Name: تحليل حركة اليرقات الأرتيميا سالينا من خلال تتبع بصري من Plasmonic النانوية (فيديو) | JoVE Journal
Uploaded: 2014-07-15T14:00:00.000+00:00
Duration: 5 min 52 s
Description: اكتشف تحليل حركة الكائنات المائية باستخدام تقنية الملاحظة الضوئية للجسيمات النانوية الذهبية. تُمكّن هذه الطريقة الباحثين من قياس ترددات الحركة بدقة عالية.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

الدعم المالي من قبل هيئة الإنصاف والمصالحة من خلال متقدم باحث غرانت HYMEM، من قبل DFG من خلال مبادرة ميونيخ النانو (نيم) ومن خلال Sonderforschungsbereich (SFB1032)، ومن المسلم به المشروع A8 بامتنان. ونحن ممتنون للدكتور الكسندر Ohlinger الدكتور سول كاريتيرو-بالاسيوس ومنتجعات Nedev للحصول على الدعم ومناقشات مثمرة.

1. الإعداد التجريبية <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> استخدام المجهر يصل الحق ومظلم مكثف النفط الميدان مع الفتحة العددية (NA) = 1.2 لإضاءة حقل مظلم. استخدام الهدف الغمر بالماء مع التكبير 100X وNA = 1.0 لملاحظات ومحاصرة الجسيمات. استخدام هدفا 10X الهواء مع التكبير وNA = 0.2 لمتابعة حركة اليرقات. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> استخدام الإعداد ملاقط بصرية مع 1،064 نانومتر ليزر الموجة المستمرة في جانب المجهر يصل الحق. تعيين قوة الليزر من فخ البصرية إلى 100 ميغاواط (قياس مع السلطة متر بعد الهدف). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> استخدام CMOS كاميرا عالية السرعة أو العاكسة الرقمية وحيدة العدسة (DSLR) كاميرا لكشف وصورة حركة الجسيمات الذهب في فخ البصرية والحركة من اليرقات. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> استخدام مرشح من الدرجة الأولى لمنع الليزر من دخول الكاميرا. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> استخدام السلطة متر لقياس قوة الليزر بعد الهدف. </li></ol> 2. إعداد نموذج </p&gt; <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ماصة قطرات الماء (180 ميكرولتر) على شريحة زجاجية المجهر ووضع العينة على المجهر حقل مظلم. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ماصة على اليرقات من خزان مياه صغير لقطرة الماء. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> استخدام هدفا الهواء 10X لمراقبة حركة اليرقات في الحل وتسجيل دفق الفيديو. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> استخدام جسيمات متناهية الصغر من الذهب التي يبلغ قطرها 60 نانومتر كما كشف لمراقبة حركة السوائل الناتجة عن اليرقات. لذلك، إضافة 5 ميكرولتر من حل الجسيمات مخففة للغاية في قطرات الماء، بحيث أن ما يقرب من واحد الجسيمات يمكن رؤيته في مجال الرؤية مع الهدف الماء الغمر 100X. </li></ol> 3. تتبع الجسيمات التجربة <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> فخ واحد جسيمات متناهية الصغر من الذهب مع منتاش الضوئية. وبالتالي، جعل 1،064 نانومتر محاصرة الليزر على مقربة من جسيمات متناهية الصغر الذهب الذي نشرها في حل عن طريق تحريك المرحلة المجهر. قوات البصرية جذابة سحب جسيمات متناهية الصغر من الذهب نحو نقطة محورية في اله شعاع الليزر. الجسيمات المحاصرين لا نشرها بعد الآن، وبدلا يبقي موقفها. اتخاذ دفق الفيديو من جسيمات متناهية الصغر المحاصرين مع كاميرا DSLR بمعدل 50 إطار هرتز لمدة 30 ثانية. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إيقاف تشغيل الليزر من منتاش البصرية والافراج عن جسيمات متناهية الصغر من الذهب من الفخ. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> استخدام برنامج تتبع الجسيمات إلى قراءات موقف الجسيمات المحاصرين الذهب بصريا في كل إطار من دفق الفيديو. وتحول فورييه السريع (الاتحاد الفرنسي للتنس) من موقف س ص-الجسيمات مع مرور الوقت يكشف عن الطيف الترددي. ملاحظة: وهنا، تم استخدام &quot;ايغور PRO &#39;كود برنامج كمبيوتر المكتوبة النفس لتحليل موقف وسط الجسيمات في الطائرة س ص مع مرور الوقت لتحليل والاتحاد الفرنسي للتنس. