Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.

Artykuł metodologiczny

Pomiar ewolucji w czasie materiałów w nanoskali z zatrzymanym przepływem i rozpraszaniem neutronów pod małym kątem

2.2K wyświetleń

⸱

DOI:

10.3791/62873

⸱

6 sierpnia 2021

 ,  ,  ,  , 
1NIST Center for Neutron Research, National Institute of Standards and Technology, 2Department of Chemistry and Biochemistry, University of Windsor, 3Department of Physics, University of Windsor

W tym artykule

Podsumowanie

Ten protokół przedstawia wykorzystanie środowiska próbek o zatrzymanym przepływie do szybkiego mieszania wielu płynnych roztworów in situ podczas pomiaru rozpraszania neutronów pod małym kątem oraz do badania procesów kinetycznych w skali nanometrowej i drugiej skali czasowej.

Streszczenie

Ten artykuł przedstawia wykorzystanie środowiska próbki SANS (Stopped-flow z małym kątem rozpraszania neutronów) do szybkiego mieszania próbek cieczy i badania nanoskalowych procesów kinetycznych w skalach czasowych od sekund do minut. Środowisko próbek z zatrzymanym przepływem wykorzystuje dostępne na rynku pompy strzykawkowe do mieszania żądanych objętości próbek cieczy, które są następnie wstrzykiwane przez dynamiczny mieszalnik do celi ze szkła kwarcowego w ciągu około 1 s. Akwizycja danych SANS z rozdzielczością czasową jest synchronizowana z mieszaniem próbki, aby śledzić ewolucję nanostruktury w roztworze po wymieszaniu.

Aby jak najefektywniej wykorzystać czas wiązki neutronów, używamy szeregu zaworów wyboru przepływu do automatycznego ładowania, płukania i suszenia komórki między pomiarami, co pozwala na wielokrotne zbieranie danych podczas wielokrotnych wstrzyknięć próbki. Wstrzykiwanie próbek powtarza się do momentu zebrania wystarczających statystyk rozpraszania neutronów. Konfigurację mieszania można zaprogramować tak, aby systematycznie zmieniała warunki w celu pomiaru kinetyki przy różnych proporcjach mieszania, stężeniach próbek, stężeniach dodatków i temperaturach. Minimalna objętość próbki wymagana na wstrzyknięcie wynosi około 150 μl w zależności od długości drogi ogniwa kwarcowego.

Reprezentatywne wyniki przy użyciu tego środowiska próbki z zatrzymanym przepływem są prezentowane dla kinetyki szybkiej wymiany lipidów w obecności dodatku, cyklodekstryny. Pęcherzyki wymieniają lipidy zewnętrzne (zewnętrzne) w ciągu kilku sekund i w pełni wymieniają lipidy zarówno wewnętrzne, jak i zewnętrzne w ciągu kilku godzin. Pomiar kinetyki wymiany lipidów wymaga mieszania in situ w celu uchwycenia szybszych (sekundy) i wolniejszych (minuty) procesów oraz wyodrębnienia stałych szybkości kinetycznej. To samo środowisko próbki można również wykorzystać do badania wymiany molekularnej w innych typach próbek ciekłych, takich jak nanocząstki lipidowe, białka, środki powierzchniowo czynne, polimery, emulsje lub nanocząstki nieorganiczne. Pomiar przemian strukturalnych i kinetyki systemów wymieniających się lub reagujących w nanoskali dostarczy nowych informacji na temat procesów ewoluujących w nanoskali.

Wprowadzenie

Małokątne rozpraszanie neutronów (SANS) zapewnia unikalną metodę pomiaru rozmiarów, kształtów, oddziaływań i organizacji różnych materiałów w skalach długości od ≈1 nm do ≈100 nm1,2,3. Nowoczesne instrumenty, w tym urządzenia do bardzo małokątnego rozpraszania neutronów (VSANS) z lustrami skupiającymi, przesuwają granice pomiarów w stronę jeszcze większych skal długości, aż do ≈1000 nm4,5. Ogólnie rzecz biorąc, unikalny kontrast rozpraszania właściwy dla metod rozpraszania neutronów oferuje szereg zalet w pomiarach ewolucji czasowej struktur nanometrycznych, takich jak agregacja składników w formulacjach farmaceutycznych6, reakcje sieciowania i żelowania w układach polimerowych7,8, krystalizacja białek błonowych in meso9,10, degradacja i rozwijanie się białek11,12 oraz wzrost materiałów na bazie krzemionki13,14,15. Ten unikalny kontrast rozpraszania sprawia, że SANS z rozdzielczością czasową (TR-SANS) stanowi użyteczne uzupełnienie innych pomiarów opartych na metodzie zatrzymanego przepływu (stopped-flow).

