Name: ストップフローと小角中性子散乱によるナノスケール材料の時間発展の測定 (動画) | JoVE Journal
Uploaded: 2021-08-06T14:00:00.000+00:00
Duration: 7 min 53 s
Description: 学ぶストップフロー小角中性子散乱法でナノスケール材料の動的構造変化を秒単位で観測する技術。水素豊富な試料の挙動解析に有用で、脂質やタンパク質の動力学研究に応用できる。

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NG3 VSANSへのアクセスは、協定番号DMR-2010792に基づいて、国立標準技術研究所と国立科学財団の間のパートナーシップである高解像度中性子散乱センターによって提供されました。M.H.L.Nは、Mitacs Globalink(カナダ)から提供された資金提供を認めています。商用製品または商号の特定は、理解を促進するためのものであり、米国国立標準技術研究所による承認または推奨を意味するものではありません。

1. ストップフローシステムをセットアップして開始します。
<ol><li>電源スイッチを使用して、すべてのポンプ電源とダイナミックミキサーの電源を入れます。</li>
	<li>停止流システム制御グラフィカル・ユーザー・インターフェース (GUI) ですべてのポンプとバルブを開始するには、デバイス構成パスを入力し、コマンド bus=qmixbus を使用します。Bus(), bus.open(), bus.start(), pump=qmixpump.Pump()、pump.enable()、および valve=ViciMultiposSelector() (オンラインオープンソースリポジトリで利用可能な開始コードの例を参照64)。</li>
	<li>シリンジを取り付ける前に、コマンド pump.calibrate() を使用してポンプを校正します。</li>
	<li>バルブが開始されたことを確認し、コマンド valve.setPort() および valve.getPort() を使用して、コマンドで正しいセレクタポートに移動します。</li>
	<li>コマンド pump.set_syringe_param(A、B)を使用して、各ポンプに使用するシリンジタイプを割り当てます( A はシリンジバレルの内径(mm)、 B はシリンジの最大ピストンストローク距離(mm)。</li>
	<li>サンプルシリンジをシリンジポンプに接続します。<ol><li>ポンプが校正されていることを確認したら、きれいなシリンジバレルをポンプ上部の接続部(シリンジマウントヘッド)にねじ込みます。</li>
		<li>ガラスシリンジを使用する場合は、シリンジピストンからの過度の力によってガラスシリンジが壊れないように、充填量を分注する前にシリンジマウントヘッドが緩んでいることを確認してください。</li>
		<li>シリンジピストンをポンプの下部にある接続部(シリンジマウントテール)にねじ込みます。</li>
		<li>シリンジバレルとシリンジピストンをポンプに接続した後、シリンジピストンをシリンジバレルの上部に移動するコマンド pump.empty()を使用してシリンジタイプの充填量をディスペンスします。</li>
		<li>ガラスシリンジを使用する場合は、ピストンの動きが止まった後にシリンジマウントヘッドを締めてください。</li>
	</ol></li>
	<li>チューブをサンプルおよび溶媒源、シリンジ、バルブ、ミキサー、サンプルセル、および混合サンプル容器に接続します。<ol><li>シリンジポンプチューブをポンプセレクターバルブに接続します。</li>
		<li>ポンプセレクターバルブチューブをサンプルソースに接続します。</li>
		<li>ポンプセレクターバルブチューブをすすぎ溶剤源に接続します。</li>
		<li>ポンプセレクターバルブチューブをミキサーセレクターバルブチューブに接続します。</li>
		<li>ミキサーセレクターバルブチューブを窒素ガス源に接続します。</li>
		<li>ミキサーセレクターバルブチューブをミキサーインレットに接続します。</li>
		<li>ミキサー出口をインレットスイッチバルブに接続します。</li>