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> كبديل للرمز ايغور الذاتي مكتوب استخدم برنامج &#39;فيديو بقعة المقتفي&#39; لتتبع الجسيمات في الفيديو متاحة بحرية. استخدام البرمجيات التجارية &quot;المنشأ&quot; لتنفيذ التحول فورييه للبيانات تتبع: <oل&gt; <li style=";text-align:right;direction:rtl"> اسحب ملف الفيديو إلى البرنامج المفتوح &quot;سبوت فيديو المقتفي &#39;. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> النقر بالماوس على الجسيمات يظهران في الصورة الأولى من دفق الفيديو، ومنطقة دائرية من يظهر الاهتمام. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> اختيار &quot;متماثل&quot; و &quot;الأمثل&quot; في أعلى إطار موجه الأوامر لتحسين تتبع للجسيمات. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> الماوس فوق &quot;تسجيل&quot; في أعلى إطار موجه الأوامر واختيار مجلد لحفظ البيانات. سيتم حفظ البيانات تتبع في جدول البيانات. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> الماوس فوق &quot;تشغيل الفيديو&quot; على يسار إطار موجه الأوامر من برنامج التعقب والانتظار حتى يتم تحليل جميع الأطر من شريط الفيديو. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إغلاق البرنامج وفتح جدول البيانات المحفوظة مع &#39;الأصل&#39;. تعيين قيم العمود باسم &quot;ذ 1&quot; و &quot;ذ 2&quot;. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تعيين الخطوات الزمنية لكل إطار الفيديو بأنه &quot;س&quot; في جدول بيانات &quot;المنشأ&quot;. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> علامة سموقف العمود وتنفيذ الاتحاد الفرنسي للتنس عن طريق اختيار &quot;تحليل البيانات&quot; و &quot;الاتحاد الفرنسي للتنس&quot; في أعلى إطار موجه الأوامر. كرر الخطوة للعمود ص الموقف. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> رسم سعة إشارة الاتحاد الفرنسي للتنس محسوب في س و ص الاتجاه مقابل التردد. </li></ol></li></ol> 4. المحاكاة العددية <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> حساب α الاستقطاب من 60 نانومتر الذهب الجسيمات باستخدام برنامج كمبيوتر &#39;الرياضيات&#39;. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> استخدام المعادلة (1) لحساب الاستقطاب وفقا لKuwata وآخرون 16.: <img alt="المعادلة 1" fo:content-width="3in" src="/files/ftp_upload/51502/51502eq1.jpg" width="300" /> (1) </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تعريف المعلمات الثلاث التالية في رمز البرنامج: وظيفة عازلة المعقدة التي تعتمد على الطول الموجي للجسيمات الذهب، ونصف قطرها جسيمات متناهية الصغر، ومعامل الانكسار من الوسط المحيط. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> استخدام وصف كهربائيتوزيع الحقل TRIC من شعاع جاوس تركيزا وفقا لAgayan 17 آخرون لحساب القوات البصرية بناء على 60 نانومتر الذهب الجسيمات.: <img alt="المعادلة 2" fo:content-width="4in" src="/files/ftp_upload/51502/51502eq2.jpg" width="500" /> (2) <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> . استخدام المعادلات (3) - (6) من Agayan 17 آخرون لحساب حد سواء، والتدرج ونثر القوى المؤثرة على الجسيمات: <img alt="المعادلة 3" fo:content-width="3.5in" src="/files/ftp_upload/51502/51502eq3.jpg" width="350" /> (3) <img alt="المعادلة 4" fo:content-width="3in" src="/files/ftp_upload/51502/51502eq4.jpg" width="300" /> (4) <img alt="المعادلة 5" fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/51502/51502eq5.jpg" width="500" /> (5) <img alt="المعادلة 6" fo:content-width="3in" src="/files/ftp_upload/51502/51502eq6.jpg" width="300" /> (6) </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> في رمز البرنامج، وتحديد معايير لقوة الليزر، الفتحة العددية للسbjective، والاستقطاب معقدة من جسيمات متناهية الصغر. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> نلخص قوة التدرج والقوة نثر لحساب مجموع قوة البصرية المؤثرة على الجسيمات الذهب في فخ البصرية. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تشغيل المحاكاة عن طريق الضغط في وقت واحد &quot;السيطرة&quot; و &quot;أدخل&quot;. </li></ol>

