Name: Real-Time Force Measurement Between Emulsion Droplets During Enzymatic Breakdown (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2025-06-27T13:30:00.000+00:00
Duration: 4 min 56 s
Description: 배우세요 이중 광학 집게를 이용해 유방울 간 실시간 힘을 측정하는 방법을. 효소 소화 중 유방울 안정성과 상호작용 역학을 이해하는 데 도움이 됩니다.

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<ol><li>Kale, S. N., Deore, S. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Emulsion+micro+emulsion+and+nano+emulsion%3A+A+review%5BTitle%5D)+AND+%22Syst+Rev+Pharm%22%5BJournal%5D)">Emulsion micro emulsion and nano emulsion: A review.</a> Syst Rev Pharm. 8 (1), 39-47 (2016).</li>
<li>Li, N., Fang, S., Liu, S., Duan, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Methods+for+measuring+the+interaction+forces+between+droplets+in+emulsions%5BTitle%5D)+AND+%22Oilfield+Chem%22%5BJournal%5D)">Methods for measuring the interaction forces between droplets in emulsions.</a> Oilfield Chem. 37 (4), 752-758 (2020).</li>
<li>Tan, C., McClements, D. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Application+of+advanced+emulsion+technology+in+the+food+industry%3A+A+review+and+critical+evaluation%5BTitle%5D)+AND+%22Foods%22%5BJournal%5D)">Application of advanced emulsion technology in the food industry: A review and critical evaluation.</a> Foods. 10 (4), 812(2021).</li>
<li>Dhaval, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Lipid-based+emulsion+drug+delivery+systems-a+comprehensive+review%5BTitle%5D)+AND+%22Drug+Deliv+Transl+Res%22%5BJournal%5D)">Lipid-based emulsion drug delivery systems-a comprehensive review.</a> Drug Deliv Transl Res. 12 (7), 1616-1639 (2022).</li>
<li>Jost, R., Monti, J. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Partial+enzymatic+hydrolysis+of+whey+protein+by+trypsin%5BTitle%5D)+AND+%22J+Dairy+Sci%22%5BJournal%5D)">Partial enzymatic hydrolysis of whey protein by trypsin.</a> J Dairy Sci. 60 (9), 1387-1393 (1977).</li>
<li>Sarkar, A., Zhang, S., Holmes, M., Ettelaie, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Colloidal+aspects+of+digestion+of+Pickering+emulsions%3A+Experiments+and+theoretical+models+of+lipid+digestion+kinetics%5BTitle%5D)+AND+%22Adv+Colloid+Interface+Sci%22%5BJournal%5D)">Colloidal aspects of digestion of Pickering emulsions: Experiments and theoretical models of lipid digestion kinetics.</a> Adv Colloid Interface Sci. 263, 195-211 (2019).</li>
<li>Gillies, G., Prestidge, C. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Interaction+forces%2C+deformation+and+nano-rheology+of+emulsion+droplets+as+determined+by+colloid+probe+AFM%5BTitle%5D)+AND+%22Adv+Colloid+Interface+Sci%22%5BJournal%5D)">Interaction forces, deformation and nano-rheology of emulsion droplets as determined by colloid probe AFM.</a> Adv Colloid Interface Sci. 108 - 109, 197-205 (2004).</li>
<li>Manca, M., Zhang, C., Vasconcelos de Melo Freire, R., Scheffold, F., Salentinig, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Single+particle+investigation+of+triolein+digestion+using+optical+manipulation%2C+polarized+video+microscopy+and+SAXS%5BTitle%5D)+AND+%22J+Colloid+Interface+Sci%22%5BJournal%5D)">Single particle investigation of triolein digestion using optical manipulation, polarized video microscopy and SAXS.</a> J Colloid Interface Sci. 649, 1039-1046 (2023).</li>
<li>Neuman, K. C., Block, S. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Optical+trapping%5BTitle%5D)+AND+%22Rev+Sci+Instrum%22%5BJournal%5D)">Optical trapping.</a> Rev Sci Instrum. 75 (9), 2787-2809 (2004).</li>
<li>Maragò, O. M., Jones, P. H., Gucciardi, P. G., Volpe, G., Ferrari, A. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Optical+trapping+and+manipulation+of+nanostructures%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Nanotechnol%22%5BJournal%5D)">Optical trapping and manipulation of nanostructures.</a> Nat Nanotechnol. 8 (11), 807-819 (2013).</li>
<li>Simmons, R. M., Finer, J. T., Chu, S., Spudich, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Quantitative+measurements+of+force+and+displacement+using+an+optical+trap%5BTitle%5D)+AND+%22Biophys+J%22%5BJournal%5D)">Quantitative measurements of force and displacement using an optical trap.</a> Biophys J. 70 (4), 1813-1822 (1996).</li>
<li>McClements, D. J., Li, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Structured+emulsion-based+delivery+systems%3A+Controlling+the+digestion+and+release+of+lipophilic+food+components%5BTitle%5D)+AND+%22Adv+Colloid+Interface+Sci%22%5BJournal%5D)">Structured emulsion-based delivery systems: Controlling the digestion and release of lipophilic food components.</a> Adv Colloid Interface Sci. 159 (2), 213-228 (2010).</li>
<li>Dai, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Optical+tweezers-controlled+hotspot+for+sensitive+and+reproducible+surface-enhanced+Raman+spectroscopy+characterization+of+native+protein+structures%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Commun%22%5BJournal%5D)">Optical tweezers-controlled hotspot for sensitive and reproducible surface-enhanced Raman spectroscopy characterization of native protein structures.</a> Nat Commun. 12 (1), 1292(2021).</li>
<li>Tavano, O. L., Berenguer-Murcia, A., Secundo, F., Fernandez-Lafuente, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Biotechnological+applications+of+proteases+in+food+technology%5BTitle%5D)+AND+%22Compr+Rev+Food+Sci+Food+Saf%22%5BJournal%5D)">Biotechnological applications of proteases in food technology.</a> Compr Rev Food Sci Food Saf. 17 (2), 412-436 (2018).</li>