		<li>インレットスイッチバルブをサンプルセルインレットに接続します。</li>
		<li>サンプルセルの出口を出口スイッチバルブに接続します。</li>
		<li>出口スイッチバルブを混合サンプル容器に接続します。</li>
	</ol></li>
	<li>各バルブに対して行われる対応するポート番号接続を入力して、ストップフローシステム制御GUIで作成されたすべてのチューブおよびバルブ接続を定義します(ステップ1.7)。</li>
	<li>ミキサー入口とサンプルセル出口の間のチューブのボイド体積を計算し、各測定でサンプルセルを充填するために必要なサンプルの最小量を定義します。</li>
</ol>2. サンプルをロードします。
<ol><li>所望の数値を入力して、ストップフローシステム制御GUIで所望のサンプル充填量および溶媒充填量を設定する(オンラインオープンソースリポジトリ64の制御コード例を参照)。</li>
	<li>pump.aspirate() コマンドを使用して、目的のサンプルと溶媒の量をソースからポンプセレクターバルブを介してサンプルシリンジに引き込みます(吸引します)。 注意: 空のシリンジを最初にロードするときは、シリンジの上部に空気が存在し、手順3でサンプルと溶媒でシステムをプライミングするためにパージする必要があります。</li>
</ol>3.システムを準備します。
<ol><li>pump.dispense() コマンドを使用して、シリンジ、チューブライン、およびバルブからすべての空気を押し出す (ディスペンスする) 。シリンジ、チューブ、およびバルブからすべての空気を完全に除去するために、各シリンジから十分な量の液体が分注されていることを確認します。チューブ内に気泡が見える場合は、気泡が除去されるまで溶媒またはサンプルの分注を続けます。</li>
	<li>システムから空気がパージされたら、少なくとも1つのサンプル注入およびすすぎ手順を実行します(中性子散乱データは収集されません)。<ol><li>コントロール GUI で [ 混合実験の開始 ] というラベルの付いたセルをクリックして選択します。</li>
		<li>このセルをアクティブに選択した状態で、コントロール GUI の上部にある [実行 ] ボタン (右三角形) をクリックするか、キーボードの Shift キーと Enter キーを同時に押します。</li>
		<li>サンプルセルを目視検査して、気泡がないことを確認します。<ol><li>気泡が存在する場合は、プロトコル手順3.1と3.2を繰り返して、チューブラインからさらに空気をパージします。</li>
			<li>サンプルセルに気泡が存在しない場合は、ステップ4に進み、残りの実験プロトコルステップを定義します。</li>
		</ol></li>
	</ol></li>
</ol>4.プログラムスクリプトでストップフローミキシングプロトコルを定義します(オンラインオープンソースリポジトリ64のコード例を参照)。
<ol><li>ストップフロー装置を囲む断熱エンクロージャの温度を制御するプログラマブルエアコン(AC)ユニットの温度設定値を入力します。<ol><li>ACコントロールユニットのスターボタンを押しながら、上下の矢印を押して設定温度を変更します。または、制御GUIに希望の温度設定値を入力し、[実行]をクリックします。</li>
		<li>運動実験を開始する前に、エンクロージャーの内部が目的の温度で平衡化するために15〜30分待ちます。 注意: アクセス可能な温度範囲は現在10°Cから50°Cの間であり、温度安定性は1°C±です。</li>
	</ol></li>
	<li>制御GUIに適切な量、流量、時間、および繰り返し回数を入力して、すべてのすすぎシーケンスステップを入力します。<ol><li>注入する各サンプルの体積を定義し、総流量(Q)を定義します。</li>
		<li>すすぎ手順中に注入される各溶媒の量を定義します。</li>
		<li>各すすぎサブステップ間の乾燥時間(tdry)を定義します。</li>
		<li>すすぎサブステップの数を定義します。</li>
		<li>後続のすすぎステップのさまざまな溶剤を定義します。</li>