<ol><li>Hellawell, J. M. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aHellawell%2C+JM+%22Biological+indicators+of+freshwater+pollution+and+environmental+management%22">Biological indicators of freshwater pollution and environmental management</a>. , Elsevier Applied Science Publishers. (1986).</li>
<li>Diamond, J. M., Barbour, M. T., Stribling, J. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Characterizing+and+comparing+bioassessment+approaches+and+their+results%3A+A+perspective%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+the+North+American+Benthological+Society%22%5BJournal%5D)">Characterizing and comparing bioassessment approaches and their results: A perspective.</a> Journal of the North American Benthological Society. 15, 713-727 (1996).</li>
<li>Carlisle, D. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+quality+of+our+Nation%E2%80%99s+waters%E2%80%94Ecological+health+in+the+Nation%E2%80%99s+streams%2C+1993%E2%80%932005%5BTitle%5D)+AND+%22U.S.+Geological+Survey+Circular%22%5BJournal%5D)">The quality of our Nation’s waters—Ecological health in the Nation’s streams, 1993–2005.</a> U.S. Geological Survey Circular. 1391, (2013).</li>
<li>Boxhall, G. A., Defaye, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Global+diversity+of+copepods+%28Crustacea+Copepoda%29+in+freshwater%5BTitle%5D)+AND+%22Hydrobiologia%22%5BJournal%5D)">Global diversity of copepods (Crustacea Copepoda) in freshwater.</a> Hydrobiologia. 595 (1), 195-207 (2008).</li>
<li>Ferdous, Z., Muktadir, A. K. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+Review%3A+Potentiality+of+Zooplankton+as+Bioindicator%5BTitle%5D)+AND+%22American+Journal+of+Applied+Sciences%22%5BJournal%5D)">A Review: Potentiality of Zooplankton as Bioindicator.</a> American Journal of Applied Sciences. 6 (10), 1815-1819 (2009).</li>
<li>Andersen Borg, C. M., Bruno, E., Kiørboe, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+Kinematics+of+Swimming+and+Relocation+Jumps+in+Copepod+Nauplii%5BTitle%5D)+AND+%22PLoS+ONE%22%5BJournal%5D)">The Kinematics of Swimming and Relocation Jumps in Copepod Nauplii.</a> PLoS ONE. 7 (10), (2012).</li>
<li>Gilchrist, B. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Growth+and+Form+of+the+Brine+Shrimp+Artemia+Salina%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Zoology%22%5BJournal%5D)">Growth and Form of the Brine Shrimp Artemia Salina.</a> Journal of Zoology. 134 (2), 221-235 (1960).</li>
<li>Boone, E., Baas-Becking, L. G. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Salt+Effects+on+Egga+and+Nauplii+of+Artemia+Salina+L%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+General+Physiology%22%5BJournal%5D)">Salt Effects on Egga and Nauplii of Artemia Salina L.</a> Journal of General Physiology. 14 (6), 453-763 (1931).</li>
<li>Drewes, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Quantitative+investigations+of+hatching+in+brine+shrimp+cysts%5BTitle%5D)+AND+%22Association+for+Biology+Laboratory+Education%22%5BJournal%5D)">Quantitative investigations of hatching in brine shrimp cysts.</a> Association for Biology Laboratory Education. 27, 299-312 (2006).</li>
<li>Williams, T. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+model+of+rowing+propulsion+and+the+ontogeny+of+locomotion+in+Artemia+larvae%5BTitle%5D)+AND+%22Biological+Bulletin%22%5BJournal%5D)">A model of rowing propulsion and the ontogeny of locomotion in Artemia larvae.</a> Biological Bulletin. 187, 164-173 (1994).</li>
<li>Croghan, P. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+Mechanism+of+Osmotic+Regulation+in+the+Artemia+Salina+%28L.%29%3A+The+Physiology+of+the+Branchiae%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Experimental+Biology%22%5BJournal%5D)">The Mechanism of Osmotic Regulation in the Artemia Salina (L.): The Physiology of the Branchiae.</a> Journal of Experimental Biology. 35, 234-242 (1958).</li>