Metody mieszania z zatrzymaniem przepływu (stopped-flow) są często stosowane w eksperymentach małokątowego rozpraszania promieni rentgenowskich (SAXS)16,17,18,19,20,21, spektroskopii fluorescencyjnej22,23,24,25,26 oraz rozpraszania światła27,28,29,30,31,32 w celu badania procesów kinetycznych w skalach milisekundowych. Istotną różnicą między SANS a SAXS jest to, że rozpraszanie neutronów jest nieniszczącą techniką charakterystyki, dzięki czemu SANS może być wykorzystywane do pomiaru tej samej próbki przez wiele godzin, a nawet dni, bez powodowania uszkodzeń próbki przez promieniowanie jonizujące, co może mieć miejsce podczas eksperymentów rozpraszania promieni rentgenowskich o wyższym strumieniu33. Ponieważ powtarzane pomiary SANS nie zmieniają struktury chemicznej cząsteczki sondy ani próbki, ewolucję czasową można badać bez efektów takich jak np. fotowybielanie, które może komplikować pomiary kinetyczne opierające się na fluorescencji23,24. Ponadto SANS może być stosowane do pomiaru próbek o wysokim stężeniu i nieprzezroczystych optycznie, które często są trudne do scharakteryzowania za pomocą technik opartych na świetle, takich jak dynamiczne rozpraszanie światła.

Oprócz dostarczania informacji strukturalnych w skali nanometrów, SANS może być wykorzystywany do badania lokalnego składu tych struktur poprzez zmianę kontrastu gęstości długości rozproszenia neutronów. Gęstość długości rozproszenia (SLD) różnych pierwiastków zmienia się w sposób nieprzewidywalny w układzie okresowym oraz różni się dla różnych izotopów tego samego pierwiastka. Powszechnie wykorzystywanym przykładem jest wodór (1H lub H) i deuter (2H lub D), które mają znacznie różne długości rozproszenia neutronów. Dzięki temu materiały bogate w wodór, takie jak surfaktanty, lipidy, białka, RNA, DNA i inne polimery, mogą być odróżniane od deuterowanych rozpuszczalników za pomocą SANS bez znaczącej zmiany właściwości fizycznych układu. Należy jednak zauważyć, że wymiana H/D może wpływać na gęstość, wiązania wodorowe oraz temperatury przejść fazowych w próbce. Niemniej jednak, unikalna czułość SANS na materiały bogate w wodór jest szczególnie użyteczna w badaniach materii miękkiej, gdzie badane próbki wykazują niższy kontrast rozproszenia i słabszy sygnał w technikach opartych na promieniowaniu rentgenowskim, takich jak SAXS. Podstawienie izotopowe czyni SANS potężnym narzędziem do badania kinetyki wymiany molekularnej w materiałach bogatych w wodór poprzez proste mieszanie cząsteczek znakowanych H i D. Podstawienie izotopowe jest szczególnie przydatne w układach, w których rozbudowane barwniki fluorescencyjne są większe niż badane cząsteczki surfaktantów lub lipidów i mogą wpływać na kinetykę wymiany34,35.

Pomiary SANS z rozdzielczością czasową są korzystne, ponieważ mierzona intensywność jest funkcją czasu, skali długości i kontrastu SLD. W związku z tym eksperymenty TR-SANS mogą być projektowane w celu badania zależnych od czasu zmian w rozkładach przestrzennych i składach próbek. Te unikalne zalety SANS doprowadziły do istotnych spostrzeżeń na temat procesów kinetycznych w wielu układach materiałów miękkich, takich jak surfaktanty36,37,38, emulsje39,40,41, lipidy34,42,43,44,45,46,47,48,49,50 oraz polimery51,52,53,54,55,56,57,58,59,60,61,62. Większość badań TR-SANS koncentrowała się na skalach czasowych od minut do godzin. Jednak wiele interesujących procesów kinetycznych zachodzi w skali sekundowej i jest niezbędnych do zrozumienia podstawowych mechanizmów. Rejestracja tych wczesnych punktów czasowych wymaga szybkiego mieszania i pomiaru roztworów in situ, w których mieszanie jest zsynchronizowane z gromadzeniem danych podczas eksperymentów z rozpraszaniem światła w układzie stopped-flow27,28,29,30,31,32, fluorescencji22,23,24,25,26 oraz promieniowania rentgenowskiego16,17,18,19,20,21. Niniejsza praca opisuje zastosowanie środowiska próbek zaprojektowanego do szybkiego mieszania wielu próbek ciekłych i wstrzykiwania mieszaniny do kwarcowej celi pomiarowej dla TR-SANS. Urządzenie do mieszania jest adaptacją niedawno opracowanego urządzenia capillary rheoSANS63 i wykorzystuje wiele pomp strzykawkowych oraz zaworów do kontrolowania mieszania próbek i automatyzacji czyszczenia celi. Dzięki połączeniu pomp strzykawkowych z serią zaworów selekcyjnych przepływu, wiele strumieni wlotowych może być wielokrotnie mieszanych, mierzonych, płukanych i osuszanych, co ułatwia pomiary TR-SANS w skali sekundowej.