		<li>各測定(nリンス)の後に実行するすすぎの繰り返し回数を定義します。</li>
		<li>サンプルセルとミキサーを完全に乾燥させる時間を定義し、その後のサンプル注入のためにきれいなサンプルセルを提供します(tdry_final)。</li>
	</ol></li>
	<li>ストップフローシステム制御GUIに適切な量、流量、時間を入力して、すべてのサンプル注入シーケンスステップを定義します。<ol><li>注入する各サンプルの量と流量を定義します。</li>
		<li>ボイド体積(Vボイド)と総流量(t遅延 = Vボイド/ Q)から遅延時間(t遅延)を計算します。 注意: 遅延時間は、サンプルセルに混合サンプルを充填するのに必要な時間です。</li>
		<li>TR−SANSデータの所望の取得時間を、対象の運動過程全体が発生するように定義する(tscatt)。</li>
		<li>散乱実験の終了からすすぎサイクルの開始までの待機時間を設定します(twait)。 注意: サンプル中性子透過率をセルからすすぐ前に測定する場合は、この待機時間を少なくとも100秒にする必要があります。サンプル送信は、データを絶対強度まで下げるためにデータ処理中に必要です。</li>
		<li>ステップ 4.2 (n サイクル) で定義された各注入の間に実行されるすすぎシーケンスで実行する注入サイクル数を定義します。</li>
	</ol></li>
	<li>式 (1) を使用して、1 回のストップフローデータ収集サイクル (tサイクル) の合計時間を計算します。 tサイクル = nすすぎ× (t 遅延 + t乾燥) + tdry_final + t遅延 + tスキャット (1) ここで、nリンス =すすぎの繰り返し回数(ステップ4.2.6)。tdelay =停止したフローデバイスの遅延時間(ステップ4.3.2)。tdry =各すすぎサブステップ間の乾燥時間(ステップ4.2.3);tdry_final =サンプルセルとミキサーを完全に乾燥させる時間(ステップ4.2.7);tscatt = 必要なTR-SANSデータ取得時間(ステップ4.3.3)</li>
</ol>5. SANS機器制御GUIで小角中性子散乱パラメータを定義します。
<ol><li>各サンプルの長さスケールと対象q範囲を決定します。</li>
	<li>目的のq範囲をカバーしながら、サンプルの中性子束を最大化するように装置の構成を定義します。</li>
	<li>SANS計測器制御GUIでVSANSデータの合計アクイジション時間を、ステップ4.4で計算されたサイクルタイムに設定します(中性子散乱データアクイジション時間=tサイクル)。</li>
	<li>SANS機器制御GUIでサンプル送信測定時間を100秒に設定します。</li>
	<li>SANS 計測器制御 GUI を使用して、コマンドラインに 「イベントモードデータの生成 」と入力して、イベントモードのデータ収集をオンにします。</li>
</ol>6. TR-SANSデータを処理するためのストップフロー実験を開始する前に、データ削減のための標準散乱測定値を収集します。
<ol><li>バックグラウンド散乱を測定します。<ol><li>ローカル計器シャッターが閉じていることを確認します。</li>
		<li>ブロックされたビームサンプルをサンプル開口部の背面に取り付け、ローカル機器環境を固定し、ローカル機器シャッターを開きます。</li>
		<li>ソフトウェアでブロックビーム散乱データ取得時間を定義し、ブロックビーム散乱データを収集し、最長散乱データ取得時間(tscatt)と同じ期間カウントします。</li>
		<li>データ収集が完了したら、機器のシャッターを閉じ、ブロックされたビームサンプルをサンプルアパーチャから取り除きます。</li>
	</ol></li>
	<li>空の細胞の散乱を測定します。<ol><li>サンプルセルが完全にすすぎ、乾燥されていることを確認してください。</li>
		<li>ローカル計器シャッターを開きます。</li>
		<li>空のセル透過率測定値を100秒間収集します。</li>
		<li>空細胞散乱測定値を収集し、少なくとも最長取得時間(tscatt)についてカウントする。</li>
	</ol></li>
</ol>7. ストップフロー実験を開始します。
