Name: Laser-induced Breakdown Spectroscopy: Een nieuwe aanpak voor de nanodeeltjess Mapping en kwantificering in orgaanweefsel (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2014-06-18T13:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 17 s
Description: Leer laser-induced breakdown spectroscopie voor elementaire mapping in biologisch weefsel met hoge resolutie. Deze methode detecteert gadolinium-nanodeeltjes en anorganische elementen zonder labelen.

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

playerTrialDesktop

De auteurs zeer erkentelijk voor de financiële steun door de Labex-Imust.

1. Biologische Monstervoorbereiding Alle in deze studie beschreven experimenten werden goedgekeurd door de Animal Care en gebruik Comite van de CECCAPP (Lyon, Frankrijk) (machtiging # LYONSUD_2012_004), en de experimenten werden uitgevoerd onder toezicht van bevoegde personen (L. Sancey, DDPP toestemming # uitgevoerd 38 05 32). <ol><li> Voeg 1 ml H2O tot 100 umol gadolinium (Gd) gebaseerde nanopartikels Wacht 15 minuten en voeg 20 ul van 50 mM HEPES, 1,325 M NaCl, CaCl2 20 mM tot 100 ui H2O en 80 gl van de primaire oplossing van Gd-gebaseerde nanodeeltjes een 200 pi oplossing te verkrijgen bij 40 mM ready-to-inject (Plaats: Villeurbanne op lab). </li><li> Spuit de 200 ul Gd-gebaseerde nanodeeltjes oplossing intraveneus in verdoofde tumor-dragende knaagdieren (Stad: Lyon Sud (Oullins), 15 km van het lab). </li><li> 1-24 uur na injectie, offeren de muizen eend in isopentaan gekoeld door vloeibare stikstof zet de biologische monsters. Bewaar de monsters bij - 80 ° C (Stad: Lyon Sud (Oullins), 15 km van het lab). </li><li> Snijd de sample (Stad: meestal Grenoble, 100 km van het lab, ik zal proberen om een ​​toegang in Lyon Sud hebben) in 100 micrometer dikke dia&#39;s en zet de biologische dia&#39;s over specifieke plastic schaaltjes (petrischaal). Bewaren bij -80 ° C. Opmerking: Plastic borden zijn in principe een zeer zuivere polymeer monster. Ze worden gebruikt om interferentie met elementen in het weefsel te vermijden. </li></ol> 2. Monstervoorbereiding voor kalibratie <ol><li> Bereid flesjes met toenemende doses van Gd-gebaseerde nanodeeltjes in water (0 nM, 100 nM, 500 nM, 1 uM, 5 uM, 10 uM, 50 uM, 100 uM, 500 uM, 1 mM en 5 mM). </li><li> Zet een 5 pl-druppel van elke oplossing op regelmatige afstand van 3 mm aan de petrischaal. </li><li> Droog bij kamertemperatuur gedurende 20 minuten. </li></ol>3. LIBS Experiment <ol><li> Initialiseren van de LIBS Setup <ol><li> Laser-instellingen. Na het inschakelen van de instrumenten, wacht 10-20 min bij laserpulsenergie stabilisatie en afkoelen van de ICCD camera tot -20 ° C. Stel de puls energie met de demper. Opmerking: De optimale laser parameters voor het toewijzen van weefsels zijn 5 ns pulsduur, 1064 nm golflengte, en puls energie van ongeveer 