Name: Het analyseren van de Beweging van de Nauplius Artemia salina Door Optical Tracking van Plasmonische Nanodeeltjes (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2014-07-15T14:00:00.000+00:00
Duration: 5 min 52 s
Description: Leer optische tracking van plasmonische nanodeeltjes om bewegingsfrequenties van Artemia salina te analyseren. Deze methode met optische pincetten biedt inzicht in het gedrag van aquatische micro-organismen.

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

Financiële steun van de ERC door de Advanced Investigator Grant HYMEM, door de DFG via de Nanosystems initiatief München (NIM) en via de Sonderforschungsbereich (SFB1032), wordt het project A8 dankbaar erkend. Wij zijn dankbaar voor Dr Alexander Ohlinger, dr. Sol Carretero-Palacios en spa Nedev voor ondersteuning en vruchtbare discussies.

1. Experimentele opstelling <ol><li> Gebruik een up-right microscoop en een donker veld olie condensor met een numerieke apertuur (NA) = 1.2 voor donkere veld verlichting. Gebruik een water immersie objectief met 100X vergroting en een NA = 1.0 voor deeltjesfysica observaties en trapping. Gebruik een lucht objectief met 10x vergroting en een NA = 0,2 tot de beweging van de Nauplius volgen. </li><li> Gebruik een optische pincet setup met een 1064 nm continue golf laser gekoppeld in de up-rechts microscoop. Stel het laservermogen van de optische val 100 mW (gemeten met een vermogensmeter na de doelstelling). </li><li> Gebruik een CMOS high-speed camera of een digitale spiegelreflexcamera (DSLR) camera om de afbeelding op te sporen en het goud deeltje beweging in de optische val en de beweging van de Nauplius. </li><li> Gebruik een notch filter om te voorkomen dat de laser in de camera. </li><li> Gebruik een power meter aan de laser macht na de doelstelling te meten. </li></ol> 2. Monstervoorbereiding </p&gt; <ol><li> Pipet een druppel water (180 pl) op een microscoop glasplaatje en plaats het monster op de donkere veld microscoop. </li><li> Pipetteer een Nauplius van een kleine watertank naar het water druppel. </li><li> Gebruik een 10X lucht doel om de beweging van de Nauplius observeren in de oplossing en registratie van een videostroom. </li><li> Gebruik een gouden nanodeeltjes met een diameter van 60 nm als een detector de vloeiende beweging gegenereerd door de Nauplius observeren. Daarom voeg 5 ul van een sterk verdunde oplossing in het deeltje waterdruppel, zodat ongeveer een deeltje kan worden gezien in het gezichtsveld met een 100X water immersie objectief. </li></ol> 3. Particle Tracking Experiment <ol><li> Trap een gouden nanodeeltjes met de optische pincet. Daarom brengen de 1064 nm trapping laser dicht bij een gouden nanodeeltjes die diffusie in oplossing door het verplaatsen van de microscoop podium. De aantrekkelijke optische krachten trek de gouden nanodeeltjes naar het brandpunt van the laserstraal. De gevangen deeltje is niet meer te diffunderen en nogal behoudt zijn positie. Neem een ​​video-stream van de gevangen nanodeeltjes met de DSLR camera op een frame rate van 50 Hz gedurende 30 sec. </li><li> Schakel de laser van het optische pincet en laat de gouden nanodeeltjes uit de val. </li><li> Gebruik een deeltje volgen programma de positie van het optisch gevangen gouden deeltjes aan elk frame van de videostroom uitlezing. Een snelle Fourier-transformatie (FFT) van xy-positie van het deeltje na verloop van tijd blijkt dat er een frequentiespectrum. LET OP: Hier werd een zelfgeschreven &#39;IGOR PRO&#39; computerprogramma code gebruikt om het deeltje middenpositie in het xy-vlak in de tijd en voor FFT analyse analyseren. </li><li> Als alternatief voor een zelf geschreven IGOR code vrij toegankelijke &#39;Video Spot Tracker &quot;voor het bijhouden van de deeltjes in de video. Gebruik de commerciële software &#39;Origin&#39; om