<ol><li>イベント モードで VSANS 散乱データ収集を開始します。<ol><li>ローカル計器エリアが安全であることを確認してから、ローカル計器ビームシャッターを開きます。</li>
		<li>計測器コンピュータのSANS計測器制御ソフトウェアを使用して、目的の実行を計測器キューにドラッグアンドドロップして、SANSデータ収集を開始します。 注意: 最も早い時点を確実に測定するには、ストップフロー混合実験を開始する前にデータ収集を開始してください。データは、遅延時間(t遅延)を考慮して、後のステップで後処理されます。</li>
	</ol></li>
	<li>制御GUIでストップフロー混合実験を開始します。<ol><li>停止フロー システム制御 GUI で [ 混合実験の開始 ] というラベルの付いたノートブック セルを選択します。</li>
		<li>このセルをアクティブに選択した状態で、ストップフローデバイス制御プログラムの上部にある [実行 ]ボタン(右三角形)をクリックするか、キーボードの Shiftキー と Enter キーを同時に押します。</li>
		<li>セクション4で定義されたストップフロー混合プロトコルが動作を開始したことを確認します。</li>
		<li>散乱実行後、SANS計測器制御GUIを使用して100秒の伝送測定をVSANS計測器キューに追加します。</li>
		<li>SANS計測器制御GUIで、残りのストップフロー混合サイクル(nサイクル -1、ステップ4.3.5)ごとに、1つの散乱測定実行と1つの送信測定実行を機器キューに追加します。</li>
	</ol></li>
</ol>8.データを処理および削減して、すべての背景を削除し、検出器の感度を修正し、サンプルの透過を修正します。
<ol><li>サーバーから散乱データ ファイルと関連するイベント ファイルをダウンロードします。 注:各VSANS測定後に個別のディテクタイベントファイルが生成され、アクティブなディテクタキャリッジ(フロント、ミドル、バックディテクタなど)ごとに1つのイベントファイルが生成されます。</li>
	<li>コマンド events=Rebin(ファイル名) の後にコマンド events.do_rebinning(timebins) が続くコマンドを使用して、散乱データを目的のタイムビンにビンに入れます。入力ファイル名は目的の SAN データ ファイルの名前に対応し、タイムビンは目的のタイム ビン境界のリスト (秒単位) です。 注:入力タイムビンがリストではなく単一の数値として入力された場合、データは等しい時間幅のN個のビンにビン化されます(Nは入力タイムビンです)。 </li>
	<li>ビームライン65に備えたソフトウェアを用いてビニング散乱データを低減する。</li>
</ol>9. TR-SANSデータを分析します。
<ol><li>式(2)を用いて測定時間から対象とする処理時間(t処理)を算出する。 tプロセス = ti - t停止 + t遅延 (2) ここで、tiは流れが停止した後に開始する測定時間ビンであり、tstopは流れが停止した直後の測定時間であり、t遅延は遅延時間である。</li>
	<li>ステップ8.2で定義された時間ビンとステップ9.1で計算されたtプロセスを使用して、q依存強度I(q)をプロセス時間の関数としてプロットします。 注: アクセス可能な最も早いプロセス時間は、tdelay によって制限されます。以前のプロセス時間ポイントを測定するには、総流量(Q)を増やすか、総ボイド体積(Vボイド)を減らします。</li>
	<li>プロセス時間の関数としてのI(q)の変化から関心のある運動パラメータを抽出します。</li>
</ol>10. 実験を終了します。
<ol><li>ローカル機器のシャッターを閉じて、中性子ビームをオフにします。</li>
	<li>ビームラインから備え付けの放射線モニターを用いて放射線チェックを行い、部品やチューブを外したり、サンプルや混合サンプル容器を取り出したりしてください。</li>
	<li>シリンジ、チューブ、および混合サンプル容器を保健物理学部門に移します。</li>
	<li>保健物理学フォームに記入し、保健物理学担当者による評価を待ちます。</li>
</ol>