<li>Ashkin, A., Dziedzic, J. M., Bjorkholm, J. E., Chu, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Observation+of+a+single-beam+gradient+force+optical+trap+for+dielectric+particles%5BTitle%5D)+AND+%22Optics+Letters%22%5BJournal%5D)">Observation of a single-beam gradient force optical trap for dielectric particles.</a> Optics Letters. 11 (5), 288-290 (1986).</li>
<li>Svoboda, K., Block, S. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Optical+trapping+of+metallic+Rayleigh+particles%5BTitle%5D)+AND+%22Optics+Letters%22%5BJournal%5D)">Optical trapping of metallic Rayleigh particles.</a> Optics Letters. 19 (13), 930-932 (1994).</li>
<li>Hansen, P. M., Bhatia, V. K., Harrit, N., Oddershede, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Expanding+the+Optical+Trapping+Range+of+Gold+Nanoparticles%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Letters%22%5BJournal%5D)">Expanding the Optical Trapping Range of Gold Nanoparticles.</a> Nano Letters. 5 (10), 1937-1942 (2005).</li>
<li>Ohlinger, A., Deak, A., Lutich, A. A., Feldmann, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Optically+Trapped+Gold+Nanoparticle+Enables+Listening+at+the+Microscale%5BTitle%5D)+AND+%22Physical+Review+Letters%22%5BJournal%5D)">Optically Trapped Gold Nanoparticle Enables Listening at the Microscale.</a> Physical Review Letters. 108 (1), (2012).</li>
<li>Kuwata, H., Tamaru, H., Esumi, K., Miyano, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Resonant+light+scattering+particles%3A+Practical+analysis+beyond+Rayleigh+approximation%5BTitle%5D)+AND+%22Applied+Physics+Letters%22%5BJournal%5D)">Resonant light scattering particles: Practical analysis beyond Rayleigh approximation.</a> Applied Physics Letters. 83 (22), 4625-4628 (2003).</li>
<li>Agayan, R. R., Gittes, F., Kopelman, R., Schmidt, C. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Optical+trapping+near+resonance+absorption%5BTitle%5D)+AND+%22Applied+Optics%22%5BJournal%5D)">Optical trapping near resonance absorption.</a> Applied Optics. 41 (12), 2318-2327 (2002).</li>
<li>Klar, T., Perner, M., Grosse, S., von Plessen, G., Spirkl, W., Feldmann, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Surface-Plasmon+Resonances+in+Single+Metallic+Nanoparticles%5BTitle%5D)+AND+%22Physical+Review+Letters%22%5BJournal%5D)">Surface-Plasmon Resonances in Single Metallic Nanoparticles.</a> Physical Review Letters. 80, 4249-4252 (1998).</li>
<li>Ohlinger, A., Nedev, S., Lutich, A. A., Feldmann, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Optothermal+Escape+of+Plasmonically+Coupled+Silver+Nanoparticles+from+a+Three-Dimensional+Optical+Trap%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Letters%22%5BJournal%5D)">Optothermal Escape of Plasmonically Coupled Silver Nanoparticles from a Three-Dimensional Optical Trap.</a> Nano Letters. 11 (4), 1770-1774 (2011).</li>
<li>Urban, A. S., Lutich, A. A., Stefani, F. D., Feldmann, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Laser+Printing+Single+Gold+Nanoparticles.+Nano+Letters%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Letters%22%5BJournal%5D)">Laser Printing Single Gold Nanoparticles. Nano Letters.</a> Nano Letters. 10 (12), 4794-4798 (2010).</li>
<li>Urban, A. S., Fedoru, K. M., Nedev, S., Lutich, A., Lohmueller, T., Feldmann, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Shrink-to-fit+Plasmonic+Nanostructures%5BTitle%5D)+AND+%22Advanced+Optical+Materials%22%5BJournal%5D)">Shrink-to-fit Plasmonic Nanostructures.</a> Advanced Optical Materials. 1 (2), 123-127 (2013).</li>
</ol>