<li>Mitropoulos, V., Mütze, A., Fischer, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mechanical+properties+of+protein+adsorption+layers+at+the+air%2Fwater+and+oil%2Fwater+interface%3A+A+comparison+in+light+of+the+thermodynamical+stability+of+proteins%5BTitle%5D)+AND+%22Adv+Colloid+Interface+Sci%22%5BJournal%5D)">Mechanical properties of protein adsorption layers at the air/water and oil/water interface: A comparison in light of the thermodynamical stability of proteins.</a> Adv Colloid Interface Sci. 206, 195-206 (2014).</li>
<li>Rusli, S., Grabowski, J., Drews, A., Kraume, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+multi-scale+approach+to+modeling+the+interfacial+reaction+kinetics+of+lipases+with+emphasis+on+enzyme+adsorption+at+water-oil+interfaces%5BTitle%5D)+AND+%22Processes%22%5BJournal%5D)">A multi-scale approach to modeling the interfacial reaction kinetics of lipases with emphasis on enzyme adsorption at water-oil interfaces.</a> Processes. 8 (9), 1082(2020).</li>
<li>Ghimire, C., Koirala, D., Mathis, M. B., Kooijman, E. E., Mao, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Controlled+particle+collision+leads+to+direct+observation+of+docking+and+fusion+of+lipid+droplets+in+an+optical+trap%5BTitle%5D)+AND+%22Langmuir%22%5BJournal%5D)">Controlled particle collision leads to direct observation of docking and fusion of lipid droplets in an optical trap.</a> Langmuir. 30 (5), 1370-1375 (2014).</li>
<li>Català-Castro, F., Schäffer, E., Krieg, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Exploring+cell+and+tissue+mechanics+with+optical+tweezers%5BTitle%5D)+AND+%22J+Cell+Sci%22%5BJournal%5D)">Exploring cell and tissue mechanics with optical tweezers.</a> J Cell Sci. 135 (15), jcs259355(2022).</li>
<li>Smith, S. B., Cui, Y., Bustamante, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Optical-trap+force+transducer+that+operates+by+direct+measurement+of+light+momentum%5BTitle%5D)+AND+%22Methods+Enzymol%22%5BJournal%5D)">Optical-trap force transducer that operates by direct measurement of light momentum.</a> Methods Enzymol. 361, 134-162 (2003).</li>
<li>Zhang, H., Wang, F., Ratke, L., Nestler, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Brownian+motion+of+droplets+induced+by+thermal+noise%5BTitle%5D)+AND+%22Phys+Rev+E%22%5BJournal%5D)">Brownian motion of droplets induced by thermal noise.</a> Phys Rev E. 109 (2), 024208(2024).</li>
<li>Pawar, N. D., Bahga, S. S., Kale, S. R., Kondaraju, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Symmetric+and+asymmetric+coalescence+of+droplets+on+a+solid+surface+in+the+inertia-dominated+regime%5BTitle%5D)+AND+%22Phys+Fluids%22%5BJournal%5D)">Symmetric and asymmetric coalescence of droplets on a solid surface in the inertia-dominated regime.</a> Phys Fluids. 31 (9), 092106(2019).</li>
<li>Jiang, Y., Drelich, J. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fluid+droplet+spreading+and+adhesion+studied+with+a+microbalance%3A+A+review%5BTitle%5D)+AND+%22Surf+Innov%22%5BJournal%5D)">Fluid droplet spreading and adhesion studied with a microbalance: A review.</a> Surf Innov. 12 (1-2), 4-17 (2024).</li>
<li>Zhang, L., Hu, Y., Jiang, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Advancements+in+emulsion+systems+for+specialized+infant+formulas%3A+Research+process+and+formulation+proposals+for+optimizing+bioavailability+of+nutraceuticals%5BTitle%5D)+AND+%22Compr+Rev+Food+Sci+Food+Saf%22%5BJournal%5D)">Advancements in emulsion systems for specialized infant formulas: Research process and formulation proposals for optimizing bioavailability of nutraceuticals.</a> Compr Rev Food Sci Food Saf. 23 (6), e70043(2024).</li>
<li>Buyukozturk, F., Benneyan, J. C., Carrier, R. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Impact+of+emulsion-based+drug+delivery+systems+on+intestinal+permeability+and+drug+release+kinetics%5BTitle%5D)+AND+%22J+Control+Release%22%5BJournal%5D)">Impact of emulsion-based drug delivery systems on intestinal permeability and drug release kinetics.</a> J Control Release. 142 (1), 22-30 (2010).</li>
<li>Xiao, J., Li, C., Huang, Q. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Kafirin+nanoparticle-stabilized+Pickering+emulsions+as+oral+delivery+vehicles%3A+Physicochemical+stability+and+in+vitro+digestion+profile%5BTitle%5D)+AND+%22J+Agric+Food+Chem%22%5BJournal%5D)">Kafirin nanoparticle-stabilized Pickering emulsions as oral delivery vehicles: Physicochemical stability and in vitro digestion profile.</a> J Agric Food Chem. 63 (47), 10263-10270 (2015).</li>
<li>Johnson, E., Koh, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Recent+advances+in+smart+emulsion+materials%3A+From+synthesis+to+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Adv+Eng+Mater%22%5BJournal%5D)">Recent advances in smart emulsion materials: From synthesis to applications.</a> Adv Eng Mater. 26 (24), 2400995(2024).</li>
<li>Rajbanshi, A., Hilton, E., Dreiss, C. A., Murnane, D., Cook, M. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Stimuli-responsive+polymers+for+engineered+emulsions%5BTitle%5D)+AND+%22Macromol+Rapid+Commun%22%5BJournal%5D)">Stimuli-responsive polymers for engineered emulsions.</a> Macromol Rapid Commun. 45 (10), 2300723(2024).</li>
</ol>