著者は宣言する利益相反はありません。

現在の手順では、混合装置とストップフローTR-SANS測定を実行する手順について説明します。デバイスとプロトコルは、対象の時間スケールが≈1秒から5分の低粘度液体サンプル用に最適化されています。5分を超える時間スケールの場合、サンプルを手動で混合して標準的な散乱セルにロードすることは、特に高粘度のサンプル、ゲル、またはペーストの場合、より簡単で望ましい場合があります。1秒未満の時間スケールにアクセスするには、遅延時間を短縮するために、別の混合装置、より低い総ボイド体積、およびより高い総流量が必要です。また、これらの短い時間スケールで速度論的プロセスを研究するには、TR-SANSを使用してミリ秒の時間スケールで十分な散乱カウント統計を蓄積するために、サンプル注入を繰り返す必要があることに注意することも重要です。総サンプル量が限られている場合は、光またはX線散乱で十分な散乱コントラストが存在すると仮定して、より少ないサンプル注入またはより少ないサンプル注入を必要とする光散乱またはX線散乱などのより高いフラックス技術を使用することが望ましい場合があります。
このモジュール式のストップフロ...

<table><tbody><tr><td>ダイナミックミキサー</td><td>分析科学機器</td><td>462-0150A</td><td>磁気結合ローター、バイナリダイナミックミキサーアセンブリ(三元系タイプが利用可能)、0.15 mLのデッドボリューム(より大きなデッドボリュームが利用可能)</td></tr><tr><td>フッ素樹脂チューブ</td><td>IDEX Health &科学</td><td>1507L</td><td>PFAチューブナチュラル1/16インチODx0.040インチIDx50フィート</td></tr><tr><td>フッ素樹脂1/4-28フランジレス継手</td><td>IDEX健康&科学</td><td>XP-245</td><td>PFA フランジレス継手、フェルール付き、1/4-28 ねじ切り、1/16 インチ OD チューブ</td></tr><tr><td>ガラスシリンジ</td><td>ハミルトン カンパニー</td><td>81660</td><td>ハミルトン 1000 シリーズ シリンジ、10 mL (81660)、モデル 1010 C シアー、1/4"-28 ねじ端子、その他の容量が利用可能</td></tr><tr><td>高圧フロー セレクター バルブ</td><td>Vici Valco</td><td>C85X-1570EUTB</td><td>Vici 10ポジションセレクターバルブ、最大15000 psi、内径0.25 mm、外径1/16インチチューブ、10-32コーンネジポート、USBユニバーサルアクチュエータ</td></tr>高圧<tr><td>スイッチバルブ</td><td>Vici Valco</td><td>C82X-1574EUHB</td><td>Vici 4ポートスイッチバルブ、最大15000 psi、内径0.25 mm、外径1/16インチチューブ、10-32コーンネジポート、USBユニバーサルアクチュエータ</td></tr><tr><td>高圧シリンジ</td><td>Cetoni</td><td>A2019000358</td><td>3 mL ステンレス製シリンジ、最大 510 bar、最大流量 21 mL/分</td></tr><tr><td>低圧フロー セレクター バルブ</td><td>Vici Valco</td><td>C25-3180EUHB</td><td>Vici 10 ポジション セレクター バルブ、最大 250 psi 液体、0.75 mm ボア、外径 1/16 インチ チューブ、1/4-28 ネジ式ポート、USB ユニバーサル アクチュエータ</td></tr><tr><td>neMESYS 高圧シリンジ ポンプ</td><td>Cetoni</td><td>A3921000103</td><td>Max force 2600 N</td></tr><tr><td>neMESYS 中圧シリンジ</td> ポンプ <td>Cetoni</td><td>A3921000131</td><td>最大力 1000 N</td></tr><tr><td>電源</td><td>Cetoni</td><td>A3921000127</td><td>Base 600、最大4台の高圧ポンプに電力を供給</td></tr><tr><td>クォーツフロースルーサンプルセル</td><td>Starna Scientific</td><td>3-2.30-Q-1/TC</td><td>クォーツマイクロフローセル、光路長2mm(1mm利用可能)、2mm×2mm×30mm 内寸</td></tr><tr><td>クォーツ窓</td><td>テクニカルガラス製品</td><td>NA</td><td>GE 124クリアフューズドクォーツ研磨プレート、11.75インチ×23.75インチ×0.375インチ厚</td></tr>の<tr><td>ステンレス鋼10-32コーン圧縮継手</td><td>IDEX健康&科学</td><td>U-321X、U-320X</td><td>316ステンレス鋼フェルール(U-321X)およびナット(U-320X)-バルコタイプ、10-32コーン、1/16インチODステンレス鋼管用</td></tr><tr><td>ステンレス鋼管</td><td>IDEX健康&Science</td><td>U-102</td><td>ステンレス鋼チューブ 1/16インチ OD x 0.020インチ ID、10 cm、さまざまなプレカット長が利用可能</td></tr><tr><td>シリンジポンプ制御ソフトウェア</td><td>Cetoni</td><td>T6000000004</td><td>nemesysポンプ用QmixElementsソフトウェア、QmixSDKソフトウェア開発キット</td></tr><tr><td>熱電エアコン</td><td>EIC Solutions</td><td>AAC-140C-4XT-HC</td><td>ポンプ、バルブ、ミキサー、およびサンプル温度を制御するために断熱エンクロージャに取り付けられた熱電エアコン</td></tr><tr><td>Tスロット手すり</td><td>McMaster-Carr</td><td>47065T103</td><td>アルミニウム t スロット手すり (1.5 インチ x 1.5 インチ) さまざまな長さにカット</td></tr><tr><td>蒸気ロック ボトル キャップ&nbsp;</td><td>コールパー</td><td>マーEW-12018-02</td><td>4つの304 SSポートインサート、1/4 "-28スレッド、GL45ボトルキャップサイズ、PTFEボディ、SSスレッド、PPカラー</td></tr></tbody></table>