يعلن الكتاب أنه ليس لديهم مصالح مالية المتنافسة.

الظلام المجهر الحقل هو أداة قوية لتصور جزيئات الذهب ذات أبعاد أقل من الحد حيود البصرية، منذ المقطع العرضي للتشتت المعادن النانوية يتجاوز القسم الهندسي على الصليب (cp. الشكل 2A) 18. في إعداد منتاش، فإن هذا النهج حتى يسمح للتمييز إذا محاصرون فقط واحدة أو متعددة لجزيئات الذهب بواسطة شعاع الليزر بسبب اقتران plasmonic بين الجسيمات يؤدي إلى تحول الحمراء من مأكل تردد الرنين 15. لذا المجهري الميدان مع حلول الظلام تكوين منتاش الضوئية توفر العديد من ال...

تقييم نوعية المياه على أساس المؤشرات الكيميائية والبيولوجية هي ذات أهمية أساسية لاكتساب المعرفة على الدولة والظروف البيئية في النظام البيئي المائي 1-3. وتقوم الطرق التقليدية لتحليل المياه الكيميائية على الخصائص الحسية أو تحديد المعلمات الفيزيائية. المؤشرات البيولوجية، من ناحية أخرى، هي أنواع الحيوانات وجودها وقدرتها على البقاء توفير نظرة على الظروف البيئية وتأثير الملوثات على النظام البيئي التي تحدث فيها أمثلة نموذجية لbioindicators هي مجدافيات، مجموعة من القشريات المائية الصغيرة، والتي يمكن يمكن العثور عليها في أي ما يقرب من 4،5 الموائل المياه. مراقبة نشاط وحيوية هذه الأنواع من عينة المياه بالتالي يمكن استخدامها للحصول على معلومات عن الأوضاع العامة لنظام بيئي 5. يرقات مجدافيات، والتي تسمى يرقات، استخدم ضربات إيقاعية من الهوائيات الخاصة بهم (كل يرقة لديه ثلاثة أزواج من appendaغيس في المنطقة رؤوسهم) على السباحة في الماء 6. تواتر وشدة هذه السكتات الدماغية وبالتالي هو مؤشر مباشر من العمر، واللياقة البدنية، والظروف البيئية للحيوان 7-10. وعادة ما يتم القيام به في أي تحقيقات بشأن هذه العينات باستخدام المجهر من خلال مراقبة وإحصاء السكتات الدماغية الهوائي من يرقات مباشرة. نظرا لحجمها (~ 100-500 ميكرون) 11، وهذا غالبا ما يتطلب القيام القياسات إما واحدا تلو الآخر أو لإصلاح اليرقات واحدة إلى الركيزة. هنا، ونحن يبرهن على وجود نهج جديد لمراقبة نشاط كوبيبودا يرقات في عينات المياه باستخدام جسيمات متناهية الصغر من الذهب المحاصرين بصريا باعتباره كاشف فائقة الحساسية. وعادة ما تستخدم ملاقط بصرية من قبل العديد من الجماعات كأداة تجريبية لتطبيق غرامة أو قياس القوى بين الجزيئات وصولا الى مجموعة piconewton 12-14. وفي الآونة الأخيرة، تم توسيع نطاق التطبيقات لملاقط بصرية لمراقبة الاهتزازات الصوتية وحلتقلبات الإقليم الشمالي في وسائل الإعلام السائلة من خلال رصد حركة النانو المجهرية الدقيقة والتي تقتصر في فخ البصرية 15. تتعرض الجزيئات التي مغمورة في السائل إلى الحركة البراونية. داخل فخ البصرية، ومع ذلك، وثبط هذا الاقتراح جزئيا عن طريق الليزر التي يسببها، وقوة الانحدار القوي. ولذلك، فإن صلابة من فخ البصرية وتوطين الجسيمات داخل تركيز شعاع الليزر يمكن ضبطها من قبل قوة الليزر. في الوقت نفسه، فمن الممكن أن يكشف عن الخصائص المحتملة محاصرة وتحليل التفاعلات بين الجزيئات مع الجسيمات من خلال رصد حركة الجسيمات تعتمد على الوقت في الفخ. هذا النهج يجعل من الممكن لالتقاط تردد وشدة واتجاه الحركة فلويديك التي يتم إنشاؤها من قبل جسم متحرك في بيئتها السائل. علينا أن نظهر كيف يمكن تطبيق هذه الفكرة العامة للحصول على الطيف الترددي من الحركة من اليرقات الفردية دون اشتراطالتدخل مباشرة مع العينة. هذا النهج التجريبي يقدم المفهوم العام الجديد لمراقبة سلوك متحركة من العينات المائية بطريقة حساسة للغاية. للملاحظات على الأنواع bioindicator، وهذا يمكن توسيع المنهجية الحالية لتحليل المياه ويمكن تطبيقها للحصول على معلومات حول صحة وسلامة النظم الإيكولوجية المائية.

<table><tbody><tr><td>مجهر Zeiss Axio Scope.A1</td><td>Carl Zeiss</td><td>490035-0012-000</td><td>إضاءة المجال المظلم</td></tr><tr><td>الهدف المائي Achroplan</td><td>Carl Zeiss</td><td>440087</td><td>تكبير 100X ، NA = 1.0</td></tr><tr><td>الهدف الجوي Epiplan</td><td>Carl Zeiss</td><td>442934</td><td>تكبير 10X ، NA = 0.2</td></tr><tr><td>مكثف زيت الحقل المظلم</td><td>Carl Zeiss</td><td>445323</td><td>NA = 1.2</td></tr><tr><td>Cobolt Rumba CW 1،064 نانومتر DPSSL</td><td>Cobolt</td><td>1064-05-01-2000-500</td><td>1،064 نانومتر ، CW ، & Lambda ؛ = 1،064 نانومتر ، 2 وات ، TEM00</td></tr><tr><td>موسع شعاع</td><td>إدموند للبصريات</td><td></td><td>الجزء رقم 1064 2-8X 64414</td></tr><tr><td>كاميرا عالية السرعة Dimax HD</td><td>PCO. ألمانيا</td><td></td><td></td></tr><tr><td>كاميرا ملونة كانون EOS 500 D&nbsp;</td><td>معرف الأسئلة المتداولة</td> <td>حول Canon</td><td></td>: 8201395700</tr><tr><td>مرشح Notch StopLine 532/1064</td><td>Semrock</td><td>A11149-711265</td><td>الجزء رقم. NF01-532U</td></tr><tr><td>المياه&nbsp;</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Nauplius Artemia salina</td><td></td><td></td><td></td></tr> <tr><td>الذهب الغرواني</td><td>BBIالدفعة الوطنية</td><td>13741 &nbsp ؛</td><td>قطر 60 نانومتر</td></tr><tr><td>MQMie الإصدار 3.2&nbsp;</td><td>د. مايكل كوينتن</td><td></td><td></td></tr><tr><td>ماثيماتيكا 8.0</td><td>ولفرام</td><td></td><td></td></tr><tr><td>كومسول الفيزياء المتعددة 4.0&nbsp;</td><td>شركة COMSOL، Inc.</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