<table><tbody><tr><td>Bluelake 소프트웨어</td><td>LUMICKS, 네덜란드</td><td></td><td>광학 핀셋 제어 소프트웨어</td></tr><tr><td>CaCl2.H4O2</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Dome LED 디지털 가열판 교반기</td><td>SCILOGEX</td><td>SCI280-Pro&nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>전자 저울</td><td>Shanghai Hengping Instrument Co., LTD</td><td>FA1204</td><td></td></tr><tr><td>HCl</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>고속 균질화기</td><td>Ningbo Kemai Instrument Co., LTD</td><td>KM-S10</td><td></td></tr><tr><td>침지 오일</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>광유도 와류 혼합 장치</td><td>Shanghai HUXI Industrial Co., LTD</td><td>Vortex-5S</td><td></td></tr><tr><td>마이크로소프트 오피스 엑셀</td><td>마이크로소프트</td><td></td><td></td></tr><tr><td>유지방</td><td>SM Mlekovita</td><td>Maslo Klarowane</td><td></td></tr><tr><td>NaCl</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>광학 핀셋 플랫폼</td><td>LUMICKS,네덜란드</td><td>m-trap</td><td></td></tr><tr><td>Origin 소프트웨어</td><td>Origin Lab</td><td>2024</td><td>힘 및 거리 피팅 곡선을 그리려면</td></tr><tr><td>피펫 건</td><td>Eppendorf</td><td>10 &mu; L, 100 & 엘, 1000 & L</td><td></td></tr><tr><td>유채씨유&nbsp;</td><td>번지 폴란드 Sp.z o.o.&nbsp;</td><td>Kujawski</td><td></td></tr><tr><td>밀봉 필름</td><td>파라필름</td><td>4IN*125FT</td><td></td></tr><tr><td>트리스</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>트립신</td><td>Sangon Biotech</td><td>A100458-0010</td><td>트립신 1:250, 돼지 췌장</td></tr> 유<tr><td>청 단백질 농축액&nbsp에서 추출;</td><td>SM Mlekovita</td><td>WPC</td><td></td></tr></tbody></table>