Obecna procedura zakłada, że próbki będące przedmiotem analizy zostały zidentyfikowane i przygotowane. Skupiamy się na in situ układ do mieszania oraz metody zbierania danych TR-SANS. Dane z rozpraszania neutronów zebrano przy użyciu instrumentu VSANS w Centrum Badań Neutronowych NIST (NCNR); procedura ta powinna być jednak możliwa do zastosowania na innych instrumentach SANS. Czytelnicy zainteresowani wdrożeniem podobnych protokołów na innych instrumentach SANS powinni skonsultować się z lokalnymi specjalistami ds. instrumentarium w celu ustalenia optymalnej konfiguracji urządzenia, aby zmaksymalizować strumień neutronów w skali długości i skali czasu najbardziej istotnych dla badanych procesów kinetycznych. Przedstawione tutaj dane zostały zebrane przy użyciu konfiguracji „białej wiązki” o wysokim strumieniu na VSANS, aby zmaksymalizować liczbę zliczeń neutronów kosztem rozdzielczości przestrzennej5Pozycjonowano wysuwy detektorów tak, aby obejmowały zakres wektorów rozproszenia (q), 0,005 Å-1 < q < 0,5 Å-1, co odpowiada skalom długości od ≈130 nm do ≈13 nm. Wektor rozproszenia definiuje się jako q = 4π/λ sin (θ/2), gdzie λ oznacza długość fali neutronowej, a θ kąt rozpraszania.

Urządzenie do mieszania z zatrzymaniem przepływu (stopped-flow) wykorzystywane do pomiarów TR-SANS składa się z wielu pomp, strzykawek do płukania, strzykawek na próbki, selektorów przepływu, a także mieszalnika dynamicznego, celi pomiarowej i pojemnika na zmieszaną próbkę, jak pokazano na Rysunku 1. Wszystkie szczelne ścieżki przepływu cieczy znajdują się wewnątrz klimatyzowanej obudowy, która obejmuje strzykawki, zawory, przewody połączeniowe, mieszalnik dynamiczny oraz cele pomiarowe. Do kontroli temperatury wewnątrz obudowy w zakresie od 10 °C do 50 °C z dokładnością do ±1 °C wykorzystywana jest programowalna klimatyzacja termoelektryczna. Należy zauważyć, że część izolacji obudowy została usunięta, aby ukazać elementy robocze urządzenia. Główna obudowa urządzenia mieszającego jest umieszczona na stole translacyjnym na linii wiązki NG3 VSANS w NCNR. Położenie obudowy jest regulowane za pomocą stołu translacyjnego w celu ustawienia celi pomiarowej na drodze wiązki neutronów (żółta przerywana linia).

Układ pneumatycznej pompy strzykawkowej do wzbudzenia optycznego, dynamicznego mieszania i absorpcji neutronów, schemat eksperymentalny.
Rysunek 1: Przykład układu łączącego mieszanie metodą stopped-flow z pomiarami rozpraszania neutronów pod małym kątem na linii wiązki VSANS w Centrum Badań Neutronowych NIST. Układ składa się z czterech pomp strzykawkowych (dwóch strzykawek do płukania rozpuszczalnikiem i dwóch strzykawek do wstrzykiwania próbek), czterech zaworów wyboru pomp, dwóch zaworów wyboru mieszalnika, mieszalnika dynamicznego, przepływowej kuwarcowej komórki oraz pojemnika na zmieszaną próbkę. Neutrony padające ulegają rozproszeniu na zmieszanej próbce umieszczonej w komórce pomiarowej. Do kontrolowania próbki i całego sprzętu w stałej temperaturze służy izolowana obudowa z oknami kwarcowymi i termoelektryczną jednostką klimatyzacyjną. Żółta przerywana linia wskazuje drogę wiązki neutronów. Skala = 10 cm. Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tego rysunku.

