Name: Misurare levoluzione temporale di materiali su scala nanometrica con scattering neutronico a flusso interrotto e a piccolo angolo (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2021-08-06T14:00:00.000+00:00
Duration: 7 min 53 s
Description: Scopri la tecnica di scattering neutronico a piccolo angolo con flusso interrotto per studiare processi cinetici di materiali nanometrici. Questo metodo consente l'analisi in tempo reale di lipidi, proteine e polimeri.

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L'accesso al VSANS NG3 è stato fornito dal Center for High-Resolution Neutron Scattering, una partnership tra il National Institute of Standards and Technology e la National Science Foundation ai sensi dell'accordo n. DMR-2010792. M.H.L.N riconosce il finanziamento fornito da Mitacs Globalink (Canada). L'identificazione di qualsiasi prodotto commerciale o nome commerciale è per favorire la comprensione e non implica l'approvazione o la raccomandazione da parte del National Institute of Standards and Technology.

1. Impostare e avviare il sistema a flusso interrotto.
<ol><li>Accendere tutti gli alimentatori della pompa e i miscelatori dinamici utilizzando l'interruttore di alimentazione.</li>
	<li>Avviare tutte le pompe e le valvole nell'interfaccia utente grafica (GUI) di controllo del sistema a flusso interrotto inserendo il percorso di configurazione del dispositivo e utilizzando i comandi bus=qmixbus. Bus(), bus.open(), bus.start(), pump=qmixpump. Pump(), pump.enable() e valve=ViciMultiposSelector() (vedere il codice di avvio di esempio disponibile in un repository open source online64).</li>
	<li>Calibrare le pompe prima di collegare le siringhe utilizzando il comando pump.calibrate().</li>
	<li>Verificare che le valvole siano avviate e passare alla porta di selezione corretta al comando utilizzando il comando valve.setPort() e valve.getPort(). </li>
	<li>Assegnare il tipo di siringa da utilizzare per ciascuna pompa utilizzando il comando pump.set_syringe_param(A , B), in cui A è il diametro interno del cilindro della siringa (mm) e B è la distanza massima della corsa del pistone della siringa (mm).</li>
	<li>Collegare le siringhe campione alle pompe a siringa.<ol><li>Dopo essersi assicurati che le pompe siano state calibrate, avvitare i cilindri della siringa puliti alla connessione nella parte superiore della pompa (testa di montaggio della siringa).</li>
		<li>Quando si utilizzano siringhe di vetro, assicurarsi che la testa di montaggio della siringa sia allentata prima di erogare il volume di riempimento, in modo che la siringa di vetro non si rompa a causa di una forza eccessiva dal pistone della siringa.</li>
		<li>Avvitare il pistone della siringa alla connessione nella parte inferiore della pompa (coda di montaggio della siringa).</li>
		<li>Dopo aver collegato il cilindro della siringa e il pistone della siringa alla pompa, erogare il volume di riempimento del tipo di siringa utilizzando il comando pump.empty(), che sposta il pistone della siringa verso la parte superiore del cilindro della siringa.</li>
		<li>Quando si utilizzano siringhe di vetro, serrare la testa di montaggio della siringa dopo l'arresto del movimento del pistone.</li>
	</ol></li>
	<li>Collegare il tubo alle fonti di campioni e solventi, siringhe, valvole, miscelatori, celle di campionamento e contenitore di campioni misti.<ol><li>Collegare il tubo della pompa a siringa alle valvole selettrici della pompa.</li>
