، B) أو عملية الطلاء (الشكل 5D). كلا النوعين من العيوب يؤدي إلى أخطاء في تحديد شكل الفقاعة وحجمها بواسطة نظام تحليل الصور البصري ، مما يؤدي إلى قيم توتر سطحي غير دقيقة. من المهم فحص كل شعيرة شعرية جديدة بعناية بعد سحبها وتغليفها تحت المجهر الضوئي قبل إدخال الشعيرات الدموية في CPM. يجب التخلص من الشعيرات الدموية المقطوعة بشكل خاطئ ، ولكن يمك...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

يعد CPM / CFM مجتمعين أداة قوية لفحص الديناميكيات البينية والتوازنات والمورفولوجيا. يصف هذا البروتوكول الخطوات اللازمة للحصول على البيانات باستخدام CPM/CFM.

يوضح الشكل 2 تصميم الخلية مع قنوات للشفرات الدموية والمذيبات والتبادل الحراري المشار إليها. يجب أن يكون مدخل تبادل المذيبات في أسفل الخلية بينما يجب أن يكون المخرج في الأعلى ، مما يسمح للخلية بعدم تجاوز الخلية أثناء التبادل. في الممارسة العملية ، قد تكون معدلات تدفق المدخل والمخرج مختلفة قليلا لنفس المضخة التم...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

وليس لدى المؤلفين أي تضارب في المصالح للإفصاح عنه.

Acknowledgements

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

تم الحصول على جميع صور المجهر البؤري باستخدام المجهر البؤري المستقيم A1RHD من نيكون. نحن نعترف بتوجيه ومساعدة موظفي الدعم ، وخاصة غييرمو ماركيز ، في مركز التصوير الجامعي في جامعة مينيسوتا. تم دعم هذا العمل من قبل NIH Grant HL51177. تم دعم SI من قبل منحة تدريب البحوث المؤسسية من Ruth L. Kirschstein NRSA F32 HL151128.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
1.5 OD Tygon tubingFischer ScientificTubing
A1RHD Multiphoton مستقيم مجهر متحد البؤرنيكونمجهر متحد البؤر
محلولحمض الكبريتيك وألنوكروميكس مخفف بالماء بنسبة 50٪ من حيث الحجم ، انتظر حتى يصبح صافيا قبل تخفيف
AlnochromixAlconox2510يخلط مع حامض الكبريتيك لتعبئة التعليمات ويخفف لصنع محلول تنظيف الحمضي
قاطع الزجاج السيراميكأدوات Sutter Instruments
ChloroformSigma-Aldrich650471HPLC Plus
CurosurfChiesi& nbsp ؛ الرئة السطحية
دي الماء18.5 M & Omega; - سم
الإيثانولأي200 دليل يستخدم في الاستسقاء ، مشوهة تستخدم لتنظيف
موديل 190دولان جينر الصناعات Inc.281900100مصدر الضوء ؛ يجب أن تعمل مصادر الضوء الأخرى أيضا
Flow EZ F69 mbar w / Link ModuleFluigentLU-FEZ-0069Microfluidic
