Name: ניתוח התנועה של Nauplius סלינה הארטמיה על ידי מנגנון עקיבה האופטי של Plasmonic חלקיקים (וידאו) | JoVE Journal
Uploaded: 2014-07-15T14:00:00.000+00:00
Duration: 5 min 52 s
Description: חקור תנועת מיקרואורגניזמים ימיים באמצעות מלכודת אופטית של ננו-חלקיקי זהב. שיטה זו מאפשרת ניתוח תדרים של תנועת Artemia salina ללא הגבלת רזולוציה אופטית.

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

תמיכה כספית על ידי ERC באמצעות מתקדם החוקר גרנט HYMEM, על ידי DFG דרך נאנומערכות יוזמת מינכן (נים) ובאמצעות Sonderforschungsbereich (SFB1032), פרויקט A8 הוא הודה בהכרת תודה. אנו אסירי תודה לד&quot;ר אלכסנדר Ohlinger, ד&quot;ר סול Carretero-פלאסיוס וספא Nedev לתמיכה ודיונים פוריים.

1. ניסיוני התקנה <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השתמש במיקרוסקופ את ימין וקבל שמן שדה חשוך עם צמצם מספרי (NA) = 1.2 לתאורת שדה חשוכה. השתמש מטרת טבילה במים עם הגדלה של X100 וNA = 1.0 לתצפיות חלקיקים והשמנה. השתמש אובייקטיבי אוויר עם 10X ההגדלה וNA = 0.2 לעקוב התנועה של Nauplius. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השתמש בהגדרת פינצטה אופטית עם לייזר גל רציף 1,064 ננומטר יחד למיקרוסקופ עד ימין. הגדר את כוח הלייזר של המלכודת האופטית ל100 mW (נמדד עם מד כוח לאחר האובייקטיבי). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השתמש במצלמה במהירות גבוהה CMOS או רפלקס דיגיטלי בודד עדשות (DSLR) מצלמה כדי לזהות ותמונת תנועת חלקיקי זהב במלכודת האופטית והתנועה של Nauplius. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שימוש במסנן ברמה גבוהה על מנת למנוע את הלייזר מלהיכנס למצלמה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השתמש במד כוח כדי למדוד את כוח הלייזר לאחר אובייקטיבי. </li></ol> 2. לדוגמא הכנה </p&gt; <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> פיפטה טיפת מים (180 μl) בשקופית זכוכית מיקרוסקופ ולמקם את המדגם במיקרוסקופ השדה האפל. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> פיפטה Nauplius מטנק קטן מים לטיפת המים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השתמש אובייקטיבי אוויר 10X כדי לראות את התנועה של Nauplius בפתרון ולהקליט את זרם וידאו. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השתמש nanoparticle זהב בקוטר של 60 ננומטר כגלאים להתבונן תנועת הנוזל שנוצרה על ידי Nauplius. לכן, להוסיף 5 μl של פתרון חלקיקים מדולל מאוד לתוך טיפת המים, כך שכ חלקיק אחד שניתן לראות בשדה ראיה עם מטרת טבילה במי 100X. </li></ol> 3. ניסוי מעקב חלקיקים <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> nanoparticle זהב מלכודת אחת עם פינצטה האופטית. לכן, להביא את לייזר השמנת 1,064 ננומטר הקרוב לזהב nanoparticle כי הוא לשדר בפתרון על ידי הזזת הבמה מיקרוסקופ. הכוחות אופטיים האטרקטיביים למשוך את nanoparticle הזהב לכיוון נקודת ה המוקדקרן לייזר דואר. החלקיקים הלכודים לא לשדר יותר ולא שומר על מיקומה. קח את זרם וידאו של nanoparticle לכוד עם מצלמת DSLR במסגרת שיעור של 50 הרץ ל30 שניות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> כבה את הלייזר של פינצטה האופטית ולשחרר את nanoparticle הזהב מהמלכודת. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השתמש בתכנית מעקב אחר חלקיקים לreadout המיקום של חלקיקי זהב שנלכדו אופטי בכל מסגרת של זרם וידאו. שינוי פורייה מהיר (FFT) של xy-העמדה של החלקיקים לאורך הזמן מגלה ספקטרום תדרים. הערה: כאן, קוד שנכתב עצמי &quot;PRO איגור &#39;מחשב תכנית משמש כדי לנתח את עמדת מרכז החלקיקים בXY המטוס לאורך זמן ולצורך ניתוח FFT. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> כחלופה לקוד איגור בכתב עצמי להשתמש בתכנית &quot;וידאו ספוט Tracker&quot; זמינה באופן חופשי למעקב אחר החלקיקים בווידאו. השתמש בתוכנה המסחרית &#39;המקור&#39; כדי לבצע את השינוי פורייה של נתוני מעקב: <ol&gt; <li style=";text-align:right;direction:rtl"> גרור את קובץ וידאו לתכנית הפתוחה &#39;ספוט וידאו Tracker &quot;. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> עכבר לחץ על החלקיק ראה בתמונה הראשונה של זרם וידאו ואזור מעגלי של מופיעה ריבית. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בחר ו&quot; מטב &quot;&quot; סימטריים &quot;בחלון שורת הפקודה העליון כדי לייעל את המעקב אחר החלקיקים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> העכבר לחץ על &quot;כניסה&quot; בחלון שורת הפקודה העליון ולבחור תיקייה כדי לשמור את הנתונים. נתוני המעקב יישמרו כגיליון אלקטרוני נתונים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> העכבר לחץ על &quot;וידאו הצגה&quot; בחלון שורת הפקודה השמאלי של תכנית המעקב ולחכות עד שכל המסגרות של הווידאו מנותחות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> סגור את התוכנה ולפתוח את גיליון אלקטרוני נתונים שנשמר עם &#39;מקור&#39;. הגדר את ערכי העמודה בשם &quot;y 1&quot; ו &quot;y 2&quot;. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הגדר צעדי זמן לכל מסגרת וידאו כמו &quot;x&quot; בגיליון האלקטרוני נתונים &#39;המקור&#39;. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מארק xעמדת עמודה ולבצע FFT על ידי הבחירה &quot;ניתוח נתונים&quot; ו &quot;FFT&quot; בחלון שורת הפקודה העליון. חזור על השלב לעמודת Y-המיקום. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> העלילה אמפליטודות של אות FFT מחושבת בx ו-y כיוון לעומת התדר. </li></ol></li></ol> 4. סימולציה נומרית <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לחשב את α הקיטוב של חלקיקי זהב 60 ננומטר באמצעות תוכנת המחשב &quot;Mathematica&quot;. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השתמש במשוואה (1) כדי לחשב את הקיטוב פי Kuwata אח&#39; 16.: <img alt="משוואת 1" fo:content-width="3in" src="/files/ftp_upload/51502/51502eq1.jpg" width="300" /> (1) </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מגדיר שלושה הפרמטרים הבאים בקוד התכנית: הפונקציה דיאלקטרי המורכבת אורך הגל תלוי של חלקיקי זהב, רדיוס nanoparticle, ומקדמת שבירה של המדיום שמסביב. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השתמש בתיאור של elecהפצת tric תחום קרן גאוס ממוקדת לפי Agayan אח&#39; 17 כדי לחשב את הכוחות אופטיים הפועלים על חלקיקי זהב 60 ננומטר.: <img alt="משוואה 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"> . משוואות שימוש (3) - (6) מAgayan אח&#39; 17 לחשב את שניהם, את הצבע ופיזור כוחות הפועלים על החלקיק: <img alt="משוואה 3" fo:content-width="3.5in" src="/files/ftp_upload/51502/51502eq3.jpg" width="350" /> (3) <img alt="משוואה 4" fo:content-width="3in" src="/files/ftp_upload/51502/51502eq4.jpg" width="300" /> (4) <img alt="משוואה 5" fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/51502/51502eq5.jpg" width="500" /> (5) <img alt="משוואה 6" fo:content-width="3in" src="/files/ftp_upload/51502/51502eq6.jpg" width="300" /> (6) </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בקוד התכנית, להגדיר את הפרמטרים לכוח הלייזר, הצמצם המספרי של objective, וpolarizability המורכבת של nanoparticle. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לסכם את הכוח ההדרגתי וכוח הפיזור כדי לחשב את הכוח האופטי הכולל הפועל על חלקיקי זהב במלכודת אופטית. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להריץ את סימולציתו זמנית על ידי לחיצה על &quot;קונטרול&quot; ו&quot; Enter &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>

החוקרים מצהירים כי אין להם אינטרסים כלכליים מתחרים.