تحليل حركة اليرقات &#39;<em&gt; الأرتيميا سالينا</em&gt; من خلال تتبع بصري من plasmonic النانوية

Analyzing the Movement of the Nauplius 'Artemia salina' by Optical Tracking of Plasmonic Nanoparticles

ونحن لشرح كيفية تقديم ملاقط بصرية أداة حساسة لتحليل الاهتزازات فلويديك التي تولدها حركة الكائنات المائية الصغيرة. يتم استخدام جسيمات متناهية الصغر من الذهب واحد عقدت من قبل منتاش الضوئية وجهاز استشعار لقياس الحركة الإيقاعية لليرقة اليرقات (الأرتيميا سالينا) في عينة المياه. ويتحقق هذا من خلال رصد النزوح يعتمد وقت جسيمات متناهية الصغر المحاصرين نتيجة للنشاط اليرقات. تحليل فورييه لموقف جسيمات متناهية الصغر ثم تعطي الطيف الترددي الذي هو سمة لحركة الأنواع المرصودة. يوضح هذه التجربة قدرة هذه الطريقة لقياس وتوصيف نشاط اليرقات المائية الصغيرة دون الحاجة إلى مراقبة لهم مباشرة والحصول على معلومات حول موقف يرقات فيما يتعلق الجسيمات المحاصرين. عموما، يمكن لهذا النهج تعطي فكرة عن حيوية أنواع معينة وجدت في رسالة بالبريد المائيةcosystem ويمكن توسيع نطاق الأساليب التقليدية لتحليل عينات المياه.

ويرد توضيح تخطيطي من الإعداد التجريبية في الشكل 1A. A التكوين حقل مظلم هو ضروري للكشف عن بصريا تشريد 60 نانومتر الذهب الجسيمات في فخ البصرية 15. يتم اختيار الطول الموجي من 1،064 نانومتر ليزر محاصرة لضمان الحبس المستقرة للكشف عن الجسيمات الذهب 12،14. يتم استخدام شعاع الخائن في المجهر لتركيز شعاع محاصرة من خلال هدف ومرشح من الدرجة يمنع الليزر محاصرة من دخول جهاز الكشف عن التجربة. وكان أداء الحركات اليرقات في المياه المحيطة حل جسيمات متناهية الص...

نستخدم تتبع بصري من plasmonic النانوية للتحقيق وتوصيف الحركات تردد من الكائنات المائية.

تحليل حركة اليرقات &#39;<em&gt; الأرتيميا سالينا</em&gt; من خلال تتبع بصري من Plasmonic النانوية

We demonstrate how optical tweezers may provide a sensitive tool to analyze the fluidic vibrations generated by the movement of small aquatic organisms. A ...