		<li>Collegare il tubo della valvola selettrice della pompa alle sorgenti di campionamento.</li>
		<li>Collegare il tubo della valvola selettrice della pompa alle fonti di solvente di risciacquo.</li>
		<li>Collegare il tubo della valvola selettore della pompa al tubo della valvola selettore del miscelatore.</li>
		<li>Collegare il tubo della valvola selettrice del miscelatore alla fonte di gas azoto.</li>
		<li>Collegare il tubo della valvola selettore del miscelatore agli ingressi del miscelatore.</li>
		<li>Collegare l'uscita del miscelatore alla valvola dell'interruttore di ingresso.</li>
		<li>Collegare la valvola dell'interruttore di ingresso all'ingresso della cella di campionamento.</li>
		<li>Collegare l'uscita della cella di campionamento alla valvola dell'interruttore di uscita.</li>
		<li>Collegare la valvola dell'interruttore di uscita al contenitore del campione misto.</li>
	</ol></li>
	<li>Definire tutti i collegamenti di tubi e valvole effettuati (Passo 1.7) nella GUI di controllo del sistema a flusso interrotto digitando i corrispondenti collegamenti del numero di porta effettuati a ciascuna valvola (vedere il codice di controllo di esempio nel repository open source online64).</li>
	<li>Calcolare il volume vuoto del tubo tra l'ingresso del miscelatore e l'uscita della cella di campionamento, che definisce la quantità minima di campione necessaria per riempire la cella campione per ogni misurazione.</li>
</ol>2. Caricare il campione.
<ol><li>Impostare il volume di riempimento del campione desiderato e il volume di riempimento del solvente nella GUI di controllo del sistema a flusso interrotto digitando i numeri desiderati (vedere il codice di controllo di esempio nel repository open source online64).</li>
	<li>Utilizzare il comando pump.aspirate() per aspirare ( aspirare) i volumi desiderati di campione e solvente dalle loro fonti nelle siringhe del campione attraverso le valvole di selezione della pompa. NOTA: Quando si carica per la prima volta una siringa vuota, nella parte superiore della siringa sarà presente aria che deve essere spurgata per adescare il sistema con campione e solvente nella fase 3.</li>
</ol>3. Prepara il sistema.
<ol><li>Utilizzare il comando pump.dispense () per spingere fuori (erogare) tutta l'aria da siringhe, tubazioni e valvole. Assicurarsi che da ogni siringa venga erogato un volume di liquido sufficiente per rimuovere completamente tutta l'aria dalle siringhe, dai tubi e dalle valvole. Se le bolle d'aria sono visibili all'interno di qualsiasi tubo, continuare a erogare solvente o campione fino a quando le bolle non vengono rimosse.</li>
	<li>Una volta che l'aria è stata eliminata dal sistema, eseguire almeno una procedura di iniezione e risciacquo del campione (senza raccogliere dati di diffusione neutronica).<ol><li>Fare clic per selezionare la cella denominata Avvia esperimento di miscelazione nella GUI dei controlli.</li>
		<li>Con questa cella selezionata attivamente, fare clic sul pulsante Esegui (triangolo rettangolo) situato nella parte superiore della GUI di controllo oppure premere contemporaneamente i tasti Maiusc e Invio sulla tastiera.</li>
		<li>Ispezionare visivamente la cella del campione per verificare che non siano presenti bolle d'aria.<ol><li>Se sono presenti bolle d'aria, ripetere i passaggi 3.1 e 3.2 del protocollo per eliminare ulteriormente l'aria dalle tubazioni.</li>
			<li>Se nella cella campione non sono presenti bolle d'aria, procedere al passaggio 4 per definire i passaggi rimanenti del protocollo dell'esperimento.</li>