Urządzenie przedstawione na Rysunku 1 jest wyposażone w dwie strzykawki do próbek, dwie strzykawki do płukania oraz jedną celę pomiarową. Odpowiednie schematy przepływu dla poszczególnych etapów protokołu zilustrowano na Rysunku 2. Pożądane objętości dwóch różnych próbek są wstrzykiwane do mieszalnika i celi pomiarowej (Rysunek 2A). Po wypełnieniu celi pomiarowej, wlotowy zawór przełączający (ISV) oraz wylotowy zawór przełączający (OSV) zostają zamknięte, aby odizolować celę pomiarową od mieszalnika dynamicznego i zapobiec wstecznej dyfuzji próbki do celi podczas zbierania danych TR-SANS (Rysunek 2B). Przed mieszalnikiem dynamicznym długość przewodów połączeniowych waha się od 10 cm do 1 m i nie wpływa ona na czas opóźnienia mieszania. Jednak połączenia przewodowe pomiędzy mieszalnikiem dynamicznym a celą pomiarową wpływają na czas opóźnienia mieszania oraz wymaganą objętość wstrzykiwanej próbki. Do połączenia mieszalnika dynamicznego, zaworów wyboru mieszalnika (MSV1 i MSV2) oraz zaworów ISV i OSV zastosowano docięte stalowe rurki o średnicy wewnętrznej 0,04 cala (1 mm) i długości 100 mm. Do połączenia zaworów ISV i OSV (lub wylotu mieszalnika dynamicznego) z celą pomiarową użyto rurek fluorowanych o średnicy wewnętrznej 1 mm i długości 115 mm. Całkowita objętość martwa wpływająca na czas opóźnienia mieszania obejmuje objętość martwą mieszalnika (0,15 mL), objętość przewodów pomiędzy wylotem mieszalnika a wlotem celi pomiarowej (0,09 mL) oraz objętość celi pomiarowej (0,16 mL). W tym przykładzie całkowita objętość martwa wynosi 0,4 mL. Wewnętrzne objętości martwe zaworów są pomijalne w porównaniu z objętościami martwymi przewodów, mieszalnika i celi pomiarowej. Na przykład zastosowane zawory wyboru niskociśnieniowe (średnica otworu 0,75 mm) mają objętość martwą około 4 µL, natomiast zawory wyboru wysokociśnieniowe i zawory przełączające (średnica otworu 0,25 mm) mają objętość martwą około 0,5 µL.

Po zakończeniu pomiaru TR-SANS próbka jest wypłukiwana z ogniwa rozpuszczalnikiem, a następnie przez ogniwo jest wielokrotnie przepompowywany rozpuszczalnik płuczący, aby usunąć pozostałości próbki i oczyścić ogniwo pomiarowe (Rycina 2C). Należy pamiętać, że strzykawki do płukania są połączone z większymi zbiornikami z rozpuszczalnikiem (np. wodą i etanolem) za pomocą zaworów wyboru pompy, aby zapewnić dostępność odpowiedniej objętości rozpuszczalnika do czyszczenia ogniwa pomiarowego pomiędzy poszczególnymi pomiarami. Źródła rozpuszczalnika, źródła próbek oraz pojemniki na mieszaniny próbek zawierające ciecze łatwopalne są umieszczone w oddzielnej obudowie, bez urządzeń elektrycznych, aby wyeliminować wszelkie możliwe źródła zapłonu. Ponadto stosuje się nakrętki do butelek z blokadą par, aby zminimalizować emisję łatwopalnych oparów i parowanie rozpuszczalnika. Na koniec ogniwo pomiarowe jest osuszane strumieniem azotu w celu usunięcia pozostałości rozpuszczalnika płuczącego (Rycina 2D). Ciśnienie wlotowego azotu do zaworu wyboru mieszalnika jest regulowane do około 2 bar (0,2 MPa, ciśnienie nadmiarowe) za pomocą ręcznego regulatora ciśnienia zamontowanego na butli z azotem. Gdy ogniwo pomiarowe jest wystarczająco oczyszczone i osuszone, do ogniwa wstrzykiwana jest nowo przygotowana mieszanina próbki w kolejnym cyklu pomiarowym (powtarzając proces mieszania i wstrzykiwania przedstawiony na schemacie przepływu na Rycynie 2A).

Schemat systemu dozowania rozpuszczalników ze strzykawkami, zaworami, spektrometrem; proces chromatografii.
Rycina 2: Przykładowy schemat przepływu z wykorzystaniem jednej kuwety pomiarowej, mieszania dwóch próbek i dwóch rozpuszczalników płuczących do czyszczenia. (A) Mieszanie próbki A (niebieska) i próbki B (czerwona), a następnie przepływ zmieszanej próbki (fioletowa) do kuwety pomiarowej. (B) Podczas zbierania danych stan urządzenia stop-flow, w którym zawory przełączające ISV i OSV są zamknięte, aby odizolować kuwetę pomiarową i zapobiec dyfuzji wstecznej próbki podczas pomiaru. (C) Etapy czyszczenia, w których kuweta pomiarowa jest płukana rozpuszczalnikiem płuczącym z SS1 (zielony) po zakończeniu zbierania danych. (D) Etap suszenia, w którym kuweta pomiarowa jest suszona azotem (pomarańczowy). Skróty: PSV = zawór wyboru pompy; MSV = zawór wyboru mieszalnika; OSV = wylotowy zawór przełączający; ISV = wlotowy zawór przełączający; SS1 = źródło rozpuszczalnika 1; SSA = źródło próbki A; N2 = źródło azotu. Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.