מיקרוסקופ שדה אפל הוא כלי רב עוצמה המאפשר הדמית חלקיקי זהב עם ממדים מתחת לגבול ההשתברות האופטית, שכן חתך פיזור של חלקיקי המתכת עולה על הסעיף שלהם הגיאומטרי הצלב (איור 2 א cp.) 18. בהתקנת פינצטה, גישה זו גם מאפשרת להבחין ולו רק חלקיקי זהב בודדים או מרובים לכודים על ידי קרן הלייזר בגלל צימוד plasmonic בין החלקיקים גורם להיסט לאדום של תדר התהודה plasmon 15. מיקרוסקופ שדה חשוך עם תצורת פינצטה אופטית ולכן מספק אפשרויות ניסיוניות חדשות ומאוד שימושי...

הערכת איכות מים המבוססת על אינדיקטורים כימיים וביולוגיים היא בעל חשיבות עליונה כדי לקבל תובנה על תנאי המדינה וסביבתי של מערכת אקולוגית ימי 1-3. שיטות קלאסיות לניתוח מים כימי המבוססות על מאפייני organoleptic או קביעת הפרמטרים physicochemical. אינדיקטורים ביולוגיים, לעומת זאת, הם בעלי החיים שנוכחותם ויכולת קיום לספק תובנות על התנאים הסביבתיים וההשפעה של מזהמים למערכת אקולוגית שהם מתרחשים בו דוגמאות אופייניות לbioindicators הם copepods, קבוצה של סרטנים מים קטנים, שיכול ניתן למצוא כמעט בכל בית הגידול 4,5 מים. התבוננות בפעילות ויכולת הקיום של מינים אלה מדגימת מים ולכן יכולה לשמש כדי לקבל מידע על התנאים הכלליים של מערכת אקולוגית 5. הזחלים של copepods, אשר נקראים Nauplii, להשתמש בתנועות קצביות של האנטנות שלהם (יש לו כל זחל שלושה זוגות appendaGES באזור הראש שלהם) כדי לשחות במים 6. התדירות והעוצמה של תנועות אלה היא בכך אינדיקציה ישירה של הגיל, כושר, ותנאים סביבתיים של החיה 7-10. כל חקירות על דגימות אלה נעשות בדרך כלל באמצעות מיקרוסקופ על ידי התבוננות וסופר את חבטות האנטנה של Nauplii ישירות. בשל גודלם (~ 100-500 מיקרומטר) 11, זה לעתים קרובות דורש לעשות מדידות או אחד אחד או לתקן Nauplius אחת למצע. הנה, אנחנו מדגימים גישה חדשה להתבונן בפעילות של copepod זחלים בדגימות מים על ידי שימוש בזהב nanoparticle לכוד אופטי כגלאי רגיש במיוחד. פינצטה אופטית משמשות בדרך כלל על ידי קבוצות רבות ככלי ניסיוני בסדר להחיל או למדוד כוחות בין מולקולות עד טווח piconewton 12-14. לאחרונה, מגוון רחב של יישומים עבור פינצטה אופטית הורחב להתבונן בתנודות אקוסטיות ולפתורתנודות NT בתקשורת נוזלית על ידי ניטור התנועה של ננו וmicroparticles שנכלאים במלכודת אופטית 15. חלקיקים ששקועים בנוזל חשופים לתנועה הבראונית. בתוך מלכודת אופטית, לעומת זאת, תנועה זו היא דיכא באופן חלקי על ידי, כוח שיפוע חזק, לייזר מושרה. לכן, את הנוקשות של המלכודת האופטית והלוקליזציה של החלקיקים בתוך המיקוד של קרן הלייזר יכולים להיות מכוונת על ידי כוח הלייזר. במקביל, ניתן לחשוף את המאפיינים על פוטנציאל ההשמנה ולנתח אינטראקציות של מולקולות עם החלקיקים על ידי ניטור תנועת חלקיקים תלוי זמן במלכודת. גישה זו הופכת את זה אפשרי להרים את התדירות, עוצמה וכיוון תנועת fluidic שנוצר על ידי אובייקט נע בסביבה נוזלית שלה. אנו מדגימים כיצד רעיון כללי זה יכול להיות מיושם להשגת ספקטרום תדרים של התנועה Nauplius בודד ללא הדרישהלהתערב באופן ישיר עם הדגימה. גישה ניסויית זה מציגה תפיסה כללית חדשה להתבוננות בהתנהגות ניעתי של דגימות מים בצורה מאוד רגישה. לתצפיות במינים bioindicator, זה יכול להרחיב את המתודולוגיה הנוכחית לניתוח מים ויכול להיות מיושם כדי להשיג מידע על הבריאות והתקינות של מערכות אקולוגיות מימיים.