		</ol></li>
	</ol></li>
</ol>4. Definire il protocollo di mixaggio a flusso interrotto nello script del programma (vedere l'esempio di codice nel repository open source online64).
<ol><li>Immettere il set point di temperatura dell'unità di condizionamento d'aria programmabile (CA) che controlla la temperatura dell'involucro isolato che circonda il dispositivo di flusso interrotto.<ol><li>Tenendo premuto il pulsante a forma di stella sull'unità di controllo CA, premere le frecce su e giù per modificare la temperatura impostata. In alternativa, digitare il setpoint di temperatura desiderato nella GUI di controllo e fare clic su Esegui.</li>
		<li>Attendere 15-30 minuti per consentire all'interno dell'involucro di equilibrarsi alla temperatura desiderata prima di iniziare gli esperimenti cinetici. NOTA: l'intervallo di temperatura accessibile è attualmente compreso tra 10 °C e 50 °C e la stabilità della temperatura è ± 1 °C.</li>
	</ol></li>
	<li>Immettere tutte le fasi della sequenza di risciacquo digitando i volumi, le portate, i tempi e il numero di ripetizioni appropriati nella GUI di controllo.<ol><li>Definire il volume di ciascun campione da iniettare, che definisce la portata totale (Q).</li>
		<li>Definire il volume di ciascun solvente da iniettare durante la procedura di risciacquo.</li>
		<li>Definire il tempo di asciugatura tra ogni sottofase di risciacquo (tasciutto).</li>
		<li>Definire il numero di sottopassaggi di risciacquo.</li>
		<li>Definire i diversi solventi per le successive fasi di risciacquo.</li>
		<li>Definire il numero di ripetizioni di risciacquo da eseguire dopo ogni misurazione (nrisciacquo).</li>
		<li>Definire il tempo necessario per asciugare completamente la cella del campione e il miscelatore, fornendo una cella di campionamento pulita per la successiva iniezione del campione (tdry_final).</li>
	</ol></li>
	<li>Definire tutte le fasi della sequenza di iniezione del campione digitando i volumi, le portate e i tempi appropriati nella GUI di controllo del sistema a flusso interrotto.<ol><li>Definire il volume di ciascun campione da iniettare e la portata.</li>
		<li>Calcolare il tempo di ritardo (tritardo) dal volume di vuoto (V vuoto) e la portata totale(ritardo t = Vvuoto/Q). NOTA: il tempo di ritardo è il tempo necessario per riempire la cella del campione con il campione misto.</li>
		<li>Definire il tempo di acquisizione desiderato per i dati TR-SANS in modo tale che si sia verificato l'intero processo cinetico di interesse (tscatt).</li>
		<li>Impostare il tempo di attesa tra la fine dell'esperimento di scattering e l'inizio dei cicli di risciacquo (twait). NOTA: Questo tempo di attesa deve essere di almeno 100 s se la trasmissione di neutroni del campione deve essere misurata prima di essere risciacquata dalla cella. La trasmissione del campione è necessaria durante l'elaborazione dei dati per ridurre i dati a intensità assoluta.</li>
		<li>Definire il numero di cicli di iniezione da eseguire con le sequenze di risciacquo eseguite tra ciascuna iniezione definite nella fase 4.2 (nciclo).</li>
	</ol></li>
	<li>Calcolare il tempo totale di un singolo ciclo di raccolta dati a flusso interrotto (ciclo t) utilizzando l'equazione (1). ciclo t = n× di risciacquo (t ritardo + tasciugatura) + tdry_final + tritardo + tscatt (1) in cui n risciacquo = numero di ripetizioni dirisciacquo (fase 4.2.6); t ritardo = tempo diritardo del dispositivo di flusso arrestato (fase 4.3.2); tasciutto = tempo di asciugatura tra ciascuna sottofase di risciacquo (fase 4.2.3); tdry_final = tempo necessario per asciugare completamente la cella del campione e il miscelatore (fase 4.2.7); tscatt = tempo di acquisizione dati TR-SANS desiderato (passo 4.3.3)</li>