Rysunek 3 przedstawia schematy blokowe dla nieco innej wersji, w której układ mieszania jest skonfigurowany z dwiema oddzielnymi komorami próbkowymi podłączonymi do tych samych zaworów przełączających (Rysunek 3A). Podczas gdy dane TR-SANS są zbierane w komorze próbkowej 1, komora próbkowa 2 jest płukana (Rysunek 3B) i osuszana (Rysunek 3C). Po zakończeniu zbierania danych dla komory próbkowej 1, wlotowy zawór przełączający kieruje nowo zmieszaną próbkę do komory próbkowej 2 w celu zbierania danych (Rysunek 3D). Podczas gdy dane TR-SANS są zbierane w komorze próbkowej 2, komora próbkowa 1 jest płukana i osuszana (Rysunek 3E). Ten naprzemienny, równoległy proces między dwiema komorami próbkowymi minimalizuje czas pomiędzy kolejnymi wtryskami próbek i maksymalizuje wykorzystanie czasu wiązki neutronów.

Schemat układu przepływowego do oczyszczania białek z wykorzystaniem dwóch zestawów zaworów, przedstawiający różne stany.
Rysunek 3: Przykładowy schemat przepływu z wykorzystaniem dwóch komór pomiarowych, mieszania dwóch próbek i dwóch rozpuszczalników płuczących do czyszczenia. (A) Mieszanie próbki A (niebieska) i próbki B (czerwona), a następnie przepływ zmieszanej próbki (fioletowa) do komory pomiarowej 1. (B) Stan urządzenia stopped-flow podczas zbierania danych z komory pomiarowej 1, podczas gdy komora pomiarowa 2 jest płukana rozpuszczalnikiem z SS1 (zielony). (C) Stan urządzenia stopped-flow podczas zbierania danych z komory pomiarowej 1, podczas gdy komora pomiarowa 2 jest suszona azotem (pomarańczowy). (D) Po zakończeniu zbierania danych z komory pomiarowej 1 nowa próbka (fioletowa) jest natychmiast mieszana i wprowadzana do komory pomiarowej 2. (E) Stan urządzenia stopped-flow podczas zbierania danych z komory pomiarowej 2, podczas gdy komora pomiarowa 1 jest płukana rozpuszczalnikiem z SS1 (zielony). Podczas pomiaru w jednej komórze pomiarowej, druga komora jest czyszczona i suszona. Proces pomiaru stopped-flow odbywa się naprzemiennie między dwiema komorami pomiarowymi, aby zminimalizować czas między kolejnymi wtryskami zmieszanych próbek. Skróty: PSV = zawór wyboru pompy; MSV = zawór wyboru mieszadła; OSV = zawór przełączający wylotowy; ISV = zawór przełączający wlotowy; SS1 = źródło rozpuszczalnika 1; SSA = źródło próbki A; N2 = źródło azotu. Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tego rysunku.

Poniżej opisano protokół krok po kroku dotyczący podłączania pomp i linii przewodów, odpowietrzania systemu, płukania i suszenia komórki próbki oraz wstrzykiwania zmieszanej próbki. Choć dla uproszczenia zaprezentowano konfigurację z jedną komórką (Rysunek 2), elastyczna modułowa budowa, protokół i skrypty mogą zostać łatwo zmodyfikowane w celu zastosowania większej liczby pomp strzykawkowych, zaworów, mieszalników lub innych konfiguracji komórek próbki, takich jak konfiguracja z dwiema komórkami pokazana na Rysunku 3. Reprezentatywne surowe dane dotyczące szybkości zliczania neutronów, zebrane podczas cykli mieszania i wtryskiwania czyszczącego, przedstawiono na Rysunku 4, natomiast kinetykę wymiany lipidów mierzoną w 3 różnych temperaturach oraz wyekstrahowaną znormalizowaną intensywność rozproszonego promieniowania odpowiadającą frakcji wymienionych lipidów przedstawiono odpowiednio na Rysunku 5 i Rysunku 6.