Pump Fluigent SDK VIsFluigentالمطلوب للواجهة
CPM حشواتالمصنوعة من لوح Viton بسمك 1 مم ، انظر الشكل 3
فلتر الغازNorgrenF07-100-A3TGضع بين مضخة الموائع الدقيقة ومنظم الضغط
الغازNorgren10R0400Rيخفض الضغط من السورس إلى نطاق المضخة ، متصل بنطاق فلتر الغاز 2-120 رطل لكل بوصة مربعة
أدوات زجاجية CapilarySutterB150-86-10زجاج البورسليكات OD 1.5 مم معرف 0.86 مم
زجاج شريحةأيحقنة زجاجية 75 مم × 25 مم
هاميلتون8487825 & مو L حقنة زجاجية
عامل HydrophobizingSigma-Aldrich6674201H ، 1H ، 2H ، 2H-Perfluoro-octyltriethoxysilane 98٪ ، يمكن استبدال triethoxysilane الكارهة للماء
بالسطح غير القابل للذوبانAvanti850355C-200mg16: 0 DPPC في الكلوروفورم
LabVIEW SoftwareNational Instruments2017
Longpass FilterThorLabsFEL0650مرشح Longpass 650 نانومتر ، يجب أن يزيل الطول الموجي
ليزر الإثارة Lyso-PCAvanti855675P16: 0 Lyso PC 1-palmitoyl-2-hydroxy-sn-glycero-3-phosphocholine
Masterflex L / S متغير السرعة نظام مضخة القنصلية التناظرية w/  ؛ رأس المضخة Easy-Load IIMasterflexHV-77916-20مضخة التمعج
MATLABMathworksR2019
مجتذب الماصات الدقيقة P-1000Sutter Instrumentsمجتذب الشعيرات الدموية
خلية مقياس الشد الدقيق وخلية الحاملتم تشكيلها من نظرة خاطفة ، حامل مصنوع من الألومنيوم ، انظر الشكل 3 و 4
الشد الدقيق الهدفنيكونفلور 20x / 0.50W DIC M / N2 &INFIN ؛ / 0 WD 2.0 مم
NI وحدة تطويرالرؤية الأدواتالمطلوبة للواجهة الافتراضية CPM نظرة
خاطفة إصبع تركيبات ضيقة IDEXF-120x10-32 منافذ مخروط
نظرة خاطفة قابسIDEXP-55110-31 منافذ مخروط
أطراف ماصةEppendorf22492225100 & mu ؛ L - 1000 مو ؛ L ،
ملقط بلاستيكيThermo Scientific6320-0010
حقنة بلاستيكيةFischer Scientific14-955-45910 مل
أجزاء السباكةFischer Scientific3-way صمامات وأجزاء السباكة الأخرى لتوصيل الأنابيب.
Research Plus 1-channel 100 & L– 1000 مو ؛ LEppendorf3123000063ماصة صغيرة
الكبريتيكأي تستخدم لمحلول التنظيف الحمضي
T Plan SLWD 20x / 0.30 OFN25 WD 30 ممنيكونمجهر متحد البؤر الهدف
تكساس الأحمر DHPE ملح ثلاثي إيثيل أمونيمThermo Fischer Scientific1395MPFluorophore
VaccumPump GastDOA-P704-AA
تنظيف حمض الألياف الضوئية الافتراضية الفلور المطاط الصناعي منظم الأخرى الفاعل تردد مقياس الوطنية معقم حامض