real-time force measurement between emulsion droplets during enzymatic breakdown

Real-Time Force Measurement Between Emulsion Droplets During Enzymatic Breakdown

본 연구에서는 유채씨유와 유청단백질, 유지방과 유청단백질을 함유한 에멀젼을 광학 핀셋을 이용하여 분석하였다. 먼저, 기준선 데이터를 설정하기 위해 두 에멀젼 사이의 힘-거리 관계를 측정했습니다(그림 5A-F). 그런 다음 각 에멀젼에 트립신을 첨가하고 힘-거리 관계를 10분마다 다시 측정했습니다.
그림 5는 트립신이 없는 두 에멀젼 방울의 힘-거리(FD) 곡선을 보여줍니다. 액적 사이의 거리가 줄어들면 상호 작용하는 힘이 비선형적으로 증가하여 액적이 접촉할 때 피크를 생성합니다. 트립신을 첨가하지 않으면 피크 힘은 액적 직경과 밀접한 관련이 있습니다. 더 큰 액적은 더 높은 상호 작용력을 나타냅니다. 예를 들어, 그림 5C 의 액적은 직경이 약 8μm이고 상호 ...

This protocol introduces a unique methodology for investigating the stability of emulsions and the dynamic disintegration of emulsion droplets during ...

real-time-force-measurement-between-emulsion-droplets-during

Research

연구

JoVE Journal

Biochemistry

생화학

단일 입자 수준에서 바이러스성 퓨전 속도론의 측정 방법

다른 물리적 매개 변수를 매우 짧은 시간 (밀리 초 미만의 제 10 호)에 역학에 영향을 미치는 때문에 비 뉴톤 유체의 낙하 충격은 복잡한 과정이다. 빠른 이미징 기술은 다른 비 뉴턴 유체의 영향 행동을 특성화하기 위해 도입된다.

비 뉴턴 유체의 낙하 충격 역학을 연구하기 위해 빠른 이미징 기술

우리는 액적 단층을 평평한 단층으로 병합하여 유체-유체 계면에서 표면 활성 종의 측면 확산을 측정하는 새로운 기술을 제시합니다.