</ol>5. Definire i parametri di scattering neutronico a piccolo angolo nella GUI di controllo dello strumento SANS.
<ol><li>Determinare le scale di lunghezza e l'intervallo q di interesse per ciascun campione.</li>
	<li>Definire la configurazione dello strumento per coprire il q-range di interesse desiderato, massimizzando il flusso di neutroni sul campione.</li>
	<li>Impostare il tempo totale di acquisizione dati VSANS nella GUI di controllo dello strumento SANS sul tempo di ciclo calcolato nel passaggio 4.4 (tempo di acquisizione dei dati di scattering neutronico =ciclo t).</li>
	<li>Impostare il tempo di misurazione della trasmissione del campione su 100 s nella GUI di controllo dello strumento SANS.</li>
	<li>Utilizzando la GUI del controllo dello strumento SANS, attivare la raccolta dei dati in modalità evento digitando GenerateEventModeData true nella riga di comando.</li>
</ol>6. Raccogliere misurazioni di scattering standard per la riduzione dei dati prima di iniziare l'esperimento di flusso interrotto per elaborare i dati TR-SANS.
<ol><li>Misurare la dispersione in background.<ol><li>Assicurarsi che l'otturatore dello strumento locale sia chiuso.</li>
		<li>Fissare il campione del fascio bloccato sul retro dell'apertura del campione, proteggere l'ambiente dello strumento locale e aprire l'otturatore dello strumento locale.</li>
		<li>Definire il tempo di acquisizione dei dati di scattering del fascio bloccato nel software e raccogliere i dati di diffusione del fascio bloccato, contando per la stessa durata del tempo di acquisizione dei dati di scattering più lungo (tscatt).</li>
		<li>Una volta completata la raccolta dei dati, chiudere l'otturatore dello strumento e rimuovere il campione di fascio bloccato dall'apertura del campione.</li>
	</ol></li>
	<li>Misurare la dispersione delle celle vuote.<ol><li>Assicurarsi che la cella campione sia stata accuratamente risciacquata e asciugata.</li>
		<li>Aprire l'otturatore dello strumento locale.</li>
		<li>Raccogliere la misura della trasmissione a celle vuote per 100 s.</li>
		<li>Raccogliere la misura di dispersione delle celle vuote, contando almeno per il tempo di acquisizione più lungo (tscatt).</li>
	</ol></li>
</ol>7. Iniziare l'esperimento del flusso interrotto.
<ol><li>Avviare la raccolta dei dati di scattering VSANS in modalità evento .<ol><li>Assicurarsi che l'area locale dello strumento sia sicura e quindi aprire l'otturatore del fascio dello strumento locale.</li>
		<li>Avviare la raccolta dei dati SANS utilizzando il software di controllo dello strumento SANS sul computer dello strumento trascinando e rilasciando le corse desiderate nella coda degli strumenti. NOTA: per assicurarsi che vengano misurati i primi punti temporali, iniziare la raccolta dei dati prima di iniziare l'esperimento di miscelazione del flusso interrotto. I dati saranno post-elaborati in una fase successiva per tenere conto del tempo di ritardo (tritardo).</li>
	</ol></li>
	<li>Avviare l'esperimento di mixaggio a flusso interrotto nella GUI di controllo.<ol><li>Selezionare la cella del notebook denominata Avvia esperimento di mixaggio nella GUI di controllo del sistema a flusso interrotto.</li>