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Freer, E. M., Yim, K. S., Fuller, G. G., Radke, C. J. Interfacial rheology of globular and flexible proteins at the hexadecane/water interface: Comparison of shear and dilatation deformation. Journal of Physical Chemistry B. 108 (12), 3835-3844 (2004).
  2. Freer, E. M., Yim, K. S., Fuller, G. G., Radke, C. J. Shear and dilatational relaxation mechanisms of globular and flexible proteins at the hexadecane/water interface. Langmuir. 20 (23), 10159-10167 (2004).
  3. Kannan, A., Shieh, I. C., Fuller, G. G. Linking aggregation and interfacial properties in monoclonal antibody-surfactant formulations. Journal of Colloid and Interface Science. 550, 128-138 (2019).
  4. Kannan, A., Shieh, I. C., Leiske, D. L., Fuller, G. G. Monoclonal antibody interfaces: Dilatation mechanics and bubble coalescence. Langmuir. 34 (2), 630-638 (2018).
  5. Li, J. J., et al. Interfacial stress in the development of biologics: Fundamental understanding, current practice, and future perspective. The AAPS Journal. 21 (3), 44(2019).
  6. Bhamla, M. S., Giacomin, C. E., Balemans, C., Fuller, G. G. Influence of interfacial rheology on drainage from curved surfaces. Soft Matter. 10 (36), 6917-6925 (2014).
  7. Fuller, G. G., Vermant, J. Complex fluid-fluid interfaces: Rheology and structure. Annual Review of Chemical and Biomolecular Engineering. 3, 519-543 (2012).
  8. Rosenfeld, L., et al. Structural and rheological properties of meibomian lipid. Investigative Ophthalmology & Visual Science. 54 (4), 2720-2732 (2013).
  9. Barman, S., Davidson, M. L., Walker, L. M., Anna, S. L., Zasadzinski, J. A. Inflammation product effects on dilatational mechanics can trigger the Laplace instability and acute respiratory distress syndrome. Soft Matter. 16 (29), 6890-6901 (2020).
  10. Barman, S., et al. Recent Advances in Rheology: Theory, Biorheology, Suspension and Interfacial Rheology. Ramachadran, A., et al. , chap. 7 (2022).
  11. Alonso, C., Zasadzinski, J. A. A brief review of the relationship between monolayer viscosity, phase behavior, surface pressure and temperature using a simple monolayer viscometer. The Journal of Physical Chemistry B. 110 (44), 22185-22191 (2006).
  12. Alonso, C., et al. More than a monolayer: Relating lung surfactant structure and mechanics to composition. Biophysical Journal. 87 (6), 4188-4202 (2004).
  13. Alonso, C., Bringezu, F., Brezesinski, G., Waring, A. J., Zasadzinski, J. A. Modifying calf lung surfactant by hexadecanol. Langmuir. 21 (3), 1028-1035 (2005).
  14. Alonso, C., Waring, A. J., Zasadzinski, J. A. Keeping lung surfactant where it belongs: Protein regulation of two-dimensional viscosity. Biophysical Journal. 89 (1), 266-273 (2005).
  15. Zasadzinski, J. A., et al. Inhibition of pulmonary surfactant adsorption by serum and the mechanisms of reversal by hydrophilic polymers: Theory. Biophysical Journal. 89 (3), 1621-1629 (2005).
  16. McConnell, H. M. Structures and transitions in lipid monolayers at the air-water-interface. Annual Reviews of Physical Chemistry. 42, 171-195 (1991).
  17. McConnell, H. M., Moy, V. T. Shapes of finite two-dimensional lipid domains. Journal of Physical Chemistry. 92 (15), 4520-4525 (1988).
  18. Zasadzinski, J. A., Stenger, P., Shieh, I., Dhar, P. Overcoming rapid inactivation of lung surfactant: analogies between competitive adsorption and colloid stability. Biochemica et Biophysica Acta. 1798 (4), 801-828 (2010).
  19. Zasadzinski, J. A., et al. Surfactant Progress. Nag, K. , New York. (2008).
  20. Valtierrez-Gaytan, C., et al. Spontaneous evolution of equilibrium morphology in phospholipid-cholesterol monolayers. Science Advances. 8 (14), (2022).
  21. Williams, I., Zasadzinski, J. A., Squires, T. M. Interfacial rheology and direct imaging reveal domain-templated network formation in phospholipid monolayers penetrated by fibrinogen. Soft Matter. 15 (44), 9076-9084 (2019).
  22. Sachan, A. K., Zasadzinski, J. A. Interfacial curvature effects on the monolayer morphology and dynamics of a clinical lung surfactant. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 115 (2), 134-143 (2018).
  23. Alvarez, N. J., Anna, S. L., Saigal, T., Tilton, R. D., Walker, L. M. Intefacial dynamics and rheology of polymer grafter nanoparticles at air-water and xylene-water interfaces. Langmuir. 28 (21), 8052-8063 (2012).
  24. Alvarez, N. J., Vogus, D. R., Walker, L. M., Anna, S. L. Using bulk convection in a microtensiometer to approach kinetic-limited surfactant dynamics at fluid-fluid interfaces. Journal of Colloid and Interface Science. 372 (1), 183-191 (2012).