4 mJ. De laser gebruikt een typisch Nd: YAG laser nanoseconde. </li><li> LIBS Instellingen. Stel de laser focus positie (ten opzichte van het monsteroppervlak) de krater kleinere diameter te verkrijgen (ongeveer 50 urn of minder). Opmerking: Dit komt overeen met een laserpuls focalisatie 100 urn onder het monsteroppervlak. </li><li> Spectrometer Instellingen. Gebruik de Czerny-Turner spectrometer in combinatie met een 1200 lijnen / mm raspen en een hoge tijdsresolutie ICCD camera. Controle al deze apparaten via de computer. Stel de ingang spleet waarde tot 40 micrometer. Stel het spectrale bereik regarding het element worden geanalyseerd. Gebruik het spectrale bereik die 325-355 nm Gd detecteren met een hoge gevoeligheid, alsook Na, Ca en Cu. Stel de ICCD parameters met een vertraging van 300 ns, een poort van 2 usec, en een winst van 200. </li></ol></li><li> Mapping Meting <ol><li> Plaats het biologische monster op de LIBS gemotoriseerde monsterhouder. </li><li> De hoogte van het monster volgens de laser focuspositie. </li><li> Neem een ​​hoge resolutie foto van het monster slice. </li><li> Zet het in kaart brengen van de module LIBS acquisitie software om een ​​kaart uit te voeren met meestal 100 x 100 meetpunten gescheiden door een resolutie van ongeveer 100 micrometer. </li><li> Start de overname. Vanaf dit punt automatiseren alles; de bewegende sequentie en het spectrum opnemen en opslaan. 40 minuten zijn nodig voor een toewijzing van 10.000 punten (equivalent aan 1 cm 2 100 micrometer resolutie). Hergroeperen alle opgenomen spectra in een zelfde bestand. </li><li> Wanneer finished, neem een ​​tweede foto van het monster slice </li></ol></li><li> Kalibratiemeting </li></ol> Met dezelfde experimentele parameters, het meten van de kalibratie monsters (voor de bereiding meer informatie, zie hoofdstuk 2). Voer een kaart of opnemen 25 spectra (verkregen uit meetlocaties in het middelste gedeelte van de daling) in elk van de kalibratie druppels. 4 LIBS Spectrum Analyse:. Construeren van Chemical Afbeeldingen <ol><li> Noteer alle LIBS spectra uit het weefsel in kaart brengen en plaats ze in de LIBS software analyse. Aftrekken van de basislijn voor elk spectrum en de bouw van de chemische beelden met een relatieve intensiteit schaal met behulp van een valse kleuren. Opmerking: Een algoritme haalt specifieke lijn intensiteiten, zoals Gd, Cu, Na of Ca. </li><li> Voer dezelfde handeling op de spectra gemeten vanaf de geijkte steekproef naar de kalibreringskrommen berekening (verhouding tussen intensiteit en concentratie) mogelijk te maken en te bouwen aquantitative kaart of voor Gd (of ander element van belang). </li><li> Breng de passende behandelingen om de chemische afbeeldingen, zoals interpolatie of afvlakking. Sla de intensiteit of concentratie kaarten in beeld formaat (bitmap). </li></ol>