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Protokół

1. Ustaw i zainicjuj system zatrzymanego przepływu.

  1. Włącz wszystkie zasilacze pomp i mieszalniki dynamiczne za pomocą wyłącznika zasilania.
  2. Zainicjuj wszystkie pompy i zawory w graficznym interfejsie użytkownika (GUI) sterowania systemem zatrzymanego przepływu, wprowadzając ścieżkę konfiguracji urządzenia i używając poleceń bus=qmixbus. Bus(), bus.open(), bus.start(), pump=qmixpump. Pump(), pump.enable() i valve=ViciMultiposSelector() (zobacz przykładowy kod inicjacyjny dostępny w internetowym repozytorium open source64).
  3. Skalibrować pompy przed podłączeniem strzykawek za pomocą polecenia pump.calibrate().
  4. Upewnij się, że zawory zostały zainicjowane i przejdź do właściwego portu wyboru na polecenie za pomocą poleceń valve.setPort() i valve.getPort().
  5. Przypisz typ strzykawki, który ma być używany dla każdej pompy, za pomocą polecenia pump.set_syringe_param(A, B), w którym A to średnica wewnętrzna cylindra strzykawki (mm), a B to maksymalna odległość skoku tłoka strzykawki (mm).
  6. Podłączyć strzykawki z próbką do pomp strzykawkowych.
    1. Po upewnieniu się, że pompy zostały skalibrowane, przykręcić czyste cylindry strzykawek do przyłącza w górnej części pompy (głowica do montażu strzykawki).
    2. W przypadku używania szklanych strzykawek należy upewnić się, że głowica mocująca strzykawkę jest poluzowana przed dozowaniem objętości napełniania, aby szklana strzykawka nie pękła z powodu nadmiernej siły działającej na tłok strzykawki.
    3. Przykręcić tłok strzykawki do przyłącza w dolnej części pompy (końcówka mocowania strzykawki).
    4. Po podłączeniu cylindra strzykawki i tłoka strzykawki do pompy, należy dozować objętość napełnienia typu strzykawki za pomocą polecenia pump.empty(), który przesuwa tłok strzykawki do górnej części cylindra strzykawki.
    5. W przypadku używania szklanych strzykawek należy dokręcić głowicę mocującą strzykawkę po ustaniu ruchu tłoka.
  7. Podłącz rurkę do źródeł próbki i rozpuszczalnika, strzykawek, zaworów, mikserów, komórek próbki i pojemnika na zmieszaną próbkę.
    1. Podłączyć rurkę pompy strzykawkowej do zaworów wyboru pompy.
    2. Podłącz rurkę zaworu wyboru pompy do źródeł próbek.
    3. Podłączyć rurkę zaworu wyboru pompy do źródeł rozpuszczalnika płuczącego.
    4. Podłączyć rurkę zaworu wyboru pompy do rurki zaworu rozdzielczego mieszalnika.
    5. Podłączyć rurkę zaworu rozdzielczego mieszalnika do źródła azotu.
    6. Podłączyć rurkę zaworu rozdzielczego mieszalnika do wlotów mieszalnika.
    7. Podłączyć wylot mieszacza do zaworu przełączającego wlot.
    8. Podłącz zawór przełącznika wlotowego do wlotu komory próbki.
    9. Podłączyć wylot celi pomiarowej do zaworu przełączającego wylot.
    10. Podłączyć zawór przełączający wylot do pojemnika na zmieszaną próbkę.
  8. Zdefiniuj wszystkie wykonane połączenia przewodów i zaworów (krok 1.7) w graficznym interfejsie użytkownika sterowania systemem zatrzymanego przepływu, wpisując odpowiednie numery portów, połączenia wykonane z każdym zaworem (zobacz przykładowy kod sterujący w internetowym repozytorium open source64).
  9. Obliczyć pustą objętość rurki między wlotem mieszalnika a wylotem celi próbki, która określa minimalną ilość próbki potrzebną do wypełnienia celi próbki dla każdego pomiaru.

2. Załaduj próbkę.

  1. Ustaw żądaną objętość napełnienia próbki i objętość napełnienia rozpuszczalnikiem w graficznym interfejsie użytkownika systemu sterowania z zatrzymanym przepływem, wpisując żądane liczby (patrz przykładowy kod sterujący w internetowym repozytorium typu open source64).
  2. Użyj komendy pump.aspirate(), aby pobrać (przystrzeć) żądane objętości próbki i rozpuszczalnika ze źródeł do strzykawek z próbkami przez zawory wyboru pompy.
    UWAGA: Podczas pierwszego ładowania pustej strzykawki, w górnej części strzykawki będzie obecne powietrze, które należy oczyścić, aby zalać system próbką i rozpuszczalnikiem w kroku 3.

3. Zalej system.

  1. Użyj polecenia pump.dispense(), aby wypchnąć (dozować) całe powietrze ze strzykawek, przewodów rurowych i zaworów. Upewnij się, że z każdej strzykawki dozowana jest wystarczająca ilość płynu, aby całkowicie usunąć całe powietrze ze strzykawek, przewodów i zaworów. Jeśli wewnątrz rurki widoczne są pęcherzyki powietrza, kontynuuj dozowanie rozpuszczalnika lub próbki, aż pęcherzyki zostaną usunięte.
  2. Po usunięciu powietrza z systemu należy wykonać co najmniej jedną procedurę wstrzykiwania i płukania próbki (bez zbierania danych dotyczących rozpraszania neutronów).
    1. Kliknij, aby zaznaczyć komórkę z etykietą Rozpocznij eksperyment mieszania w kontrolnym graficznym interfejsie użytkownika.
    2. Gdy ta komórka jest aktywnie zaznaczona, kliknij przycisk Uruchom (prawy trójkąt) znajdujący się w górnej części graficznego interfejsu użytkownika sterowania lub naciśnij jednocześnie Shift i Enter na klawiaturze.
    3. Sprawdź wzrokowo celę próbki, aby upewnić się, że nie ma w niej pęcherzyków powietrza.
      1. Jeśli obecne są pęcherzyki powietrza, powtórz kroki protokołu 3.1 i 3.2, aby dalej usunąć powietrze z przewodów rurowych.
      2. Jeśli pęcherzyki powietrza nie są obecne w komorze próbki, przejdź do kroku 4, aby zdefiniować pozostałe kroki protokołu eksperymentu.