<table><tbody><tr><td>מיקרוסקופ Zeiss Axio Scope.A1</td><td>Carl Zeiss</td><td>490035-0012-000</td><td>תאורת שדה כהה</td></tr><tr><td>מטרת מים Achroplan</td><td>Carl Zeiss</td><td>440087</td><td>הגדלה של פי 100, NA = 1.0</td></tr><tr><td>אובייקט אוויר Epiplan</td><td>Carl Zeiss</td><td>442934</td><td>הגדלה של פי 10, NA = 0.2</td></tr><tr><td>מעבה שמן שדה כהה</td><td>Carl Zeiss</td><td>445323</td><td>NA = 1.2</td></tr><tr><td>Cobolt Rumba CW 1,064 ננומטר DPSSL</td><td>Cobolt</td><td>1064-05-01-2000-500</td><td>1,064 ננומטר, CW, &lambda; = 1,064 ננומטר, 2 וואט, TEM00</td></tr><tr><td>מרחיב קרן</td><td>אופטיקה</td><td></td> אדמונד <td>חלק מס' 1064 2-8X 64414</td></tr><tr><td>מצלמה במהירות גבוהה Dimax HD</td><td>PCO. </td> מצלמה צבעונית גרמנית <td></td><td></td></tr><tr><td>Canon EOS 500 D&nbsp;</td><td>Canon</td><td></td><td>FAQ-ID:</td></tr><tr><td>מסנן חריץ 8201395700 StopLine 532/1064</td><td>Semrock</td><td>A11149-711265</td><td>מס' חלק NF01-532U</td></tr><tr><td>מים&nbsp;</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Nauplius Artemia salina</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>קולואיד זהב</td><td>BBIאצווה בינלאומית</td><td>13741&nbsp;</td><td>קוטר 60 ננומטר</td></tr><tr><td>MQMie גרסה 3.2&nbsp;</td><td>ד"ר מייקל קווינטן</td><td></td><td></td></tr><tr><td>מתמטיקה 8.0</td><td>וולפרם</td><td></td><td></td></tr><tr><td>קומסול מולטיפיזיקה 4.0&nbsp;</td><td>קומסול, בע"מ</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

ניתוח התנועה של nauplius &#39;<em&gt; סלינה הארטמיה</em&gt; &quot;על ידי מנגנון עקיבה האופטי של plasmonic חלקיקים