de Fourier transformatie van het bijhouden van gegevens uit te voeren: <ol&gt; <li> Sleep het videobestand naar het geopende programma &#39;Video Spot Tracker&#39;. </li><li> Muis klik op het deeltje te zien in de eerste foto van de video stream en een cirkelvormig gebied van belang verschijnt. </li><li> Kies &quot;symmetrisch&quot; en &quot;optimaliseren&quot; in de command prompt venster om het volgen van het deeltje te optimaliseren. </li><li> Muisklik &quot;logging&quot; in de command prompt venster en kies een map om de gegevens op te slaan. De tracking data wordt opgeslagen als een data-spreadsheet. </li><li> Muisklik &quot;play&quot; op de linkerzijde command prompt venster van de tracking programma en wacht tot alle frames van de video worden geanalyseerd. </li><li> Sluit het programma en open de opgeslagen gegevens spreadsheet met &#39;Origin&#39;. Stel de kolomwaarden als &quot;y 1&quot; en &quot;y 2&quot;. </li><li> Stel de tijd stappen voor elke video frame als &quot;x&quot; in de &#39;Origin&#39; data spreadsheet. </li><li> Mark de x-Positie kolom en voer een FFT door te kiezen voor &quot;Data Analysis&quot; en &quot;FFT&quot; in de command prompt venster. Herhaal stappen voor de kolom y-positie. </li><li> Zet de amplitudes van de berekende FFT signaal in x-en y-richting ten opzichte van de frequentie. </li></ol></li></ol> 4. Numerical Simulation <ol><li> Bereken de polariseerbaarheid α van 60 nm goud deeltjes met het computerprogramma &quot;Mathematica&quot;. <ol><li> Met vergelijking (1) de polariseerbaarheid berekenen volgens Kuwata et al. 16.: <img alt="Vergelijking 1" fo:content-width="3in" src="/files/ftp_upload/51502/51502eq1.jpg" width="300" /> (1) </li><li> Definieer de volgende drie parameters in de programmacode: de golflengte-afhankelijke complexe diëlektrische functie van goud deeltje, de nanodeeltjes radius en de brekingsindex van het omringende medium. </li></ol></li><li> Met de beschrijving van de electric veldverdeling van een gefocusseerde Gaussische bundel volgens Agayan et al. 17 de optische krachten op een 60 nm goud deeltje berekend.: <img alt="Vergelijking 2" fo:content-width="4in" src="/files/ftp_upload/51502/51502eq2.jpg" width="500" /> (2) <ol><li> . Gebruik vergelijkingen (3) - (6) vanaf Agayan et al. 17 zowel berekenen het verloop en verstrooiing krachten op het deeltje: <img alt="Vergelijking 3" fo:content-width="3.5in" src="/files/ftp_upload/51502/51502eq3.jpg" width="350" /> (3) <img alt="Vergelijking 4" fo:content-width="3in" src="/files/ftp_upload/51502/51502eq4.jpg" width="300" /> (4) <img alt="Vergelijking 5" fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/51502/51502eq5.jpg" width="500" /> (5) <img alt="Vergelijking 6" fo:content-width="3in" src="/files/ftp_upload/51502/51502eq6.jpg" width="300" /> (6) </li><li> In de programmacode, definieer de parameters voor het laservermogen, de numerieke apertuur van de oOEL en het complex polariseerbaarheid van de nanodeeltjes. </li><li> Kortom het verloop kracht en de verstrooiing kracht om de totale optische kracht die op het goud deeltje in een optische val te berekenen. </li></ol></li><li> De simulatie door tegelijkertijd op &quot;Control&quot; en &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>

De auteurs verklaren dat zij geen concurrerende financiële belangen.

Donkerveld microscopie is een krachtig hulpmiddel voor het visualiseren goud nanodeeltjes met afmetingen onder het optische diffractie limiet, omdat het gedeelte verstrooiingsdoorsnede van de metaal nanodeeltjes hun geometrische dwarsdoorsnede (vgl. figuur 2A) 18 overschrijdt. In een pincet opstart, deze benadering ook te onderscheiden indien slechts een enkele of meerdere gouden nanodeeltjes worden gevangen door de laserbundel omdat plasmon koppeling tussen de deeltjes veroorzaakt een roodve...