<ol><li>Smith, M. A., Harris, P. L., Sayre, L. M., Perry, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Iron+accumulation+in+Alzheimer+disease+is+a+source+of+redox-generated+free+radicals%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+of+the+National+Academy+of+Sciences+of+the+United+States+of+America%22%5BJournal%5D)">Iron accumulation in Alzheimer disease is a source of redox-generated free radicals.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 94, 9866-9868 (1997).</li>
<li>Wang, Y., Zhu, S., Weisman, G. A., Gitlin, J. D., Petris, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Conditional+knockout+of+the+Menkes+disease+copper+transporter+demonstrates+its+critical+role+in+embryogenesis%5BTitle%5D)+AND+%22PloS+one%22%5BJournal%5D)">Conditional knockout of the Menkes disease copper transporter demonstrates its critical role in embryogenesis.</a> PloS one. 7, (2012).</li>
<li>Reske-Nielson, E., Lou, H. O., Andersen, P., Vagn-Hansen, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Brain-copper+concentration+in+Menkes%27+disease%5BTitle%5D)+AND+%22Lancet%22%5BJournal%5D)">Brain-copper concentration in Menkes' disease.</a> Lancet. 1, 613 (1973).</li>
<li>Hayashi, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Various+copper+and+iron+overload+patterns+in+the+livers+of+patients+with+Wilson+disease+and+idiopathic+copper+toxicosis%5BTitle%5D)+AND+%22Medical+molecular+morphology%22%5BJournal%5D)">Various copper and iron overload patterns in the livers of patients with Wilson disease and idiopathic copper toxicosis.</a> Medical molecular morphology. 46, (2013).</li>
<li>Lobinski, R., Moulin, C., Ortega, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Imaging+and+speciation+of+trace+elements+in+biological+environment%5BTitle%5D)+AND+%22Biochimie%22%5BJournal%5D)">Imaging and speciation of trace elements in biological environment.</a> Biochimie. 88, 1591-1604 (2006).</li>
<li>Devès, G., Bouhacina, T., Ortega, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((STIM+mass+measurements+for+quantitative+trace+element+analysis+within+biological+samples+and+validation+using+AFM+thickness+measurements%5BTitle%5D)+AND+%22Spectrochimica+Acta+B%22%5BJournal%5D)">STIM mass measurements for quantitative trace element analysis within biological samples and validation using AFM thickness measurements.</a> Spectrochimica Acta B. 59, 1733-1738 (2004).</li>
<li>Twining, B. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Quantifying+trace+elements+in+individual+aquatic+protist+cells+with+a+synchrotron+X-ray+fluorescence+microprobe%5BTitle%5D)+AND+%22Analytical+chemistry%22%5BJournal%5D)">Quantifying trace elements in individual aquatic protist cells with a synchrotron X-ray fluorescence microprobe.</a> Analytical chemistry. 75, 3806-3816 (2003).</li>
<li>Guerquin-Kern, J. L., Wu, T. D., Quintana, C., Croisy, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Progress+in+analytical+imaging+of+the+cell+by+dynamic+secondary+ion+mass+spectrometry+%28SIMS+microscopy%29%5BTitle%5D)+AND+%22Biochimica+et+biophysica+acta%22%5BJournal%5D)">Progress in analytical imaging of the cell by dynamic secondary ion mass spectrometry (SIMS microscopy).</a> Biochimica et biophysica acta. 1724, 228-238 (2005).</li>
<li>Binet, M. R., Ma, R., McLeod, C. W., Poole, R. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Detection+and+characterization+of+zinc-+and+cadmium-binding+proteins+in+Escherichia+coli+by+gel+electrophoresis+and+laser+ablation-inductively+coupled+plasma-mass+spectrometry%5BTitle%5D)+AND+%22Analytical+biochemistry%22%5BJournal%5D)">Detection and characterization of zinc- and cadmium-binding proteins in Escherichia coli by gel electrophoresis and laser ablation-inductively coupled plasma-mass spectrometry.</a> Analytical biochemistry. 318, 30-38 (2003).</li>