		<li>Con questa cella selezionata attivamente, fare clic sul pulsante Esegui (triangolo rettangolo) situato nella parte superiore del programma di controllo del dispositivo a flusso interrotto oppure premere contemporaneamente i tasti Maiusc e Invio sulla tastiera.</li>
		<li>Verificare che il protocollo di miscelazione a flusso interrotto definito nella sezione 4 abbia iniziato a funzionare.</li>
		<li>Aggiungere la misurazione della trasmissione di 100 s alla coda degli strumenti VSANS dopo l'esecuzione di scattering utilizzando la GUI di controllo dello strumento SANS.</li>
		<li>Aggiungere una corsa di misurazione dello scattering e una di misurazione della trasmissione alla coda degli strumenti per ogni ciclo di miscelazione del flusso interrotto rimanente(ciclo n - 1, passo 4.3.5) nella GUI di controllo dello strumento SANS.</li>
	</ol></li>
</ol>8. Elaborare e ridurre i dati per rimuovere tutti gli sfondi, correggere la sensibilità del rilevatore e correggere la trasmissione del campione.
<ol><li>Scaricare i file di dati di dispersione e i file di eventi associati dal server. NOTA: dopo ogni misurazione VSANS verranno generati file di eventi del rilevatore separati, un file di eventi per ciascun carrello del rilevatore attivo (ad esempio, rilevatore anteriore, centrale e/o posteriore).</li>
	<li>Trasferisci i dati di scattering ai time bins desiderati usando il comando events=Rebin(filename ) seguito dal comando events.do_rebinning(timebins), in cui il nome del file di input corrisponde al nome del file di dati SANS desiderato e timebins è un elenco dei limiti del time bin desiderati in secondi. NOTA: se i timebins di input vengono inseriti come un singolo numero anziché come elenco, i dati verranno binned in N numero di contenitori con uguali larghezze temporali, dove N è il timebins di input (vedere gli script software forniti dalla beamline e disponibile online open-source repository64).</li>
	<li>Ridurre i dati di scattering binned utilizzando il software fornito dalla beamline65.</li>
</ol>9. Analizzare i dati TR-SANS.
<ol><li>Calcolare il tempo di processo di interesse(processo t) dai tempi di misurazione utilizzando l'equazione (2). tprocesso = ti - tstop + tritardo (2) Dove ti è il tempo di misurazione che inizia dopo l'arresto del flusso, tstop è il tempo di misurazione immediatamente quando il flusso viene arrestato e tritardo è il tempo di ritardo.</li>
	<li>Tracciare l'intensità q-dipendente I(q) in funzione del tempo di processo utilizzando i contenitori temporali definiti al punto 8.2 e ilprocesso t calcolato nel punto 9.1. NOTA: il primo tempo di processo accessibile è limitato dalritardo t. Per misurare i punti temporali di processo precedenti, aumentare la portata totale (Q) o diminuire il volume totale di vuoto (Vvuoto).</li>
	<li>Estrarre i parametri cinetici di interesse dalla variazione in I(q) in funzione del tempo di processo.</li>
</ol>10. Termina l'esperimento.
<ol><li>Spegnere il fascio di neutroni chiudendo l'otturatore locale dello strumento.</li>
	<li>Eseguire un controllo delle radiazioni utilizzando un monitor di radiazione fornito dalla beamline prima di scollegare qualsiasi parte, tubo o scaricare campioni o contenitori di campioni misti.</li>
	<li>Trasferire le siringhe, i tubi e il contenitore del campione misto al dipartimento di fisica sanitaria.</li>
	<li>Compila i moduli di fisica sanitaria e attendi la valutazione da parte del personale di fisica sanitaria.</li>
</ol>