Beoordeling van de waterkwaliteit op basis van chemische en biologische indicatoren is van fundamenteel belang om inzicht te krijgen over de toestand en milieuomstandigheden van een aquatisch ecosysteem 1-3 winnen. Klassieke methoden voor de chemische water analyse zijn gebaseerd op de organoleptische eigenschappen of de bepaling van de fysisch-chemische parameters. Biologische indicatoren, aan de andere kant, zijn diersoorten waarvan de aanwezigheid en de levensvatbaarheid inzicht bieden in de milieu-omstandigheden en het effect van verontreinigende stoffen voor een ecosysteem dat ze zich voordoen binnen Typische voorbeelden voor bio-indicatoren zijn Copepods, een groep van kleine water schaaldieren, dat kan te vinden in bijna elke waterhabitat 4,5. Het observeren van de activiteit en de levensvatbaarheid van deze soorten uit een watermonster kan dus worden gebruikt om informatie over de algemene voorwaarden van een ecosysteem 5 te verkrijgen. De larven van Copepods, die Nauplii worden genoemd, gebruiken ritmische slagen van hun antennes (elk larve heeft drie paar appendages aan het hoofd regio) om te zwemmen in water 6. De frequentie en intensiteit van deze slagen is daardoor een directe indicator van de leeftijd, conditie en milieuomstandigheden van het dier 7-10. Alle onderzoeken op deze specimens worden meestal gedaan met een microscoop door het observeren en de antenne slagen van de Nauplii tellen direct. Door hun grootte (~ 100-500 um) 11 Dit vereist vaak metingen, een voor een of een Nauplius bevestigen aan een substraat. Hier tonen we een nieuwe aanpak om de activiteit van Copepod larven nemen in watermonsters met behulp van een optisch gevangen gouden nanodeeltjes als een ultra-detektor. Optische pincetten worden doorgaans gebruikt door vele groepen als een fijne experimentele tool om krachten toe te passen of te meten tussen de moleculen tot aan de piconewton bereik 12-14. Meer recent heeft de toepassingsmogelijkheden voor optische pincetten uitgebreid akoestische trillingen waarnemen en oplossennt schommelingen in vloeibare media door het toezicht op de beweging van nano-en micropartikels die zijn opgesloten in een optische val 15. Deeltjes die worden ondergedompeld in een vloeistof worden onderworpen aan Brownse beweging. Binnen een optische val, maar deze beweging wordt gedeeltelijk gedempt door een sterke laser geïnduceerde gradiënt kracht. Derhalve kan de stijfheid van de optische val en de lokalisatie van het deeltje in de focus van de laserbundel worden afgestemd door het laservermogen. Tegelijkertijd is het mogelijk om kenmerken trapping potentieel gezien en interacties van moleculen met het deeltje analyseren monitoring van de tijd-afhankelijke deeltjes beweging in de val. Deze aanpak maakt het mogelijk op te halen de frequentie, de intensiteit en de richting van de vloeibare beweging die wordt gegenereerd door een bewegend object in vloeibare omgeving. We demonstreren hoe dit algemene idee kan worden toegepast op een frequentiespectrum van de beweging van een individuele Nauplius verkrijgen zonder de eisdirect bemoeien met het monster. Deze experimentele benadering introduceert een nieuw algemeen concept voor de waarneming van de beweeglijke gedrag van levende exemplaren in een zeer gevoelige manier. Voor opmerkingen over bio-indicator soorten, kan dit de huidige methodologie voor water analyse uit te breiden en kan worden toegepast op gegevens over de gezondheid en de integriteit van aquatische ecosystemen te krijgen.