<li>Becker, J., Gorbunoff, A., Zoriy, M., Izmer, A., Kayser, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Evidence+of+near-field+laser+ablation+inductively+coupled+plasma+mass+spectrometry+%28NF-LA-ICP-MS%29+at+nanometre+scale+for+elemental+and+isotopic+analysis+on+gels+and+biological+samples%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Anal.+Atom.+Spectrom%22%5BJournal%5D)">Evidence of near-field laser ablation inductively coupled plasma mass spectrometry (NF-LA-ICP-MS) at nanometre scale for elemental and isotopic analysis on gels and biological samples.</a> J. Anal. Atom. Spectrom. 21, 19-25 (2006).</li>
<li>Seeley, E. H., Caprioli, R. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((3D+imaging+by+mass+spectrometry%3A+a+new+frontier%5BTitle%5D)+AND+%22Analytical+chemistry%22%5BJournal%5D)">3D imaging by mass spectrometry: a new frontier.</a> Analytical chemistry. 84, 2105-2110 (2012).</li>
<li>Pornwilard, M. -M., Weiskirchen, R., Gassler, N., Bosserhoff, A. K., Becker, J. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Novel+bioimaging+techniques+of+metals+by+laser+ablation+inductively+coupled+plasma+mass+spectrometry+for+diagnosis+of+fibrotic+and+cirrhotic+liver+disorders%5BTitle%5D)+AND+%22PloS+one%22%5BJournal%5D)">Novel bioimaging techniques of metals by laser ablation inductively coupled plasma mass spectrometry for diagnosis of fibrotic and cirrhotic liver disorders.</a> PloS one. 8, (2013).</li>
<li>Cremers, D. A., Radziemski, L. J. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aCremers%2C+DA+%22Handbook+of+laser-induced+breakdown+spectroscopy%22">Handbook of laser-induced breakdown spectroscopy</a>. , Wiley. (2006).</li>
<li>Miziolek, A. W., Palleschi, V. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aMiziolek%2C+AW+%22Laser-Induced+Breakdown+Spectroscopy%3A+Fundamentals+and+Applications%22">Laser-Induced Breakdown Spectroscopy: Fundamentals and Applications</a>. , (2006).</li>
<li>Motto-Ros, V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mapping+nanoparticles+injected+into+a+biological+tissue+using+laser-induced+breakdown+spectroscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Spectrochimica+Acta+Part+B%22%5BJournal%5D)">Mapping nanoparticles injected into a biological tissue using laser-induced breakdown spectroscopy.</a> Spectrochimica Acta Part B. , (2013).</li>
<li>Motto-Ros, V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mapping+of+native+inorganic+elements+and+injected+nanoparticles+in+a+biological+organ+with+laser-induced+plasma%5BTitle%5D)+AND+%22Applied+Physics+Letters%22%5BJournal%5D)">Mapping of native inorganic elements and injected nanoparticles in a biological organ with laser-induced plasma.</a> Applied Physics Letters. 101, (2012).</li>
<li>Mignot, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+top-down+synthesis+route+to+ultrasmall+multifunctional+Gd-based+silica+nanoparticles+for+theranostic+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Chemistry%22%5BJournal%5D)">A top-down synthesis route to ultrasmall multifunctional Gd-based silica nanoparticles for theranostic applications.</a> Chemistry. 19, 6122-6136 (2013).</li>
<li>Lux, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ultrasmall+rigid+particles+as+multimodal+probes+for+medical+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Angew+Chem+Int+Ed+Engl%22%5BJournal%5D)">Ultrasmall rigid particles as multimodal probes for medical applications.</a> Angew Chem Int Ed Engl. 50, 12299-12303 (2011).</li>
</ol>