4. Zdefiniuj protokół mieszania z zatrzymanym przepływem w skrypcie programu (zobacz przykład kodu w internetowym repozytorium open-source64).

  1. Wprowadź nastawę temperatury programowalnego klimatyzatora (AC), który kontroluje temperaturę izolowanej obudowy otaczającej urządzenie z zatrzymanym przepływem.
    1. Przytrzymując przycisk gwiazdki na jednostce sterującej klimatyzacją, naciśnij strzałki w górę iw dół, aby zmienić temperaturę zadaną. Alternatywnie wpisz żądaną nastawę temperatury w graficznym interfejsie sterowania i kliknij Uruchom.
    2. Odczekaj 15-30 minut, aby wnętrze obudowy zrównoważyło się w żądanej temperaturze przed rozpoczęciem eksperymentów kinetycznych.
      UWAGA: Dostępny zakres temperatur wynosi obecnie od 10 °C do 50 °C, a stabilność temperatury wynosi ± 1 °C.
  2. Wprowadź wszystkie kroki sekwencji płukania, wpisując odpowiednie objętości, natężenia przepływu, czasy i liczbę powtórzeń w graficznym interfejsie użytkownika.
    1. Zdefiniować objętość każdej próbki do wstrzyknięcia, która określa całkowite natężenie przepływu (Q).
    2. Określić objętość każdego rozpuszczalnika, który ma być wstrzykiwany podczas procedury płukania.
    3. Określ czas schnięcia między każdym podetapem płukania (tna sucho).
    4. Określ liczbę podetapów płukania.
    5. Określ różne rozpuszczalniki dla kolejnych etapów płukania.
    6. Określ liczbę powtórzeń płukania, które należy wykonać po każdym pomiarze (npłukania).
    7. Określ czas do całkowitego wysuszenia celi próbki i mieszalnika, zapewniając czystą celę próbki do późniejszego wstrzyknięcia próbki (tdry_final).
  3. Zdefiniuj wszystkie etapy sekwencji wstrzykiwania próbki, wpisując odpowiednie objętości, natężenia przepływu i czasy w graficznym interfejsie użytkownika sterowania systemem zatrzymanego przepływu.
    1. Określić objętość każdej próbki, która ma zostać wstrzyknięta, oraz natężenie przepływu.
    2. Obliczyć czas opóźnienia (t opóźnienie) na podstawie objętości pustej przestrzeni (Vvoid) i całkowitego natężenia przepływu (t opóźnienie = Vvoid/Q).
      UWAGA: Czas opóźnienia to czas potrzebny do napełnienia celi próbki zmieszaną próbką.
    3. Zdefiniuj żądany czas akwizycji danych TR-SANS w taki sposób, aby wystąpił cały proces kinetyczny będący przedmiotem zainteresowania (tscatt).
    4. Ustaw czas oczekiwania między końcem eksperymentu rozpraszania a początkiem cykli płukania (twait).
      UWAGA: Ten czas oczekiwania powinien wynosić co najmniej 100 s, jeśli transmisja neutronów próbki ma być mierzona przed wypłukaniem jej z ogniwa. Transmisja próbki jest potrzebna podczas przetwarzania danych w celu zredukowania danych do intensywności bezwzględnej.
    5. Zdefiniuj liczbę cykli wstrzykiwania do wykonania z sekwencjami płukania uruchamianymi między każdym wstrzyknięciem, które są zdefiniowane w kroku 4.2 (n cykl).
  4. Obliczyć całkowity czas pojedynczego cyklu zbierania danych o przepływie zatrzymanym (cykl t) za pomocą równania (1).
    Cykl T = N× płukania (opóźnienie T +T suche) + Tdry_final +T Opóźnienie + TScatt (1)
    w którym npłukania = liczba powtórzeń płukania (krok 4.2.6); tdelay = czas opóźnienia zatrzymanego urządzenia przepływowego (krok 4.3.2); tsuchy = czas suszenia między poszczególnymi etapami płukania (krok 4.2.3); tdry_final = czas do całkowitego wysuszenia celi próbki i mieszalnika (krok 4.2.7); tscatt = żądany czas akwizycji danych TR-SANS (krok 4.3.3)

5. Zdefiniuj parametry rozpraszania neutronów pod małym kątem w graficznym interfejsie użytkownika sterowania instrumentem SANS.