ストップフローと小角中性子散乱によるナノスケール材料の時間発展の測定

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

この論文では、ストップフロー小角中性子散乱(SANS)サンプル環境を使用して、液体サンプルをすばやく混合し、数秒から数分の時間スケールでナノスケールの運動プロセスを研究します。ストップフローサンプル環境では、市販のシリンジポンプを使用して必要な量の液体サンプルを混合し、ダイナミックミキサーを介して石英ガラスセルに約1秒で注入します。時間分解SANSデータ収集は、サンプル混合と同期して、混合後の溶液中のナノ構造の進化を追跡します。 
中性子ビーム時間を最も効率的に利用するために、一連のフローセレクターバルブを使用して、測定の合間にセルを自動的にロード、すすぎ、乾燥させ、複数のサンプル注入を通じて繰り返しデータ収集を可能にします。十分な中性子散乱統計が収集されるまで、サンプル注入が繰り返されます。混合セットアップは、さまざまな混合比、サンプル濃度、添加剤濃度、および温度で動態を測定するために、条件を体系的に変化させるようにプログラムできます。注入ごとに必要な最小サンプル量は、石英セルの経路長に応じて約150 μLです。 
このストップフローサンプル環境を使用した代表的な結果は、添加剤であるシクロデキストリンの存在下での迅速な脂質交換速度について示されています。小胞は数秒のオーダーで外側のリーフレット(外部)脂質を交換し、数時間以内に内部と外部の両方の脂質を完全に交換します。脂質交換速度論を測定するには、in situ 混合で高速(秒)と低速(分)のプロセスをキャプチャし、速度定数を抽出する必要があります。同じサンプル環境を使用して、脂質ナノ粒子、タンパク質、界面活性剤、ポリマー、エマルジョン、無機ナノ粒子などの他のタイプの液体サンプルでの分子交換を調べることもできます。交換または反応系のナノスケールの構造変換と動力学を測定することで、ナノスケールで進化するプロセスへの新しい洞察が得られます。

ここに示す代表的な中性子データは、交換速度(ke)66,67で小胞間の脂質交換を触媒する添加剤であるメチル-β-シクロデキストリン(mβCD)の存在下での脂質交換速度を測定します。以前の蛍光研究では、keがmβCD濃度に依存し、交換プロセスの半減期が68分のオーダーであることが示されています。本実験では、ストップフローTR-SANSを用いて、mβCD触媒による小胞間の脂質交換を秒単位の時間スケールで測定する。2つの同位体的に異なる脂質小胞集団を調製した。一方の小胞集団は尾部水素化ジミリストイルホスファチジルコリン(DMPC)脂質(図5のH脂質小胞)で調製し、もう1つの小胞集団は尾重水素化DMPC(DMPC-d54)脂質(図5のD-脂質小胞)で調製しました。荷電ジミリソチルホスファチジルグリエルコール(DMPG)脂...

このプロトコルは、小角中性子散乱測定中に複数の液体溶液を その場 で迅速に混合し、ナノメートルの長さスケールと秒の時間スケールで運動過程を研究するために、ストップフローサンプル環境の使用を提示します。