De auteurs hebben niets te onthullen.

Toegepast op biologisch monster, deze techniek maakt het mogelijk de chemische beeldvorming, namelijk het in kaart brengen en kwantificeren, van Gd en Si uit geïnjecteerd Gd-gebaseerde nanodeeltjes in verschillende organen. Van de belangrijkste kritische instellingen, de controle laser eigenschappen (golflengte, pulsenergie, focus en stabiliteit) is essentieel voor een nauwkeurige en fijne weefsel ablatie (bijvoorbeeld mapping resolutie) en voor gevoeligheid. Werken bij hoge energie zorgt voor een bete...

De brede ontwikkeling van nanodeeltjes voor biologische toepassingen drong er bij de parallelle verbetering van analytische technieken voor hun kwantificering en beeldvorming in biologische monsters. Meestal zijn de detectie en het in kaart brengen van de nanodeeltjes in organen door fluorescentie of confocale microscopie. Helaas zijn deze methoden vereisen de etikettering van de nanodeeltjes door een nabij-infrarood kleurstof die de biologische verdeling van de nanodeeltjes kunnen wijzigen, in het bijzonder voor zeer kleine nanodeeltjes vanwege de hydrofobe eigenschappen. De detectie van gelabelde nanodeeltjes, en vooral de zeer kleine nanodeeltjes (grootte &lt;10 nm), kan aldus interfereren met hun biologische verdeling op het gehele weegschaal maar ook op de weefsels en cellen niveaus. De ontwikkeling van nieuwe apparaten om nanodeeltjes te detecteren zonder etikettering biedt nieuwe mogelijkheden voor de studie van hun gedrag en kinetiek. Bovendien is de rol van sporenelementen zoals ijzer en koper in de hersenen ziekten eend neurodegeneratieve ziekten zoals Alzheimer 1, Menkes 2,3 of Wilson 4 suggereren het belang bestuderen en lokaliseren deze elementen in weefsels. Verschillende technieken zijn gebruikt om elementaire mapping of microanalyse van verschillende materialen. In hun overzichtsartikel gepubliceerd in 2006, R. Lobinski et al.. Gaf een overzicht van de beschikbare standaard technieken voor elementaire analyse in biologische omgeving, een van de meest uitdagende omgevingen voor analytische wetenschappen 5. De elektronen microprobe, die bestaat uit energie dispersieve röntgen microanalyse in een transmissie elektronenmicroscoop, kan op talrijke studies als het element voldoende concentratie (&gt; 100-1000 ug / g). Lagere detectielimieten te bereiken, zijn de volgende technieken gebruikt: <ul><li> ionenbundel microprobe behulp deeltje geïnduceerde röntgenstraling μ-PIXE (1-10 ug / g) 6 </li><li> synchrotron straling microanalyse μ-SXRF (0,1-1 ug / g) 7 </li><li> secundaire ionen massaspectrometrie SIMS (0,1 ug / g) 8 </li><li> laser ablatie inductief gekoppelde massaspectrometrie LA-ICP-MS (tot 0,01 ug / g) 9,10 </li></ul> De bovengenoemde technieken die micrometrische resolutie zoals weergegeven in tabel 1 onttrokken Lobinski et al.. 3D-reconstructie van seriële 2D onderzoek kan ook worden voorgesteld voor de wederopbouw van diepere weefsels 11. Echter, alle apparaten en systemen vereisen beide gekwalificeerde professionals, matig tot zeer dure apparatuur en langdurige experimenten (meestal meer dan 4 uur voor een 100 urn x 100 urn voor μ-SXRF en 10 mm x 10 mm voor LA-ICP-MS ) 12. In totaal hebben deze eisen te maken elementaire analyse zeer beperkende en onverenigbaar met conventionele optische imaging-systemen,fluorescentie microscopie of niet-lineaire microscopie. Een ander punt dat we hier kunnen noemen is dat de kwantitatieve meting mogelijkheid is nog vrij beperkt en afhankelijk van de beschikbaarheid van matrixgekoppelde laboratorium normen. De verdere veralgemening van het gebruik van elementaire analyse in de industrie processen, geologie, biologie en andere domeinen van de aanvragen zal belangrijke conceptuele en technologische doorbraken te genereren. Het doel van dit manuscript oplossingen voor kwantitatieve elementaire mapping (of elementaire microanalyse) in biologische weefsels voorstellen met een tafelblad instrumentatie volledig compatibel met conventionele optische microscopie. Onze benadering is gebaseerd op de laser-geïnduceerde afbraak spectroscopie (LIBS technologie). In LIBS, wordt een laserpuls gericht op het monster van belang zijn voor de afbraak en vonk van het materiaal te maken. De atomaire straling die in het plasma wordt vervolgens geanalyseerd door een spectrometer en de elementaireTal concentraties kan worden opgehaald met kalibratie metingen vooraf 13,14. De voordelen van LIBS omvatten gevoeligheid (ug / g voor bijna alle elementen), compactheid, zeer eenvoudig monstervoorbereiding, geen contact met het monster, onmiddellijke reactie en nauwkeurig gelokaliseerd (micro) oppervlakteanalyse. De toepassing van weefsel chemische beeldvorming blijft een uitdaging omdat de laser ablatie van weefsel fijn worden geregeld om kaarten te voeren met hoge ruimtelijke resolutie met gevoeligheid in ug / g bereik 15,16. Met een dergelijke oplossing, is de toevoeging van tracers of etikettering agenten niet nodig, die het mogelijk maakt het opsporen van anorganische elementen rechtstreeks in hun eigen omgeving in biologische weefsels. De LIBS instrument ontwikkeld in ons laboratorium heeft een huidige resolutie lager dan 100 urn voor een gevoeligheid voor Gd beneden 35 ug / g, overeenkomend met 0,1 mM 16, waardoorhet in kaart brengen van grote monsters (&gt; 1 cm 2) binnen 30 minuten. Daarnaast zelfgemaakte software vergemakkelijkt de verwerving en exploitatie van de gegevens. Dit instrument wordt gebruikt voor het detecteren, kaart, en kwantificeren van de weefsel verdeling van gadolinium (Gd)-gebaseerde nanodeeltjes 17-18 in de nieren en de tumor monsters van kleine dieren, 1-24 uur na intraveneuze injectie van de deeltjes (grootte &lt;5 nm) . Anorganische elementen, die intrinsiek in een biologisch weefsel, zoals Fe, Ca, Na, en P, zijn ook gedetecteerd en afgebeeld.