Gli autori non hanno conflitti di interesse da dichiarare.

La procedura attuale descrive il dispositivo di miscelazione e le fasi per eseguire misure TR-SANS a flusso interrotto. Il dispositivo e il protocollo sono ottimizzati per campioni liquidi a bassa viscosità in cui le scale temporali di interesse sono ≈1 s a 5 min. Per scale temporali superiori a 5 minuti, mescolare manualmente i campioni e caricarli in celle di dispersione standard può essere più facile e desiderabile, specialmente per campioni ad alta viscosità, gel o paste. L'accesso a scale temporali inferiori a 1 s r...

<table><tbody><tr><td></td><td></td><td>462-0150A</td><td>Rotore accoppiato magneticamente, gruppo miscelatore dinamico binario (disponibile di tipo ternario), volume morto di 0,15 mL (disponibile un volume morto maggiore)</td></tr><tr><td>Tubo in fluoropolimero</td><td>IDEX Health & Scienza</td><td>1507L</td><td>PFA Tubi Naturale 1/16 di pollice OD x 0,040 pollici ID x 50 piedi</td></tr><tr><td>Fluoropolimero 1/4-28 raccordi senza flangia</td><td>IDEX Salute & Science</td><td>XP-245</td><td>PFA raccordo senza flangia con boccole, filettatura 1/4-28, tubo con diametro esterno 1/16 di pollice</td></tr><tr><td>Siringhe in vetro</td><td>Hamilton Company</td><td>81660</td><td>Siringhe Hamilton serie 1000, 10 mL (81660), modello 1010 C syr, terminazione filettata 1/4"-28, altri volumi disponibili</td></tr><tr><td>Valvole selettrice di flusso ad alta pressione</td><td>Vici Valco</td><td>C85X-1570EUTB</td><td>Valvole selettrice Vici 10 posizioni, 15000 psi max, foro 0,25 mm, tubo diametro esterno 1/16 di pollice, porte filettate coniche 10-32, attuatore universale USB</td></tr><tr><td>Valvole di alta pressione</td><td>Vici Valco</td><td>C82X-1574EUHB</td><td>Valvole di commutazione Vici a 4 vie, 15000 psi max, foro 0,25 mm, tubo diametro esterno 1/16 di pollice, porte filettate coniche 10-32, attuatore universale USB</td></tr><tr><td>Siringhe ad alta pressione</td><td>Cetoni</td><td>A2019000358</td><td>Siringa in acciaio inox da 3 mL, 510 bar max, portata max 21 mL/min</td></tr><tr><td>Valvole selettrice di flusso a bassa pressione</td><td>Vici Valco</td><td>C25-3180EUHB</td><td>Valvole selettrice Vici a 10 posizioni, liquido max 250 psi, foro 0,75 mm, tubo diametro esterno 1/16 di pollice, porte filettate 1/4-28, attuatore universale USB</td></tr><tr><td>pompe siringa ad alta pressione neMESYS</td><td>Cetoni</td><td>A3921000103</td><td>Forza massima 2600 N</td></tr><tr><td>pompe siringa a media pressione neMESYS</td><td>Cetoni</td><td>A3921000131</td><td>Forza massima 1000 N</td></tr><tr><td>Alimentazione</td><td>Cetoni</td><td>A3921000127</td><td>Base 600, fornisce alimentazione per un massimo di 4 pompe ad alta pressione</td></tr><tr><td>Cella di campionamento a flusso continuo al quarzo</td><td>Starna</td><td>Scientific 3-2.30-Q-1/TC</td><td>Micro celle a flusso al quarzo, lunghezza del percorso 2 mm (1 mm disponibile), dimensione interna 2 mm per 2 mm per 30 mm</td></tr><tr><td>Finestre in quarzo Vetro</td><td>tecnico Prodotti</td><td>NA</td><td>GE 124 Quarzo fuso trasparente rettificato e piastre lucidate, 11,75 pollici per 23,75 pollici per 0,375 pollici di spessore</td></tr><tr><td>Raccordi a compressione conici in acciaio inossidabile 10-32</td><td>IDEX Health & Scienza</td><td>U-321X, U-320X 316</td><td>ghiera in acciaio inossidabile (U-321X) e dado (U-320X) -Tipo Valco, 10-32 conico, per tubi in acciaio inossidabile con diametro esterno di 1/16 di pollice</td></tr><tr><td>Tubi in acciaio inossidabile</td><td>IDEX Health & Tubo in</td> acciaio inossidabile Science <td>U-102</td><td>1/16 di pollice OD x 0,020 pollici ID, 10 cm, varie lunghezze pretagliate disponibili</td></tr><tr><td>Software di controllo della pompa a siringa</td><td>Cetoni</td><td>T6000000004</td><td>Software QmixElements per pompe nemesys, kit di sviluppo software QmixSDK</td></tr><tr><td>Condizionatore d'aria termoelettrico</td><td>EIC Solutions</td><td>AAC-140C-4XT-HC</td><td>Condizionatore d'aria termoelettrico montato su involucro isolato per controllare la pompa, la valvola, il miscelatore e</td></tr><tr><td>la ringhiera con scanalatura a T</td><td>della temperatura del campione McMaster-Carr</td><td>47065T103</td><td>Ringhiera con scanalatura a T in alluminio (1,5 pollici per 1,5 pollici) tagliata a varie lunghezze Tappi di</td></tr><tr><td>bottiglia con bloccaggio del vapore&nbsp;</td><td>Cole-Parmer</td><td>EW-12018-02</td><td>Quattro inserti porta SS 304, filettature 1/4"-28, tappo di bottiglia GL45, corpo in PTFE, filettature SS, collare in PP</td></tr></tbody></table>