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

ストップフロー小角散乱またはストップフローSANSにより、ナノスケールの材料が数秒から数分の設定されたタイムスケールでどのように進化するかを研究することができます。中性子散乱に特有の水素と重水素のコントラストにより、この手法は、脂質、タンパク質、ポリマーなどの水素が豊富な材料の研究に特に役立ちます。ストップフロースタンドを使用して目的の材料を研究することに興味がある場合は、散乱施設の米国の地元の機器科学者に連絡して、実験の計画を支援してください。手順を実演するのは、国立標準技術研究所(NIST)、中性子研究センターの化学エンジニアであるライアン・マーフィー、またはNCNRの物理学者であるブライアン・マランビルです。開始するには、すべてのポンプ電源とダイナミックミキサーをオンにします。電源スイッチを使用して、デバイス構成パスを入力して停止フローシステム制御GUIのすべてのポンプとバルブを開始し、テキスト原稿に記載されているコマンドがシリンジを取り付ける前にポンプを校正します。ポンプが校正されていることを確認した後。きれいなシリンジバレルをポンプ上部の接続部にねじ込みます。充填量を分注する前に、シリンジマウントヘッドが緩んでいることを確認して、シリンジピストンからの過度の力によってシリンジが破損しないようにしてください。次に、シリンジピストンをポンプの下部にある接続部にねじ込みます。シリンジバレルとシリンジピストンをポンプに接続した後、充填量を分注します。ピストンの動きが止まったら、シリンジマウントヘッドを締めます。次に、チューブをサンプルおよび溶媒源、シリンジ、バルブ、ミキサー、サンプルセル、および混合サンプル容器に接続します。各バルブに対して行われる対応するポート番号接続を入力して、停止フローシステム制御GUIで作成されたすべてのチューブおよびバルブ接続を定義します。サンプルをロードするには、目的のサンプルと溶媒の量をソースからポンプセレクターバルブを介してサンプルシリンジに吸引します。次に、シリンジ、チューブライン、バルブからすべての空気を分配してシステムをプライミングし、各シリンジから十分な液体量が分注されるようにします。すべての気泡を除去するには、システムから空気がパージされたら、制御されたGUIで[混合実験の開始]というラベルの付いたセルをクリックして、このセルをアクティブに選択して、少なくとも1つのサンプル注入を実行します。制御されたGUIの上部にある実行ボタンをクリックするか、シフトを押してキーボードのキーを一緒に入力します。サンプルセルに気泡がないか目視検査します。気泡が存在する場合はパージステップを繰り返し、そうでない場合は残りの実験プロトコルステップの定義に進む。停止フロー混合プロトコルを定義します。停止したフロー装置を囲む断熱エンクロージャの温度を制御するプログラマブルエアコンユニットの温度設定値を入力します。次に、制御されたGUIに適切な量、流量、時間、繰り返し回数を入力して、すべてのすすぎシーケンスステップを入力します。次に、停止フローシステム制御のGUIに適切な量、流量、および時間を入力して、すべてのサンプル注入シーケンスステップを定義し、最後に単一の停止フローデータ収集サイクルの合計時間を計算してSANSパラメータを定義します。SANS計測器制御GUIでVSANSデータ集録の合計時間を、以前に計算したサイクルタイムに設定します。次に、サンプル送信測定時間を100秒に設定し、イベントモードのデータ収集をオンにします。バックグラウンド散乱を測定する。ブロックされたビームサンプルをサンプル開口部の背面に取り付ける前に、ローカル機器のシャッターが閉じていることを確認してください。次に、ローカル機器環境を確保した後、ローカル機器シャッターを開きます。次に、ソフトウェアでブロックビーム散乱データ取得時間を定義し、最長散乱データ取得時間と同じ期間のブロックビーム散乱データを収集します。データ収集が完了したら、機器のシャッターを閉じ、ブロックされたビームサンプルをサンプル開口部から取り除きます。次に、停止フロー実験を開始する前に、空の細胞散乱の測定に進みます。ローカル機器エリアが安全であることを確認します。次に、ローカル計器ビームシャッターを開きます。計測器コンピュータのSANS計測器制御ソフトウェアを使用して、目的の実行を計測器キューにドラッグアンドドロップして、SANSデータ収集を開始します。次に、制御されたGUIで停止フロー混合実験を開始し、定義された停止フロー混合プロトコルが動作を開始したことを確認します。次に、送信実行をキューの一番下に追加します。トランスミッションは、スキャタリングランが終了した後に収集されます。散乱データファイルと関連するイベントファイルをサーバーからダウンロードした後、テキスト原稿に示されているように適切なコマンドを入力して、散乱データを目的の時間ビンに送ります。次にビームラインに備えられたソフトウェアを用いてビン散乱データを縮小し、時間分解SANSデータを解析し、テキスト原稿に用意されている式を用いて測定時間から目的とする処理時間を算出する。次に、プロセス時間の関数としてのQ依存強度の変化から関心のある速度論パラメータを抽出する。9つのすすぎステップからなる複数の注入サイクルにわたる塩バッファーバックグラウンドの中性子計数率を測定しました。ここでは、1つの描画ステップと1つのサンプル注入ステップを示します。個々のH標識およびD標識脂質溶液をTミックス時に混合し、直ちに試料細胞に流した。測定中性子計数率は急上昇し、試料セルがT充填で充填されたときに最大値に達した。3つの異なる温度での混合脂質小胞サンプルからの中性子数は、定常状態の流動期間と遅延時間について補正された関心のあるプロセス時間である補正されたプロセスタイムスケールの関数としてプロットされます。SANSデータはイベントモードで継続的に収集され、目的のタイムビンに後処理できます。脂質交換動態は、摂氏36度30度および20度で測定した。これらのデータは、3秒の等しい時間ビンに曲げられ、TR SANS測定から得られる時間と長さのスケールに依存する情報を表しています。正規化された強度は、さまざまな温度のプロセス時間の関数としてプロットされます。ストップフロー混合と時間分解SANSを組み合わせることで、脂質ナノ粒子や次世代医薬品やワクチンからグリーン建築材料に使用されるジオポリマーに至るまで、ナノスキャン材料の構造進化を探求する新しい機会が得られます。