الهدف العام من هذا الإجراء هو تحليل ترددات حركة كائن مجهري مائي باستخدام جسيم نانوي بلازموني محبوس بصرياً. يتم تحقيق ذلك أولاً عن طريق مراقبة يرقات OPIS في الماء تحت مجهر مجهز بملقط بصري وكاميرا. وتتمثل الخطوة الثانية في إضافة جسيمات ذهب نانوية بقطر 16 nanometer إلى بيئة OPIS.بعد ذلك، تُستخدم الملاقط الضوئية لاحتجاز جسيم ذهبي نانوي واحد بالقرب من الـ NOIs. وتتمثل الخطوة النهائية في مراقبة انتشار الجسيم النانوي المحتجز تحت تأثير حركة الـ Nous. يتم التقاط بيانات الفيديو وتحليلها بواسطة برنامج تتبع الجسيمات.في نهاية المطاف، يتم تحويل موضع الجسيمات النانوية المعتمد على الزمن إلى فضاء فوريه (Fourier space) لاستخراج ترددات حركة النواة. وتتمثل الميزة الرئيسية لهذه التقنية مقارنة بالطرق الحالية، مثل المجهرية الشائعة، في إمكانية تحليل الاهتزازات السائلة، وبالتالي فإن هذه الطريقة غير مقيدة بأي دقة بصرية. ويمكن لهذه الطريقة أن تساعد في الإجابة على أسئلة محورية في العلوم البيئية، مثل تحليل المياه في الأنظمة البيئية السقراطية.ابدأ بتجهيز مجهر قائم مجهز للإضاءة بمجال مظلم. زود المجهر بعدسة شيئية غمر مائية وأخرى هوائية. بالإضافة إلى ذلك، قم بربط ملقط بصري بموجة مستمرة بطول موجي 1064 nanometer بالمجهر.بعد ذلك، قم بتركيب كاميرا مزودة بمرشح ثلمي (notch filter) عند 1064 nanometers للكشف عن جسيمات الذهب وحركة الـ opus وتصويرهما. استخدم مقياس قدرة بعد الشيئية لضبط قدرة الليزر على 1000 milliwatts. أطفئ الليزر حتى حينما تكون هناك حاجة لاستخدامه.تبدأ عملية تحضير العينة بنقل قطرة ماء بحجم 180 µL إلى شريحة زجاجية للمجهر. في هذه المرحلة، ضع العينة على مجهر الحقل المظلم، ثم اسحب OPIS من خزان المياه وانقله إلى قطرة الماء.اختر العدسة الشيئية الهوائية بقوة تكبير 10x. راقب حركة الـ OPIS في المحلول وسجل تدفق فيديو لمدة عشر ثوانٍ بمعدل 25 إطاراً في الثانية. عند الانتهاء من ذلك، استعد للخطوة التالية.خفف جزءاً واحداً من المحلول المركز لجسيمات الذهب النانوية بقطر 60 nanometer في 100 جزء من الماء. عُد إلى المجهر واسحب خمس microliters من المحلول، ثم أضف هذه الكمية إلى قطرة الماء باستخدام opus.عندما تكون مستعداً، انتقل إلى استخدام عدسة شيئية غمر مائي بقوة 100x. لعرض قطرة الماء، تابع الإجراء عندما يظهر جسيم نانوي ذهبي واحد تقريباً في مجال الرؤية. لاحتجاز جسيم، قم بتشغيل ليزر المصيدة البصرية وراقب القطرة.حرك منصة المجهر لتقريب شعاع الليزر من جسيم ذهبي نانوي. سينجذب الجسيم نحو نقطة تركيز شعاع الليزر وسيتوقف عن الانتشار. التقط مقطع فيديو للجسيم النانوي المحتجز بمعدل 50 إطاراً في الثانية لمدة 30 ثانية، ثم أوقف تشغيل ليزر الملقط الضوئي لتحرير الجسيم من المصيدة.الخطوة التالية هي تحليل الفيديو باستخدام جهاز الكمبيوتر. استخدم برنامج تتبع الجسيمات لتحديد موضع الجسيم XY كدالة في الزمن، واستخرج طيف التردد عن طريق إجراء تحويل فورير السريع لهذه البيانات. يوضح هذا المخطط إزاحة XY لجسيم ذهبي نانوي محبوس، وهو يخضع فقط للحركة البراونية.التوزيع غاوسي. بعد إضافة OIS إلى الماء، يتغير إزاحة XY للجسيم نتيجة للاهتزازات المائعية. يسبب التدفق الموائع الدقيقة الذي يولده الحيوان تشوهًا يعتمد على التردد في اتجاه Y.تُظهر هذه المخططات أطياف التردد في اتجاهي x و y باللون الأسود، وهي أطياف مرجعية لجسيم محصور بصرياً في غياب الـ opis. وتُظهر المنحنيات الحمراء أطياف جسيم محصور مع وجود opis سابح. ولا يُظهر الطيف في اتجاه X إشارة قوية نظراً لموضع الـ OPIS بالنسبة للجسيم المحصور.يكون التدفق بشكل أساسي في اتجاه Y كما هو موضح في الشكل الداخلي. ويظهر الطيف في اتجاه Y المأخوذ باستخدام مقابض السباحة استجابةً ما. وتتسق الاستجابة الترددية العريضة في القياس مع حركية الكائن الحي، على سبيل المثال، حركة الهوائي الرئيسي أو أجزاء الجسم الأخرى.أقصى ترددات. وُجدت في جميع القياسات ما بين 3.0 و 7.2 hertz، وهو ما يتفق تماماً مع الترددات الملحوظة مباشرة. وبمجرد إتقان هذه التقنية، يمكن تنفيذها في أقل من 30 دقيقة إذا تم تطبيقها بشكل صحيح.أثناء محاولة تنفيذ هذا الإجراء، من المهم تذكر ضرورة تحقيق احتجاز ثلاثي الأبعاد ومستقر للجسيم النانوي الذهبي باستخدام القوى البصرية.

analyzing-movement-nauplius-artemia-salina-optical-tracking-plasmonic

Research

JoVE Journal

Engineering

الهندسة

وترد وملاقط Plasmonic النانو الكريستال الضوئية لإنتاج تحسينات مفيدة في السيطرة والتوجيه من الكفاءة محاصرة بصريا المتناهية الصغر ومتناهية الصغر.