<table><tbody><tr><td>Microscope Zeiss Axio Scope.A1</td><td>Carl Zeiss</td><td>490035-0012-000</td><td>dark field illumination</td></tr><tr><td>Water objective Achroplan</td><td>Carl Zeiss</td><td>440087</td><td>100X vergroting, NA = 1.0</td></tr><tr><td>Air objective Epiplan</td><td>Carl Zeiss</td><td>442934</td><td>10X vergroting, NA = 0.2</td></tr><tr><td>Dark field oliecondensor</td><td>Carl Zeiss</td><td>445323</td><td>NA = 1.2</td></tr><tr><td>Cobolt Rumba CW 1,064 nm DPSSL</td><td>Cobolt</td><td>1064-05-01-2000-500</td><td>1,064 nm, CW, &lambda; = 1,064 nm, 2 Watt, TEM00</td></tr><tr><td>Straalvergroter</td><td>Edmund Optics</td><td></td><td>Artikelnr. 1064 2-8X 64414</td></tr><tr><td>High Speed Camera Dimax HD</td><td>PCO. Germany</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Color Camera Canon EOS 500 D&nbsp;</td><td>Canon</td><td></td><td>FAQ-ID: 8201395700</td></tr><tr><td>Notch filter StopLine 532/1064</td><td>Semrock</td><td>A11149-711265</td><td>Artikelnr. NF01-532U</td></tr><tr><td>Water&nbsp;</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Nauplius Artemia salina</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Goud colloid</td><td>BBInternational</td><td>Batch 13741&nbsp;</td><td>Diameter 60 nm</td></tr><tr><td>MQMie Version 3.2&nbsp;</td><td>Dr. Michael Quinten</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Mathematica 8.0</td><td>Wolfram</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Comsol Multiphysics 4.0&nbsp;</td><td>COMSOL, Inc.</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

het analyseren van de beweging van de nauplius &#39;<em&gt; artemia salina</em&gt; &#39;door optical tracking van plasmonische nanodeeltjes

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

We laten zien hoe een optisch pincet een gevoelig instrument om de vloeibare trillingen opgewekt door de beweging van kleine levende organismen te analyseren kunnen voorzien. Een gouden nanodeeltjes bezit van een optische pincet wordt gebruikt als een sensor om de ritmische beweging van een Nauplius larve (Artemia salina) kwantificeren in een watermonster. Dit wordt bereikt door een tijdsafhankelijke verplaatsing van de gevangen nanodeeltjes als gevolg van de Nauplius activiteit. Een Fourier analyse van de positie van de nanodeeltjes geeft dan een frequentiespectrum dat is kenmerkend voor de beweging van de waargenomen soorten. Dit experiment toont het vermogen van deze methode te meten en karakteriseren van de activiteit van kleine aquatische larven zonder de noodzaak om direct waarnemen en informatie over de positie van de larven opzichte van de gevangen deeltjes te verkrijgen. In totaal kan deze benadering een inzicht in de vitaliteit van bepaalde soorten gevonden in een aquatisch e gevencosystem en kon het bereik van conventionele methoden voor het analyseren van watermonsters uit te breiden.

Een schematische weergave van de experimentele opstelling wordt getoond in figuur 1A. Een donkerveld configuratie moet optisch detecteren van de verplaatsing van een 60 nm goud deeltje in een optische val 15. De golflengte van 1064 nm voor het vangen laser wordt gekozen om een stabiele opsluiting van de detector gouddeeltje 12,14 waarborgen. Een bundeldeler in de microscoop wordt gebruikt om de vangst bundel zich door het objektiefstelsel en een notch filter voorkomt de trapping la...

We maken gebruik van optische tracking van plasmonische nanodeeltjes om sonde en karakteriseren de frequentie bewegingen van het water levende organismen.

Het analyseren van de Beweging van de Nauplius &#39;<em&gt; Artemia salina</em&gt; &#39;Door Optical Tracking van Plasmonische Nanodeeltjes