액적 병합 후 형광 복구 인지질 단분자막 이차원 확산을 측정하도록

미세유체 이중 에멀젼 생성에는 일반적으로 패턴이 있는 습윤성 또는 맞춤형으로 제작된 유리 구성 요소가 있는 장치가 포함됩니다. 여기에서는 표면 처리나 복잡한 제조 공정이 필요하지 않고 14μm까지 이중 에멀젼을 생산할 수 있는 모든 폴리디메틸실록산(PDMS) 이중 에멀젼 발생기의 제조 및 테스트에 대해 설명합니다.

폴리 디메틸 실록산 (PDMS) 공동 축류 초점 장치를 사용하여 이중 에멀젼 생성

이 프로토콜은 공기 중의 액적과 초소수성 기판 사이의 상호 작용을 조사하는 것을 목표로합니다. 여기에는 측정 시스템을 교정하고 서로 다른 그리드 분율을 가진 초소수성 기판에서의 상호 작용 력을 측정하는 것이 포함됩니다.

광학 레버 방법으로 액적과 초소수성 기판 사이의 상호 작용력 측정

이 프로토콜을 사용하면 액체 낙하 충격의 실험적인 고속 이미지를 효율적으로 수집하고 해당 데이터를 일괄 분석할 수 있습니다. 이러한 프로세스를 간소화하기 위해 이 메서드는 장치를 교정 및 설정하고, 적절한 데이터 구조를 생성하고, 이미지 분석 스크립트를 배포하는 방법을 설명합니다.

액체 액적 영향의 높은 처리량 분석

프로토콜의 전반적인 목표는 세포 없는 단백질 합성에 사용될 수 있는 1cm2 평면 기판에 1백만 개 이상의 주문, 균일, 안정 및 생체 호환 펨토리터 물방울을 준비하는 것입니다.

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물방울 분석은 분석 화학, 효소 진화 및 단일 세포 분석에 유용하지만 일반적으로 액적을 형성하기 위해 미세 유체학이 필요합니다. 여기서는 액적 저술을 수행하기 위한 미세유체없는 접근 방식인 입자 템플릿 유화제를 설명합니다.

입자 템플릿 유화제를 통해 미세 유체가 없는 물방울 분석을 가능하게 합니다.

중성자 후방 산란 분광법은 단백질과 단백질의 수화수의 ps-ns 역학에 대한 비파괴적이고 표지 없는 접근을 제공합니다. 워크플로우는 아밀로이드 단백질에 대한 두 가지 연구, 즉 응집 중 리소자임의 시간 분해 역학과 섬유 형성 시 타우의 수화 물 역학에 대한 연구로 제공됩니다.

단백질과 수화수의 피코초-나노초 역학을 연구하기 위한 고분해능 중성자 분광법

OCTOPUS라는 별명을 가진 다중 하위 단계 교환으로 구현된 펜던트 드롭 표면 필름 균형은 원래 벌크 용액과 시뮬레이션된 위장관액의 순차적 하위 단계 교환을 통해 소화 상태를 모방할 수 있습니다. 시뮬레이션된 체외 소화는 소화된 계면층의 계면 장력을 현장에서 기록하여 모니터링됩니다.

시험관 내 시뮬레이션된 위장관액의 다중 하위 단계 교환 을 통한 단일 액적의 에멀젼 소화

이 프로토콜은 개별 인간 말초 혈액 단핵 세포의 사이토카인 분비 역학을 정량적으로 측정하기 위한 고급 미세유체 플랫폼을 설명합니다. 이 플랫폼은 예를 들어 지질다당류로 자극된 각 개별 세포에 대해 최대 3개의 사이토카인(IL-6, TNFα 및 IL-1β)을 병렬로 측정합니다.

개별 다기능성 세포의 동시 및 순차적 사이토카인 분비를 해결하기 위한 미세유체 접근법 

배우세요 이중 광학 집게를 이용해 유방울 간 실시간 힘을 측정하는 방법을. 효소 소화 중 유방울 안정성과 상호작용 역학을 이해하는 데 도움이 됩니다.

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