<table><tbody><tr><td>Laser nanosecond Nd:YAG</td><td>Quantel</td><td>Brillant</td><td>5 nsec pulsbreedte, golflengte 1.064 nm</td></tr><tr><td>Spectrometer</td><td>Andor Technology</td><td>Shamrock 303</td><td>met 1.200 lijnen/mm geblazed op 300 nm rooster</td></tr><tr><td>Detector ICCD</td><td>Andor Technology</td><td>Istar</td><td>2 nsec temporele resolutie</td></tr><tr><td>LIBS-eenheid</td><td>ILM</td><td></td><td>Huisgemaakte instrumentatie</td></tr><tr><td>Gd-gebaseerde nanodeeltjes</td><td>Nano-H</td><td></td><td>deeltjes</td></tr><tr><td>HEPES</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>H4034</td><td>voor verdunning van deeltjes</td></tr><tr><td>CaCl2</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>21108</td><td>voor verdunning van deeltjes</td></tr><tr><td>NaCl</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>S5886</td><td>voor verdunning van deeltjes</td></tr><tr><td>Muizen</td><td>Charles River</td><td>afhankelijk van dierenfokkerij</td><td></td></tr><tr><td>Isofluraan</td><td>Coveto / Virbac</td><td></td><td>voor anesthesie - Isofluranum</td></tr><tr><td>Isopentaan</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>59060</td><td>om het monster langzaam te bevriezen</td></tr><tr><td>Vloeibare stikstof</td><td>Air Liquide</td><td></td><td>om het isopentaan af te koelen</td></tr><tr><td>Cryostat</td><td>Leica</td><td>CM-3050S</td><td>om de monsters te schuiven</td></tr><tr><td>Petrischalen</td><td>Dutscher</td><td>353004</td><td>om het monster vast te plakken</td></tr></tbody></table>

laser-induced breakdown spectroscopy: een nieuwe aanpak voor de nanodeeltjes&#39;s mapping en kwantificering in orgaanweefsel

Laser-induced Breakdown Spectroscopy: A New Approach for Nanoparticle's Mapping and Quantification in Organ Tissue

Emissie spectroscopie van laser geïnduceerde plasma werd toegepast voor elementaire analyse van biologische monsters. Laser geïnduceerde afbraak spectroscopie (LIBS) uitgevoerd op dunne secties knaagdier weefsels: nieren en tumor, maakt de detectie van anorganische elementen zoals (i) Na, Ca, Cu, Mg, P en Fe, van nature aanwezig in het lichaam en (ii) Si en Gd, geconstateerd na de injectie van gadolinium gebaseerde nanodeeltjes. De dieren werden gedood 1 tot 24 uur na intraveneuze injectie van deeltjes. Een twee-dimensionale scan van het monster uitgevoerd met een gemotoriseerde micrometrische 3D-fase kon de infrarode laserstraal verkennen het oppervlak met een laterale resolutie van minder dan 100 μ m. Kwantitatieve chemische beelden van Gd element in het orgel werden verkregen met sub-mm gevoeligheid. LIBS biedt een eenvoudige en robuuste methode om de distributie van anorganische materialen te bestuderen zonder enige specifieke labelIng. Bovendien, de verenigbaarheid van de setup met standaard optische microscopie benadrukt het potentieel ervan om meerdere beelden van hetzelfde biologisch weefsel te voorzien van verschillende soorten respons: elementair, moleculaire of cellulaire.

Zoals getoond in figuur 1, de straal van een Nd: YAG laser in de fundamentele golflengte van 1064 nm verticaal naar beneden op het weefsel segment werd gefocusseerd door een lens kwarts van 50 mm brandpuntsafstand. De puls energie was 4 mJ en de herhalingsfrequentie 10 Hz. Om het genereren van plasma in lucht te voorkomen, werd de laserbundel gericht om 100 urn onder het oppervlak van het monster. Geen lucht plasma waargenomen bij deze aandoening. Tijdens de experimenten werd het monster bewogen door ee...