  25. Alvarez, N. J., Walker, L. M., Anna, S. L. Diffusion-limited adsorption to a spherical geometry: The impact of curvature and competitive time scales. Physical Review. E, Statistical, Nonlinear, and Soft Matter Physics. 82, 011604(2010).
  26. Shieh, I., Waring, A. J., Zasadzinski, J. A. Visualizing the analogy between competitive adsorption and colloid stability to restore lung surfactant function. Biophysical Journal. 102 (4), 777-786 (2012).
  27. Shieh, I., Zasadzinski, J. A. Visualizing monolayers with a water-soluble fluorophore to quantify adsorption, desorption and the double-layer. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 112 (8), 826-835 (2015).
  28. Lipp, M. M., Lee, K. Y. C., Takamoto, D. Y., Zasadzinski, J. A., Waring, A. J. Coexistence of buckled and flat monolayers. Physical Review Letters. 81, 1650-1653 (1998).
  29. Lipp, M. M., Lee, K. Y. C., Waring, A., Zasadzinski, J. A. Fluorescence, polarized fluorescence, and Brewster angle microscopy of palmitic acid and lung surfactant protein B monolayers. Biophysical Journal. 72 (6), 2783-2804 (1997).
  30. Alvarez, N. J., Walker, L. M., Anna, S. L. A microtensiometer to probe the effect of radius of curvature on surfactant transport to a spherical interface. Langmuir. 26 (16), 13310-13319 (2010).
  31. Ward, A. F. H., Tordai, L. Time dependents of boundary tensions of solutions. 1. The role of diffusion in time-effects. Journal of Chemical Physics. 14, 453-461 (1946).
  32. Lucassen, J., Vanden Tempel, M. Dynamic measurements of dilatational properties of a liquid interface. Chemical Engineering Science. 27 (6), 1283-1291 (1972).
  33. Lin, G. L., et al. Interfacial dilatational deformation accelerates particle formation in monoclonal antibody solutions. Soft Matter. 12 (14), 3293-3302 (2016).
  34. Bastacky, J., et al. Alveolar lining layer is thin and continuous: low temperature scanning electron microscopy of rat lung. Journal of Applied Physiology. 79 (5), 1615-1628 (1995).
  35. Adamson, A. W., Gast, A. P. Physical Chemistry of Surfaces, Sixth ed. , Wiley-Interscience. New York. 784(1997).
  36. del Rio, O. I., Kwok, D. Y., Wu, R., Alvarez, J. M., Neumann, A. W. Contact angle measurements by axisymmetric drop shape analysis and an automated polynomial fit program. Colloids and Surfaces A Physicochemical and Engineering Aspects. 143 (2-3), 197-210 (1998).
  37. Kanthe, A., et al. No ordinary proteins: Adsorption and molecular orientation of monoclonal antibodies. Science Advances. 7 (5), 14(2021).
  38. Manikantan, H., Squires, T. M. Surfactant dynamics: hidden variables controlling fluid flows. Journal of Fluid Mechanics. 892, 115(2020).
  39. Narayan, S., et al. Dilatational rheology of water-in-diesel fuel interfaces: effect of surfactant concentration and bulk-to-interface exchange. Soft Matter. 17 (18), 4751-4765 (2021).
  40. Meng, G. N., Paulose, J., Nelson, D. R., Manoharan, V. N. Elastic instability of a crystal growing on a curved surface. Science. 343 (6171), 634-637 (2014).
  41. Kotula, A. P., Anna, S. L. Insoluble layer deposition and dilatational rheology at a microscale spherical cap interface. Soft Matter. 12 (33), 7038-7055 (2016).
  42. Lipp, M. M., Lee, K. Y. C., Zasadzinski, J. A., Waring, A. J. Phase and morphology changes in lipid monolayers induced by SP-B protein and its amino-terminal peptide. Science. 273 (5279), 1196-1199 (1996).
  43. Pocivavsek, L., et al. Stress and fold localization in thin elastic membranes. Science. 320 (5878), 912-916 (2008).
  44. Pocivavsek, L., et al. Lateral stress relaxation and collapse in lipid monolayers. Soft Matter. 4 (10), 2019-2029 (2008).
  45. Kim, K., Choi, S. Q., Squires, T. M., Zasadzinski, J. A. Cholesterol nanodomains: their effect on monolayer morphology and dynamics. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 110 (33), 3054-3060 (2013).
  46. Kim, K., Choi, S. Q., Zasadzinski, J. A., Squires, T. M. Interfacial microrheology of DPPC monolayers at the air-water interface. Soft Matter. 7 (17), 7782-7789 (2011).
  47. Kim, K., Choi, S. Q., Zasadzinski, J. A., Squires, T. M. Nonlinear chiral rheology of phospholipid monolayers. Soft Matter. 14 (13), 2476-2483 (2018).
  48. Kotula, A. P., Anna, S. L. Regular perturbation analysis of small amplitude oscillatory dilatation of an interface in a capillary pressure tensiometer. Journal of Rheology. 59, 85-117 (2015).

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Tags

Microtensiometer VisualizationConfocal MicroscopyDynamic InterfacesSurface Tension MeasurementCapillary PressureSurfactant AdsorptionBubble Interface ImagingDilatational ModulusLung SurfactantFluid Fluid Interfaces

Related Articles