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

Het algemene doel van deze procedure is om de bewegingsfrequenties van een aquatisch micro-organisme te analyseren met behulp van een optisch gevangen plasmonisch nanodeeltje. Dit wordt bereikt door eerst OPIS-larven in water te observeren onder een microscoop, uitgerust met een optische pincet en een camera. De tweede stap is het toevoegen van goudnanodeeltjes met een diameter van 16 nanometer aan de OPIS-omgeving.Vervolgens wordt de optische pincet gebruikt om een enkel goudnanodeeltje nabij de NOI's te vangen. De laatste stap is het observeren van de diffusie van het gevangen nanodeeltje terwijl dit wordt beïnvloed door de beweging van de Nous. Videodata worden vastgelegd en geanalyseerd met particle-trackingsoftware.Uiteindelijk wordt de tijdsafhankelijke positie van de nanodeeltjes getransformeerd naar de Fourierruimte om de bewegingsfrequenties van de nozzles te extraheren. Het belangrijkste voordeel van deze techniek ten opzichte van bestaande methoden zoals conventionele microscopie, is dat vloeistofvibraties worden geanalyseerd, waardoor deze methode niet beperkt wordt door de optische resolutie. Deze methode kan helpen bij het beantwoorden van kernvragen binnen de milieukunde, zoals de wateranalyse van Socratische ecosystemen.Begin met het klaarmaken van een rechtopstaande microscoop die is uitgerust voor donkerveldinstrumening. Voorzie de microscoop van zowel een waterimmersie- als een luchtobjectief. Koppel daarnaast een continugolvende optische pincet van 1064 nanometer aan de microscoop.Monteer vervolgens een camera met een notchfilter bij 1064 nanometer om gouddeeltjes en de beweging van de opus te detecteren en in beeld te brengen. Gebruik een vermogensmeter na het objectief om het laservermogen in te stellen op 1000 milliwatt. Schakel de laser uit tot deze nodig is.De monstervoorbereiding begint met het pipetteren van een waterdruppel van 180 microliters op een objectglas. Plaats op dit punt het monster op de donkerveldmicroscoop en pipetteer OPIS uit een watertank. Breng dit over naar de waterdruppel.Selecteer het 10x luchtobjectief. Observeer de beweging van de OPIS in de oplossing en neem een videostream van tien seconden op met 25 frames per seconde. Wanneer dit is voltooid, bereid dan de volgende stap voor.Verdun één deel stockoplossing van goudnanodeeltjes met een diameter van 60 nanometer in 100 delen water. Keer terug naar de microscoop en meet vijf microliters van de oplossing af. Voeg dit met opus toe aan de waterdruppel.Wanneer u klaar bent, schakelt u over naar een 100 x waterimmersie-objectief. Om de waterdruppel te bekijken, gaat u verder wanneer er ongeveer één goudnanodeeltje in het gezichtsveld te zien is. Om een deeltje te vangen, schakelt u de laser van de optische pincet in en observeert u de druppel.Verplaats de microscoopplaat om de laserstraal dicht bij een goudnanodeeltje te brengen. Het deeltje zal naar het brandpunt van de laserstraal worden aangetrokken en zal stoppen met diffunderen. Neem gedurende 30 seconden een video op van het gevangen nanodeeltje met 50 beelden per seconde en schakel de laser van de optische pincet uit om het deeltje uit de val te laten ontsnappen.De volgende stap is om de video op een computer te analyseren. Gebruik particle tracking-software om de XY-positie van het deeltje als functie van de tijd te bepalen, en bepaal het frequenciespectrum met een snelle Fourier-transformatie van deze gegevens. Deze grafiek toont de XY-verplaatsing van een gevangen goudnanodeeltje, dat enkel onderhevig is aan brownse beweging.De distributie is Gaussiaans. Na het toevoegen van een OIS aan het water verandert de XY-verplaatsing van het deeltje als gevolg van vloeistofvibraties. De microfluïdische stroming die door het dier wordt gegenereerd, veroorzaakt een frequentieafhankelijke vervorming in de Y-richting.Deze plots tonen de frequenciespectra in de x- en y-richting in het zwart, een referentiespectrum voor een optisch gevangen deeltje dat zich niet in de aanwezigheid van een opis bevindt. De rode curven tonen de spectra van een gevangen deeltje met een zwemmende opis. Het spectrum in de X-richting vertoont geen sterk signaal vanwege de positie van de OPIS ten opzichte van het gevangen deeltje.De stroming is hoofdzakelijk in de Y-richting, zoals aangegeven in het inzetstuk. Het spectrum in de Y-richting, opgenomen met de zwemknoppen, vertoont een respons. De brede frequentierespons in de meting is consistent met de motiliteit van het organisme, zoals bijvoorbeeld de beweging van de hoofdantenne of andere lichaamsdelen.Frequentiemaxima. Over alle metingen heen bleken deze tussen 3,0 en 7,2 hertz te liggen, wat in goede overeenstemming is met direct waargenomen frequenties. Eenmaal beheerst, kan deze techniek in minder dan 30 minuten worden uitgevoerd indien deze correct wordt uitgevoerd.Tijdens het uitvoeren van deze procedure is het belangrijk om ervoor te zorgen dat het goudnanodeeltje stabiel driedimensionaal wordt gevangen met behulp van optische krachten.