misurare l'evoluzione temporale di materiali su scala nanometrica con scattering neutronico a flusso interrotto e a piccolo angolo

Measuring the Time-Evolution of Nanoscale Materials with Stopped-Flow and Small-Angle Neutron Scattering

Questo articolo presenta l'uso di un ambiente di campionamento SANS (small-angle neutron-scattering) a flusso interrotto per miscelare rapidamente campioni liquidi e studiare processi cinetici su scala nanometrica su scale temporali da secondi a minuti. L'ambiente di campionamento a flusso interrotto utilizza pompe a siringa disponibili in commercio per miscelare i volumi desiderati di campioni liquidi che vengono quindi iniettati attraverso un miscelatore dinamico in una cella di vetro al quarzo in circa 1 s. L'acquisizione dei dati SANS risolta nel tempo viene sincronizzata con la miscelazione del campione per seguire l'evoluzione della nanostruttura in soluzione dopo la miscelazione. 
Per utilizzare al meglio il tempo del fascio di neutroni, utilizziamo una serie di valvole selettrici di flusso per caricare, risciacquare e asciugare automaticamente la cella tra una misurazione e l'altra, consentendo la raccolta ripetuta dei dati durante più iniezioni di campioni. Le iniezioni di campioni vengono ripetute fino a quando non vengono raccolte sufficienti statistiche di diffusione dei neutroni. La configurazione di miscelazione può essere programmata per variare sistematicamente le condizioni per misurare la cinetica a diversi rapporti di miscelazione, concentrazioni di campione, concentrazioni di additivi e temperature. Il volume minimo di campione richiesto per iniezione è di circa 150 μL a seconda della lunghezza del percorso della cella al quarzo. 
I risultati rappresentativi utilizzando questo ambiente campione a flusso interrotto sono presentati per una rapida cinetica di scambio lipidico in presenza di un additivo, la ciclodestrina. Le vescicole si scambiano lipidi esterni (esterni) nell'ordine di secondi e scambiano completamente i lipidi interni ed esterni in poche ore. La misurazione della cinetica dello scambio lipidico richiede una miscelazione in situ per catturare i processi più veloci (secondi) e più lenti (minuti) ed estrarre le costanti di velocità cinetica. Lo stesso ambiente di campionamento può anche essere utilizzato per sondare lo scambio molecolare in altri tipi di campioni liquidi come nanoparticelle lipidiche, proteine, tensioattivi, polimeri, emulsioni o nanoparticelle inorganiche. Misurare le trasformazioni strutturali su scala nanometrica e la cinetica dei sistemi di scambio o reazione fornirà nuove informazioni sui processi che si evolvono su scala nanometrica.

I dati rappresentativi dei neutroni qui mostrati misurano la cinetica di scambio lipidico in presenza di metil-β-ciclodestrina (mβCD), un additivo che catalizza lo scambio lipidico tra vescicole con il tasso di cambio (ke)66,67. Precedenti studi di fluorescenza hanno dimostrato che k e dipende dalla concentrazione di mβCDe l'emivita del processo di scambio è dell'ordine diminuti 68. I presenti esperimenti utilizzano T...