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

אנו מדגימים כיצד פינצטה אופטית עשויה לספק כלי רגיש לנתח את תנודות fluidic שנוצרו על ידי התנועה של אורגניזמים ימיים קטנים. Nanoparticle זהב בודד שנערך על ידי פינצטה אופטית משמש כחיישן לכמת את התנועה הקצבית של זחל Nauplius (סאלינה הארטמיה) בדגימת מים. זו מושגת על ידי ניטור העקירה תלויה בזמן של nanoparticle הלכודים כתוצאה מפעילות Nauplius. אנליזה פורייה של עמדת nanoparticle אז תשואות ספקטרום תדרים שאופייניים לתנועה של המינים שנצפו. ניסוי זה מדגים את יכולתה של שיטה זו כדי למדוד ולאפיין את הפעילות של זחלים מימיים קטנים ללא הדרישה לצפות בהם באופן ישיר וכדי להשיג מידע על מיקומו של הזחלים ביחס לחלקיקים הלכודים. בסך הכל, גישה זו יכולה לתת תובנות על החיוניות של מינים מסוימים שנמצאו בדואר ימיcosystem ויכול להרחיב את מגוון שיטות מקובלות לניתוח דגימות מים.

איור סכמטי של הגדרת הניסוי מוצג באיור 1 א. תצורת שדה חשוכה יש צורך לזהות אופטי התזוזה של חלקיקי זהב 60 ננומטר במלכודת אופטית 15. אורך הגל של 1,064 ננומטר לליזר ההשמנה נבחר כדי להבטיח את כליאה יציבה של 12,14 חלקיקי זהב הגלאי. מפצל אלומה במיקרוסקופ משמש כדי למקד את אלומת אור הלכידה דרך האובייקטיבי וסינון ברמה גבוהה מונע לייזר ההשמנה מלהיכנס למכשיר האיתור של הניסוי. Nauplius היה ביצוע תנועות בפתרון המים המקיפים את nanoparticle לכודים אופטי הזהב ...

אנו משתמשים במעקב אופטי של חלקיקי plasmonic לחקור ולאפיין את התנועות בתדירות של אורגניזמים ימיים.

ניתוח התנועה של Nauplius &#39;<em&gt; סלינה הארטמיה</em&gt; &quot;על ידי מנגנון עקיבה האופטי של Plasmonic חלקיקים