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

Research

JoVE Journal

Engineering

Techniek

Plasmonische pincet en fotonische kristal nanostructuren worden getoond om nuttige verbeteringen te produceren in de efficiëntie en de oriëntatie controle van optisch trapping micro-en nano-deeltjes.

Gebruik van plasmonische en fotonisch kristal nanostructuren voor Enhanced micro-en nanodeeltjes Manipulatie

We hebben een video-rate volgen microscoop systeem dat kan opnemen en te...

C. elegans Tracking en Behavioral Measurement

Microscopische organismen zoals de vrij-zwemmen...

Kwantitatieve Locomotion Studie van Vrij Zwemmen micro-organismen met behulp van laser diffractie

De volgende setup aanpak gegevens low power optische vangen van diëlektrische nanodeeltjes door middel van een dubbel-nanohole in metaal film.

Optische overvullen van nanodeeltjes

Een microchip fabricageproces dat plasmonische pincet opgenomen wordt hier gepresenteerd. De microchip maakt het afbeelden van een gevangen deeltje trapping maximale krachten meten.

Plasmonische Trapping en het vrijkomen van nanodeeltjes in een Monitoring Milieu

Beschrijven we een procedure voor het optisch overvullen van micro-deeltjes in nanoplasmonic optische lattice.

Overlapping van Micro-deeltjes in Nanoplasmonic optische Lattice

Deze gegevens van het protocol, de bouw en de exploitatie van een real-time 3D één deeltje tracking Microscoop staat tracking nanoschaal fluorescerende probes hoge diffusive snelheden en lage foton graaf tarieven.

Een Protocol voor Real-time 3D één deeltje Tracking

Hier presenteren we een protocol om de dieren individueel te volgen gedurende een lange periode van tijd. Het maakt gebruik van computervisie methoden voor het identificeren van een reeks tags die handmatig gebouwd met behulp van een groep van kreeften als case-studie, tegelijkertijd het verstrekken van informatie over het huis, manipuleren en markeer de kreeften.

Op lange termijn Video-Tracking van Cohoused waterdieren: een Case studie van de dagelijkse motorische activiteit van de langoustines (Nephrops norvegicus)

Hier presenteren we methoden voor high-throughput onderzoek naar een reeks van de Mexicaanse cavefish gedrag en vitale kleuring van een mechanosensory systeem. Deze methoden maken gebruik van vrije-software en op maat gemaakte scripts, bieden een praktische en kosteneffectieve methode voor de studie van gedrag.

Gedrags Tracking en Neuromast beeldvorming van Mexicaanse Cavefish

Hier tonen we het gebruik van traditionele donkerveldmicroscopie om de dynamiek van gouden nanorods (AuNRs) op celmembraan te monitoren. De locatie en oriëntatie van enkele AuNR's worden gedetecteerd met behulp van ImageJ en MATLAB, en de diffusieve toestanden van AuNR's worden gekenmerkt door analyse van het volgen van afzonderlijke deeltjes.

Diffusional Dynamics of Gold Nanorods visualiseren op celmembraan met behulp van Single Nanoparticle Darkfield Microscopy

Plasmonische nanopincetten gebruiken gelokaliseerde oppervlakteplasmonresonantie in gouden nanostructuren om afzonderlijke nanodeeltjes, waaronder eiwitten, op te vangen in een optisch veld op nanometerschaal. Veranderingen in het verstrooide signaal onthullen de aanwezigheid van eiwitten en de conformationele dynamiek, waardoor monitoring mogelijk is zonder fluorofoormodificaties of oppervlaktetethering.

Monitoring van conformationele dynamica van enkelvoudige ongemodificeerde eiwitten met behulp van plasmonische nanopincetten

Leer optische tracking van plasmonische nanodeeltjes om bewegingsfrequenties van Artemia salina te analyseren. Deze methode met optische pincetten biedt inzicht in het gedrag van aquatische micro-organismen.

Het analyseren van de Beweging van de Nauplius '

Meer video's verkennen