Questo protocollo presenta l'uso di un ambiente di campionamento a flusso interrotto per miscelare rapidamente più soluzioni liquide in situ durante una misura di scattering neutronico a piccolo angolo e per studiare i processi cinetici su scale di lunghezza nanometrica e seconde scale temporali.

Misurare l'evoluzione temporale di materiali su scala nanometrica con scattering neutronico a flusso interrotto e a piccolo angolo

This paper presents the use of a stopped-flow small-angle neutron-scattering (SANS) sample environment to quickly mix liquid samples and study nanoscale ...

Stop flow small angle scattering o stop flow SANS ci consente di studiare come i materiali su scala nanometrica si evolvono su scale temporali prestabilite da secondi a minuti. Il contrasto tra idrogeno e deuterio unico nello scattering neutronico rende questa tecnica particolarmente utile per lo studio di materiali ricchi di idrogeno come lipidi, proteine e polimeri. Se sei interessato a utilizzare stand a flusso di arresto per studiare i tuoi materiali di interesse, contatta lo scienziato locale degli strumenti negli Stati Uniti presso una struttura di diffusione per aiutarti a pianificare il tuo esperimento.A dimostrare la procedura saranno Ryan Murphy, ingegnere chimico presso il National Institute of Standards and Technology, o NIST, Center for Neutron Research, o NCNR e Brian Maranville, fisico anch'egli presso il NCNR. Per iniziare accendere tutti gli alimentatori della pompa e i miscelatori dinamici. Utilizzando l'interruttore di alimentazione, avviare tutte le pompe e le valvole nella GUI controllata dal sistema di flusso interrotto inserendo il percorso di configurazione del dispositivo e i comandi menzionati nel testo manoscritto calibrano le pompe prima di collegare le

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Il presente protocollo descrive i metodi per studiare la struttura e la dinamica di due proteine modello che hanno un ruolo importante nella salute umana. La tecnica combina la caratterizzazione biofisica da banco con la spettroscopia eco-spin neutronica per accedere alla dinamica alle scale di tempo e lunghezza rilevanti per i movimenti interdominio delle proteine.

Studio della dinamica delle proteine tramite spettroscopia eco-spin neutronica

L'analisi iMSD (Imaging-derived mean square displacement) viene applicata ai macropinosomi per evidenziare la loro natura intrinseca in evoluzione temporale in termini di proprietà strutturali e dinamiche. I macropinosomi vengono quindi confrontati con i granuli secretori di insulina (ISG) come riferimento per strutture subcellulari con proprietà strutturali/dinamiche medie invarianti nel tempo.

Sondare le proprietà strutturali e dinamiche delle nanostrutture subcellulari di traffico mediante spettroscopia di fluttuazione spaziotemporale

La spettroscopia di retrodiffusione neutronica offre un accesso non distruttivo e privo di etichette alla dinamica ps-ns delle proteine e della loro acqua di idratazione. Il flusso di lavoro è presentato con due studi sulle proteine amiloidi: sulla dinamica tempo-risolta del lisozima durante l'aggregazione e sulla dinamica dell'acqua di idratazione della tau sulla formazione delle fibre.

Spettroscopia neutronica ad alta risoluzione per studiare la dinamica picosecondi-nanosecondi delle proteine e dell'acqua di idratazione

Scopri la tecnica di scattering neutronico a piccolo angolo con flusso interrotto per studiare processi cinetici di materiali nanometrici. Questo metodo consente l'analisi in tempo reale di lipidi, proteine e polimeri.

Misurare levoluzione temporale di materiali su scala nanometrica con scattering neutronico a flusso interrotto e a piccolo angolo (Video) | JoVE Journal

Misurare l'evoluzione temporale di materiali su scala nanometrica con scattering neutronico a flusso interrotto e a piccolo angolo

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