Laser-induced afbraak spectroscopie uitgevoerd op dunne orgaan-en tumorweefsel met succes natuurlijke elementen en kunstmatig geïnjecteerd gadolinium (Gd), die met ingang van Gd-gebaseerde nanodeeltjes aangetroffen. Afbeeldingen van chemische elementen bereikt een resolutie van 100 micrometer en kwantitatieve sub-mm gevoeligheid. De verenigbaarheid van de setup met standaard optische microscopie benadrukt het potentieel om meerdere beelden van een zelfde biologisch weefsel te bieden.

Laser-induced Breakdown Spectroscopy: Een nieuwe aanpak voor de nanodeeltjes&#39;s Mapping en kwantificering in orgaanweefsel

Emission spectroscopy of laser-induced plasma was applied to elemental analysis of biological samples. Laser-induced breakdown spectroscopy (LIBS) ...

Het algemene doel van deze procedure is om een eenvoudige en robuuste methode te bieden voor het in kaart brengen en kwantificeren van organische en anorganische elementen in biologisch weefsel met tafelinstrumentatie die volledig compatibel is met conventionele optische microscopie. Dit wordt bereikt door een laserpuls te focussen op het betreffende monster om de afbraak en vonkvorming van het materiaal te initiëren. Het plasma zendt straling uit die vervolgens door een spectrometer wordt geanalyseerd.De tweede stap is het selecteren en identificeren van de spectraallijnen die overeenkomen met de elementen van belang en het scannen van het oppervlak van het monster. Voer vervolgens kalibratiemetingen uit om de elementconcentraties te kunnen bepalen. De laatste stap is het opstellen van de elementaire mapping van het monsterweefsel op basis van alle geregistreerde spectra, met gebruik van een relatieve intensiteit of een concentratieschaal.Uiteindelijk wordt laser-geïnduceerde breedspectrumanalyse gebruikt om de weefseldistributie van diverse elementen aan te tonen zonder enige markering. In vergelijking met andere bestaande methoden, zoals micro-röntgenfluorescentie of massaspectr

laser-induced-breakdown-spectroscopy-new-approach-for-nanoparticle-s

Research

JoVE Journal

Engineering

Techniek

Laser ablatie electrospray ionisatie (LAESI) is een atmosferische druk ionenbron voor massaspectrometrie. In de beeldvorming modus, een mid-infrarood laser peilt naar de verdeling van moleculen over een tissue sectie of een biofilm. Deze techniek biedt een nieuwe aanpak voor de diverse bio-analytische studies onder autochtone experimentele omstandigheden uitgevoerd.

Atmosferische druk moleculaire beeldvorming van biologische weefsels en biofilms door LAESI massaspectrometrie

Source: Hare, D. J., et.al. Imaging Metals in Brain Tissue by Laser Ablation - Inductively Coupled Plasma - Mass Spectrometry (LA-ICP-MS). J. Vis. Exp. (2017)This video demonstrates the use of laser ablation–inductively coupled plasma–mass spectrometry (LA-ICP-MS) to visualize and quantify metal distributions in mouse brain tissue. The protocol involves laser ablation to generate an aerosol of sample particles, ionization of the particles in high-temperature plasma, and mass spectrometry to...

Laser Ablation-Inductively Coupled Plasma-Mass Spectrometry to Visualize Metals in Mouse Brain Tissue

LIBS opsporingsmogelijkheden op grond simulanten werden getest met behulp van een scala aan pulsenergieën en timing parameters. Kalibratiecurves werden gebruikt om detectie en gevoeligheden voor verschillende parameters bepalen. Algemeen de resultaten bleek dat er geen significante vermindering detectiemogelijkheden door minder pulsenergieën en niet-gated detectie.

Afhankelijkheid van Laser-geïnduceerde Breakdown Spectroscopy Resultaten op Pulse Energies en timing parameters met Bodem Simulants

Tijdopgeloste atomaire en moleculaire diatomische soorten worden gemeten met behulp van LIBS. De spectra worden verzameld op verschillende tijdvertragingen na generatie optische analyse plasma met Nd: YAG laser straling en geanalyseerd om elektronendichtheid en de temperatuur afleiden.

