Die Analyse der Bewegung des Nauplios ' Artemia salina 'Von Optical-Tracking von Plasmonische Nanopartikel

Wir verwenden optische Tracking plasmonischer Nanopartikel zu untersuchen und zu charakterisieren, die Frequenz Bewegungen von Wasserorganismen.

Das übergeordnete Ziel dieses Verfahrens ist es, die Frequenzen der Bewegung eines aquatischen Mikroorganismus mit Hilfe eines optisch gefangenen plasmonischen Nanopartikels zu analysieren. Dazu wird zunächst die OPIS-Larve im Wasser unter einem Mikroskop beobachtet, das mit einer optischen Pinzette und einer Kamera ausgestattet ist. Der zweite Schritt besteht darin, der OPIS-Umgebung Goldnanopartikel mit einem Durchmesser von 16 Nanometern hinzuzufügen.

Als nächstes wird die optische Pinzette verwendet, um ein einzelnes Goldnanopartikel in der Nähe der NOIs einzufangen. Der letzte Schritt besteht darin, die Diffusion des gefangenen Nanopartikels zu beobachten, wie sie durch die Bewegung des Nous beeinflusst wird. Die Videodaten werden von einer Partikelverfolgungssoftware erfasst und analysiert.

Letztendlich wird die zeitabhängige Position der Nanopartikel in den Fourier-Raum transformiert, um die Bewegungsfrequenzen des Nous zu extrahieren. Der Hauptvorteil dieser Technik gegenüber bestehenden Methoden wie der herkömmlichen Mikroskopie besteht darin, dass fluidische Schwingungen analysiert werden und diese Methode daher nicht auf eine optische Auflösung beschränkt ist. Diese Methode kann helfen, Schlüsselfragen des Umweltschutzes zu beantworten, wie z.B. die Wasseranalyse sokratischer Ökosysteme.

Beginnen Sie mit der Vorbereitung eines aufrechten Mikroskops, das für die Dunkelfeldbeleuchtung ausgerüstet ist. Statten Sie das Mikroskop sowohl mit einem Wasserimmersions- als auch mit einem Luftobjektiv aus. Koppeln Sie zusätzlich eine optische 1064-Nanometer-Pinzette mit kontinuierlicher Welle an das Mikroskop.

Montieren Sie als Nächstes eine Kamera mit einem Kerbfilter bei 1064 Nanometern, um Goldpartikel und Opusbewegungen zu erkennen und abzubilden. Verwenden Sie einen Leistungsmesser hinter dem Objektiv, um die Laserleistung auf 1000 Milliwatt einzustellen. Schalten Sie den Laser aus, bis er benötigt wird.

Die Probenvorbereitung beginnt mit dem Pipettieren eines Wassertropfens von 180 Mikrolitern auf einen Objektträger aus Mikroskopglas. Positionieren Sie die Probe an dieser Stelle auf dem Dunkelfeldmikroskop und pipetieren Sie OPIS aus einem Wassertank. Übertragen Sie es auf den Wassertropfen.

Wählen Sie das 10 x Luftobjektiv aus. Beobachten Sie die Bewegung des OPIS in der Lösung und nehmen Sie einen zehn Sekunden langen Videostream mit 25 Bildern pro Sekunde auf. Wenn dies erledigt ist, bereiten Sie sich auf den nächsten Schritt vor.

Verdünnen Sie einen Teil Stammlösung aus Goldnanopartikeln mit einem Durchmesser von 60 Nanometern in 100 Teilen Wasser. Kehren Sie zum Mikroskop zurück und messen Sie fünf Mikroliter der Lösung ab. Fügen Sie dies dem Wassertropfen mit Opus hinzu.

Wenn Sie fertig sind, wechseln Sie zu einem 100-fachen Wasserimmersionsobjektiv. Um das Wassertröpfchen zu betrachten, fahren Sie fort, wenn etwa ein Goldnanopartikel im Sichtfeld zu sehen ist. Um ein Teilchen einzufangen, schalten Sie den Laser der optischen Falle ein und beobachten Sie das Tröpfchen.

Bewegen Sie den Mikroskoptisch, um den Laserstrahl in die Nähe eines Goldnanopartikels zu bringen. Das Partikel wird in Richtung des Brennpunkts des Laserstrahls angezogen und hört auf zu diffundieren. Nehmen Sie ein Video des gefangenen Nanopartikels mit 50 Bildern pro Sekunde für 30 Sekunden auf, schalten Sie den Laser der optischen Pinzette aus, um das Partikel aus der Falle zu lösen.

Der nächste Schritt besteht darin, das Video auf einem Computer zu analysieren. Verwenden Sie eine Partikelverfolgungssoftware, um die XY-Position des Teilchens als Funktion der Zeit zu bestimmen, und finden Sie das Frequenzspektrum mit einer schnellen Fourier-Transformation dieser Daten. Dieses Diagramm zeigt die XY-Verschiebung eines gefangenen Goldnanopartikels, das sich nur in Bewegung befindet.

Die Verteilung ist Gauß. Nach der Zugabe eines OIS zum Wasser ändert sich die XY-Verschiebung des Partikels aufgrund von Strömungsschwingungen. Die vom Tier erzeugte mikrofluidische Strömung bewirkt eine frequenzabhängige Verzerrung in Y-Richtung.

Diese Diagramme zeigen die Frequenzspektren in x- und y-Richtung in Schwarz, ein Referenzspektrum für ein optisch gefangenes Teilchen, das sich nicht in Gegenwart von Opis befindet. Die roten Kurven zeigen die Spektren eines gefangenen Teilchens mit einem schwimmenden Opis. Das Spektrum in X-Richtung zeigt aufgrund der Position des OPIS relativ zum gefangenen Teilchen kein starkes Signal.

Die Strömung verläuft hauptsächlich in Y-Richtung, wie im Einschub angedeutet. Das Spektrum in Y-Richtung, das mit den Schwimmknöpfen aufgenommen wird, zeigt eine Reaktion. Der breite Frequenzgang bei der Messung stimmt mit der Beweglichkeit des Organismus überein, oder z. B. mit der Bewegung der Hauptantenne oder anderer Körperteile.

Häufigkeitsmaxima. Über alle Messungen hinweg wurde festgestellt, dass die Frequenzen zwischen 3,0 und 7,2 Hertz gut mit den direkt beobachteten Frequenzen übereinstimmen. Einmal gemeistert, kann diese Technik in weniger als 30 Minuten durchgeführt werden, wenn sie richtig ausgeführt wird.

Bei diesem Verfahren ist es wichtig, daran zu denken, dass das Goldnanopartikel mithilfe optischer Kräfte stabil dreidimensional gefangen wird.