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

המטרה הכללית של הליך זה היא לנתח את תדרי התנועה של מיקרואורגניזם מימי באמצעות ננוחלקיק פלסמוני שנלכד אופטית. פעולה זו מבוצעת תחילה על ידי תצפית בלרוות OPIS במים תחת מיקרוסקופ, המצויד במלקחיים אופטיים ובמצלמה. השלב השני הוא הוספת ננוחלקיקי זהב בעל קוטר של 16 nanometer לסביבת ה-OPIS.בשלב הבא, נעשה שימוש בפינצטה אופטית כדי ללכוד ננו-חלקיק זהב בודד בקרבת ה-NOIs. השלב הסופי הוא תצפית על הדיפוזיה של הננו-חלקיק הלכוד בעודו מושפע מתנועת ה-Nous. נתוני וידאו נלכדים ומנותחים באמצעות תוכנה למעקב אחר חלקיקים.בסופו של דבר, מיקום הננו-חלקיקים התלוי בזמן מועבר למרחב פורייה כדי לחלץ את תדרי התנועה של ה-nous. היתרון העיקרי של טכניקה זו על פני שיטות קיימות, כגון מיקרוסקופיה רגילה, הוא ניתוח רעידות זרימה, ולכן שיטה זו אינה מוגבלת לרזולוציה אופטית כלשהי. שיטה זו יכולה לסייע במתן מענה לשאלות מפתח בתחומי הסביבה, כגון ניתוח מים של מערכות אקולוגיות סוקרטיות.התחילו בהכנת מיקרוסקופ אנכי המצויד למוארת בשדה אפל. ציידו את המיקרוסקופ בעדשה אובייקטיבית עם טבילת מים ובעדשה אובייקטיבית לאוויר. בנוסף, חברו למיקרוסקופ פינצטה אופטית של גל רציף ב-1064 nanometer.בשלב הבא, התקינו מצלמה עם מסנן חריץ (notch filter) ב-1064 nanometers כדי לזהות ולדגום תמונות של חלקיקי הזהב ותנועת ה-opus. השתמשו במד הספק אחרי העדשה כדי לקבוע את הספק הלייזר ל-1000 milliwatts. כבו את הלייזר עד שיהיה דרוש בו שימוש.הכנת הדגימה מתחילה בהטפת טיפת מים בנפח של 180 microliters על תית קיר של מיקרוסקופ. בשלב זה, מקמי את הדגימה במיקרוסקופ שדה כהה, ושאבי OPIS ממיכל מים. העבירי אותו אל טיפת המים.בחרו בעדשה אובייקטיבית של אוויר בהגדלה של 10x. צפו בתנועת ה-OPIS בתמיסה והקליטו רצף וידאו של עשר שניות בקצב של 25 פריימים לשנייה. עם סיום הפעולה, התכוננו לשלב הבא.דללו חלק אחד של תמיסת מלאי של ננו-חלקיקי זהב בקוטר 60 nanometer ב-100 חלקים של מים. חזרו למיקרוסקופ ומדדו חמישה µL מהתמיסה. הוסיפו זאת לטיפת המים באמצעות opus.בשלב זה, העבר לעדשה אובייקטיבית של 100x עם טבילה במים. כדי לצפות בטיפת המים, המשך כאשר ניתן לראות ננו-חלקיק זהב אחד בקירוב בשדה הראייה. כדי ללכוד חלקיק, הפעל את הלייזר של המלכודת האופטית והצפ על הטיפה.הזז את במה המיקרוסקופ כדי להביא את קרן הלייזר קרוב לננו-חלקיק זהב. החלקיק יימשך לעבר נקודת המוקד של קרן הלייזר ויפסיק לבצע דיפוזיה. צלם וידאו של הננו-חלקיק הלכוד ב-50 frames per second למשך 30 שניות, וכבה את הלייזר של הפינצטה האופטית כדי לשחרר את החלקיק מהמלכודת.השלב הבא הוא לנתח את הווידאו במחשב. השתמש בתוכנה למעקב אחר חלקיקים כדי לקבוע את מיקום ה-XY של החלקיק כפונקציה של הזמן, ומצא את ספקטרום התדרים באמצעות התמרת פורייה מהירה (fast Fourier transform) של נתונים אלו. גרף זה מציג את ההעתקה ב-XY של ננו-חלקיק זהב כלוא, הנמצא בתנועה בראונית בלבד.ההתפלגות היא גאוסיאנית. לאחר הוספת OIS למים, ההעתקה במישור XY של החלקיק משתנה עקב רטט של הנוזל. הזרימה המיקרופלואידית הנוצרת על ידי בעל החיים גורמת לעיוות תלוי-תדר בכיוון Y.תרשימים אלו מציגים את ספקטרי התדרים בכיווני x ו-y בשחור, ספקטרי ייחוס עבור חלקיק כלוא אופטית שאינו נמצא בנוכחות OPIS. העקומות האדומות מציגות את הספקטרה של חלקיק כלוא עם OPIS שוחה. הספקטרה בכיוון X אינה מראה אות חזק בשל מיקומו של ה-OPIS ביחס לחלקיק הכלוא.הזרימה היא בעיקר בכיוון Y כפי שמוצג בתמונה המוקטנת. הספקטרום בכיוון Y שנמדד באמצעות ידיות השחייה מראה תגובה. התגובה התדרית הרחבה במדידה עקבית עם ניידות האורגניזם, למשל, תנועת האנטנה הראשית או חלקי גוף אחרים.מקסימומי תדר. בכל המדידות נמצאו ערכים שבין 3.0 ל-7.2 hertz, בתיאום טוב עם תדרים שנצפו באופן ישיר. לאחר רכישת מיומנות, ניתן לבצע טכניקה זו בפחות מ-30 דקות אם היא מבוצעת כראוי.בעת ביצוע פרוצדורה זו, חשוב לזכור להשיג לכוד תלת-ממדי יציב של ננו-חלקיק הזהב באמצעות כוחות אופטיים.

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

Research

JoVE Journal

Engineering

הנדסה

פינצטה Plasmonic ננו גבישים פוטוניים מוצגים לייצר שיפורים שימושיים בשליטה היעילות ואת האוריינטציה של אופטית השמנה מיקרו ו ננו חלקיקים.