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Research

JoVE Journal

Engineering

工学

剪断セルは、剪断速度、速度勾配平面における小角中性子散乱測定のために開発され、複雑な流体を特徴付けるために使用される。速度勾配方向における空間分解測定は、剪断バンド材料を研究するために可能である。アプリケーションでは、コロイド分散液の調査、ポリマー溶液、および自己組織化構造が挙げ​​られる。...

1〜2平面フロー小角中性子散乱を用いた材料の微細構造の下で流量を測定

構造調整可能な高分子カプセル化層を持つカーボンナノチューブの機能化と、小角中性子散乱を用いた構造特性評価の方法が紹介されています。...

小角中性子散乱による熱可逆性ブロック共重合体と特性を持つ単層カーボンナノチューブの機能化

小角中性子回折計KWS-2でのナノおよびマイクロメータサイズからワイド長さスケール上でソフトマターと生物学的システムを学びます

動的光散乱顕微鏡を用いて濃縮された溶液中で粒度分布の直接測定のためのプロトコルが提供されます。...

動的光散乱顕微鏡による濁りソリューションにおける粒度分布の測定

このプロトコルは、ナノスケールの動的プロセスを観察するために使用されるような、水にAuNPsの透過型電子顕微鏡を走査するための液体流試料ホルダの動作を説明します。...

走査型透過電子顕微鏡を用いて、液体中にナノサイズのオブジェクトの動的プロセスを学びます

ここでは、せん断流動下ソフトマター材料からの同時インピーダンス、レオロジーおよび中性子散乱を測定するための手順を提示します。...

誘電RheoSANS  - インピーダンス、レオロジー及び複雑流体の小角中性子散乱の同時尋問

高密度流体中の分子の流体力学的過程を研究するため実験的にアクセス可能なアナログ方式である.

高密度の気体と液体の分子流体力学的過程を研究するためのアナログ巨視的手法

走査型トンネル顕微鏡を用いたシリコン中のドーパント原子のナノ秒分解電荷ダイナミクスを観察するすべての電子方法を示す.

すべて電子ナノ秒分解走査型トンネル顕微鏡: 単一ドーパントの電荷ダイナミクスの調査を促進します。

本プロトコルは、ヒトの健康に重要な役割を果たす2つのモデルタンパク質の構造および動態を調査するための方法を記載する。この技術は、ベンチトップの生物物理学的特性評価と中性子スピンエコー分光法を組み合わせて、タンパク質のドメイン間運動に関連する時間と長さのスケールでのダイナミクスにアクセスします。...

中性子スピンエコー分光法 による タンパク質ダイナミクスの研究

イメージングによる二乗平均変位(iMSD)解析をマクロピノソームに適用し、構造的および動的特性の観点から、マクロピノソームの固有の時間進化的性質を強調します。次いで、マクロピノソームは、時間不変の平均構造的/動的特性を有する細胞下構造の基準として、インスリン分泌顆粒(ISG)と比較される。...

時空間変動分光法による細胞内ナノ構造のトラッキングの構造と動特性のプロービング

中性子後方散乱分光法は、タンパク質とその水和水のps-nsダイナミクスへの非破壊でラベルフリーのアクセスを提供します。このワークフローには、アミロイドタンパク質に関する2つの研究、すなわち凝集中のリゾチームの時間分解ダイナミクスと、繊維形成時のタウの水和水ダイナミクスに関する研究が提示されています。...

タンパク質と水和水のピコ秒ナノ秒ダイナミクスを研究するための高分解能中性子分光法

学ぶストップフロー小角中性子散乱法でナノスケール材料の動的構造変化を秒単位で観測する技術。水素豊富な試料の挙動解析に有用で、脂質やタンパク質の動力学研究に応用できる。

ストップフローと小角中性子散乱によるナノスケール材料の時間発展の測定

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