Meting en analyse van atomair waterstof en Diatomic Moleculaire AlO, C<sub&gt; 2</sub&gt;, CN, en TiO Spectra Following Laser-induced Optische Breakdown

Het gebruik van energiedispersieve röntgentomografie in de scanning transmissie elektronenmicroscoop om elementaire verdelingen binnen enkele nanodeeltjes in drie dimensies te karakteriseren wordt beschreven.

Energie-dispersieve X-stralen Tomografie voor 3D Elemental kaart brengen van individuele nanodeeltjes

Coherente anti-Stokes Raman scattering (CARS) microscopie gebaseerd op inherente trilling van molecuul obligaties maakt label-free chemisch selectieve live cell imaging. Dit werk toont de uitvoering van een aanvullende microscopietechniek op een standaard multifoton laser scanning microscoop gebaseerd op een femtoseconde Ti: saffier laser en een OPO laser.

Implementatie van een Coherent Anti-Stokes Raman Scattering (CARS) System op een Ti: Sapphire en OPO laser gebaseerde Standard laser scanning microscoop

Lasers worden vaak gebruikt in studies van de cellulaire respons op DNA-schade. Echter, ze genereren lesies waarvan de afstand, frequentie en botsingen met replicatievorken worden zelden gekenmerkt. We beschrijven een benadering die de bepaling van deze parameters laser gelokaliseerde crosslinks tussen de strengen mogelijk maakt.

Single Molecule Analyse van de Laser Gelokaliseerde Psoralen Adducten

Tijdens vacuüm inductie smelten, laser-geïnduceerde verdeling spectroscopie wordt gebruikt om real-time kwantitatieve analyse van de belangrijkste-ingrediënt elementen van een gesmolten legering uit te voeren.

Kwantitatieve analyse van vacuüm inductie smelten door laser-geïnduceerde verdeling spectroscopie

Koolstoffluxen in de cryosfeer worden nauwelijks beoordeeld maar zijn cruciaal voor de klimaatverandering. Hier tonen we een nieuw prototype apparaat dat het fototrofische potentieel in supraglaciale omgevingen vangt op basis van laser-geïnduceerde fluorescentie emissie (L.I.F.E.) technologie met hoge spectrale en ruimtelijke resolutie gegevens onder in situ omstandigheden.

Laser-geïnduceerde fluorescentie emissie (L.I.F.E.) als nieuw niet-invasief hulpmiddel voor in-situ metingen van biomarkers in Cryoferische habitats

Dit artikel presenteert de integratie van een spectrale focusmodule en een dual-output pulslaser, waardoor snelle hyperspectrale beeldvorming van gouden nanodeeltjes en kankercellen mogelijk wordt. Dit werk is bedoeld om de details van multimodale niet-lineaire optische technieken te demonstreren op een standaard laserscanmicroscoop.

Biomoleculaire beeldvorming van cellulaire opname van nanodeeltjes met behulp van multimodale niet-lineaire optische microscopie

Ultrasnelle laserablatie in vloeistof is een nauwkeurige en veelzijdige techniek voor het synthetiseren van nanomaterialen (nanodeeltjes [NP's] en nanostructuren [NS's]) in vloeistof/luchtomgevingen. De laser-geablateerde nanomaterialen kunnen worden gefunctionaliseerd met Raman-actieve moleculen om het Raman-signaal van analyten die op of in de buurt van de NS's/NP's worden geplaatst te versterken.

Ultrasnelle lasergeablateerde nanodeeltjes en nanostructuren voor op het oppervlak verbeterde Raman-verstrooiingsgebaseerde detectietoepassingen

Leer laser-induced breakdown spectroscopie voor elementaire mapping in biologisch weefsel met hoge resolutie. Deze methode detecteert gadolinium-nanodeeltjes en anorganische elementen zonder labelen.

Laser-induced Breakdown Spectroscopy: Een nieuwe aanpak voor de nanodeeltjes's Mapping en kwantificering in orgaanweefsel

Meer video's verkennen