ניצול של ננו גבישים פוטוניים Plasmonic ו מניפולציה מיקרו ו Nanoparticle משופרת

פתחנו מערכת מיקרוסקופ מעקב וידאו שיעור שיכול להקליט...

מעקב סי אלגנס ומדידת התנהגות

אורגניזמים מיקרוסקופים כמו נמטודות שוחים...

מחקר נידות כמותית של חי מייקרו אורגניזמים בחופשיות באמצעות ליזר עקיף

את פרטי גישת ההתקנה הבאות השמנה אופטית צריכת חשמל נמוכה של חלקיקי דיאלקטרי שימוש כפול nanohole בסרט מתכת.

לכידה אופטית של חלקיקים

תהליך ייצור השבבים כי משלבת פינצטה plasmonic מוצג כאן. השבב מאפשר הדמיה של חלקיק לכודים למדוד כוחות לכידה מירבית.

השמנת Plasmonic ושחרור של חלקיקים בסביבת ניטור

אנו מתארים הליך ללכוד שטיחות מיקרו-חלקיקים בתוך סריג אופטי nanoplasmonic.

השמנה של חלקיקי מיקרו סריג אופטי Nanoplasmonic

פרוטוקול זה פרטים הקמה ותפעול של מיקרוסקופ מעקב בזמן אמת 3D חלקיק יחיד מסוגל מעקב הננומטרי פלורסנט רגשים במהירויות גבוהות המפזרת, המחירים ספירה נמוכה פוטון.

פרוטוקול לצורך מעקב בזמן אמת 3D חלקיק יחיד

כאן אנו מציגים פרוטוקול לעקוב בנפרד חיות על פני תקופה ארוכה של זמן. היא משתמשת ממוחשבת שיטות לזיהוי קבוצת תגים נבנה באופן ידני באמצעות קבוצה של לובסטרים כמו חקר מקרה, בד בבד עם מתן מידע כיצד הבית, להשפיע, וזכור הלובסטרים.

מעקב וידאו לטווח ארוך של בעלי חיים ימיים Cohoused: חקר מקרה של הפעילות גינקולוגיות יומי של הלובסטר של נורבגיה (Nephrops norvegicus)

כאן, אנו מציגים שיטות למחקר תפוקה גבוהה של סדרת cavefish מקסיקני התנהגויות, צביעת חיוני של מערכת mechanosensory. שיטות אלה להשתמש בקבצי script התוכנה-החופשית, מחוייט, מתן שיטה מעשית וחסכונית עבור המחקרים של התנהגויות.

מעקב אחר התנהגות והדימות Neuromast של Cavefish מקסיקני

כאן, אנו מראים את השימוש במיקרוסקופיה מסורתית של שדה כהה כדי לפקח על הדינמיקה של nanorods זהב (AuNRs) על קרום התא. המיקום והכיוון של AuNRs יחיד מזוהים באמצעות ImageJ ו- MATLAB, והמדינות המפוזרות של AuNRs מאופיינים בניתוח מעקב אחר חלקיקים בודדים.

הדמיה של דינמיקה דיפוזיונית של ננו-ירדס זהב על קרום התא באמצעות מיקרוסקופיה אחת של ננו-חלקיקים בדארקפילד

פינצטה פלזמונית משתמשת בתהודה פלזמונית מקומית על פני השטח בננו-מבני זהב כדי ללכוד ננו-חלקיקים בודדים, כולל חלבונים, בתוך שדה אופטי בקנה מידה ננומטרי. שינויים באות המפוזר חושפים נוכחות חלבון ודינמיקה קונפורמטיבית, ומאפשרים ניטור ללא שינויים בפלואורופור או קשירת פני השטח.

ניטור דינמיקת קונפורמציה של חלבונים בודדים לא מותאמים באמצעות פינצטה פלזמונית

חקור תנועת מיקרואורגניזמים ימיים באמצעות מלכודת אופטית של ננו-חלקיקי זהב. שיטה זו מאפשרת ניתוח תדרים של תנועת Artemia salina ללא הגבלת רזולוציה אופטית.

ניתוח התנועה של Nauplius '

גלה סרטונים נוספים