الاستفادة من النانو كريستال Plasmonic والضوئية لتعزيز التلاعب الصغرى ، والجسيمات النانوية

وقد وضعنا المجهر تتبع نظام سعر الفيديو التي يمكن أن تسجل...

C. ايليجانس تتبع وقياس السلوكية

المجهرية الحية مثل الديدان الخيطية السباحة...

دراسة كمية تحرك بحرية من حوض الكائنات الحية الدقيقة باستخدام حيود الليزر

نهج الإعداد التالية تفاصيل منخفضة محاصرة الطاقة الضوئية من عازلة النانوية باستخدام مزدوج nanohole في فيلم معدنية.

البصرية محاصرة من الجسيمات النانوية

ويرد عملية تصنيع الرقائق الدقيقة التي تتضمن ملاقط plasmonic هنا. رقاقة تمكن التصوير من الجسيمات المحاصرين لقياس قوات محاصرة القصوى.

Plasmonic اصطياد والإفراج عن النانوية في بيئة المراقبة

يصف لنا إجراء بصريا فخ الجسيمات الصغرى في شعرية نانوبلاسمونيك الضوئية.

الملائمة للجسيمات الدقيقة في نانوبلاسمونيك الضوئية شعرية

تفاصيل البروتوكول هذا ببناء وتشغيل المجهر تتبع في الوقت الحقيقي 3D الجسيمات واحدة قادرة على تعقب النانو الفلورسنت يسبر سرعة انتشارية عالية ومعدلات العد فوتون منخفضة.

بروتوكول لتتبع في الوقت الحقيقي 3D الجسيمات مفردة

نقدم هنا بروتوكولا لتعقب الحيوانات على حدة على مدى فترة طويلة من الزمن. ويستخدم الكمبيوتر رؤية أساليب تحديد مجموعة من العلامات المركبة يدوياً باستخدام مجموعة من جراد البحر كدراسة حالة، في نفس الوقت توفير المعلومات بشأن كيفية البيت، التلاعب، ووضع علامة جراد البحر.

تتبع الفيديو الطويلة الأجل من الحيوانات المائية كوهوسيد: دراسة حالة من "النشاط الحركي اليومي" "النرويج جراد البحر" (النرويجي نيفروبس)

نقدم هنا، أساليب لدراسة الفائق من سلسلة من كافيفيش المكسيكية السلوكيات وتلطيخ الحيوية لنظام ميتشانوسينسوري. هذه الأساليب تستخدم البرامج النصية البرمجيات الحرة ومصنوعة خصيصا، توفير وسيلة عملية وفعالة من حيث التكلفة للدراسات المتعلقة بالسلوكيات.

تتبع السلوكية وتصوير نيوروماست من كافيفيش المكسيكية

هنا، نعرض استخدام المجهر التقليدي في مجال الظلام لمراقبة ديناميات نانورود الذهب (AuNRs) على غشاء الخلية. يتم الكشف عن موقع واتجاه AuNRs واحد باستخدام ImageJ MATLAB، وتتميز الدول الانتشارية من AuNRs بتحليل تتبع الجسيمات واحدة.

تصور ديناميات الانتشار من نانورود الذهب على غشاء الخلية باستخدام جسيمات نانوية واحدة Darkfield المجهرية

تستخدم المثقلة النانوية البلازمونية رنين البلازمون السطحي الموضعي في الهياكل النانوية الذهبية لاحتجاز الجسيمات النانوية المفردة ، بما في ذلك البروتينات ، داخل مجال بصري بمقياس نانومتر. تكشف التغييرات في الإشارة المتناثرة عن وجود البروتين والديناميكيات التوافقية ، مما يتيح المراقبة دون تعديلات الفلوروفور أو الربط السطحي.

مراقبة الديناميكيات التوافقية للبروتينات المفردة غير المعدلة باستخدام نساقطات النوتوزان البلازمونية

اكتشف تحليل حركة الكائنات المائية باستخدام تقنية الملاحظة الضوئية للجسيمات النانوية الذهبية. تُمكّن هذه الطريقة الباحثين من قياس ترددات الحركة بدقة عالية.

تحليل حركة اليرقات '

استكشف المزيد من الفيديوهات