  1. Określić interesujące nas skale długości i zakres q dla każdej próbki.
  2. Zdefiniuj konfigurację przyrządu, aby pokryć żądany zakres q, jednocześnie maksymalizując strumień neutronów w próbce.
  3. Ustaw całkowity czas akwizycji danych VSANS w graficznym interfejsie użytkownika sterowania przyrządu SANS na obliczony czas cyklu w kroku 4.4 (czas akwizycji danych rozpraszania neutronów =cykl t).
  4. Ustaw czas pomiaru transmisji próbki na 100 s w graficznym interfejsie użytkownika sterowania przyrządem SANS.
  5. Korzystając z graficznego interfejsu użytkownika sterowania instrumentem SANS, włącz zbieranie danych w trybie zdarzenia, wpisując w wierszu polecenia GenerateEventModeData true.

6. Zbierz standardowe pomiary rozpraszania w celu redukcji danych przed rozpoczęciem eksperymentu z zatrzymanym przepływem w celu przetworzenia danych TR-SANS.

  1. Zmierz rozproszenie tła.
    1. Upewnij się, że lokalna migawka instrumentu jest zamknięta.
    2. Przymocuj próbkę zablokowanej wiązki z tyłu otworu próbki, zabezpiecz lokalne środowisko instrumentu i otwórz lokalną migawkę instrumentu.
    3. Zdefiniuj czas akwizycji danych rozpraszania wiązki zablokowanej w oprogramowaniu i zbierz dane rozpraszania wiązki zablokowanej, licząc przez ten sam czas, co czas pozyskiwania danych o najdłuższym rozpraszaniu (tscatt).
    4. Po zakończeniu zbierania danych zamknij migawkę instrumentu i usuń zablokowaną próbkę wiązki z otworu próbki.
  2. Zmierz rozproszenie pustych komórek.
    1. Upewnij się, że sample cell została dokładnie wypłukana i wysuszona.
    2. Otwórz lokalną migawkę instrumentu.
    3. Zbierz pomiar transmisji pustej komórki przez 100 s.
    4. Zbierz pomiar rozproszenia pustych komórek, licząc przez co najmniej najdłuższy czas akwizycji (tscatt).

7. Rozpocznij eksperyment z zatrzymanym przepływem.

  1. Rozpocznij zbieranie danych rozpraszania usługi VSANS w trybie zdarzenia.
    1. Upewnij się, że lokalny obszar instrumentu jest zabezpieczony, a następnie otwórz lokalną migawkę wiązki instrumentów.
    2. Rozpocznij zbieranie danych SANS za pomocą oprogramowania sterującego instrumentem SANS na komputerze przyrządu, przeciągając i upuszczając żądane przebiegi do kolejki instrumentów.
      UWAGA: Aby upewnić się, że mierzone są najwcześniejsze punkty czasowe, rozpocznij zbieranie danych przed rozpoczęciem eksperymentu z mieszaniem z zatrzymanym przepływem. Dane zostaną przetworzone na późniejszym etapie, aby uwzględnić czas opóźnienia (topóźnienia).
  2. Rozpocznij eksperyment z mieszaniem z zatrzymanym przepływem w kontrolnym graficznym interfejsie użytkownika.
    1. Wybierz komórkę notesu z etykietą Rozpocznij eksperyment mieszania w graficznym interfejsie użytkownika sterowania systemem zatrzymanego przepływu.
    2. Gdy ta komórka jest aktywnie zaznaczona, kliknij przycisk Uruchom (prawy trójkąt) znajdujący się w górnej części programu sterującego urządzeniem o zatrzymanym przepływie lub naciśnij jednocześnie Shift i Enter na klawiaturze.
    3. Upewnij się, że protokół mieszania z zatrzymanym przepływem zdefiniowany w sekcji 4 zaczął działać.
    4. Dodaj pomiar transmisji 100 s do kolejki instrumentów VSANS po przebiegu rozpraszania za pomocą graficznego interfejsu użytkownika sterowania instrumentem SANS.
    5. Dodaj jeden przebieg pomiaru rozpraszania i jeden przebieg pomiaru transmisji do kolejki przyrządów dla każdego pozostałego cyklu mieszania z zatrzymanym przepływem (cykl n - 1, krok 4.3.5) w graficznym interfejsie użytkownika sterowania instrumentem SANS.

8. Przetwarzaj i redukuj dane, aby usunąć wszystkie tła, poprawić czułość detektora i poprawić transmisję próbki.

  1. Pobierz rozproszone pliki danych i powiązane pliki zdarzeń z serwera.
    UWAGA: Oddzielne pliki zdarzeń detektora będą generowane po każdym pomiarze VSANS, po jednym pliku zdarzeń dla każdego aktywnego wózka detektora (np. detektora przedniego, środkowego i/lub tylnego).
  2. Umieść rozproszone dane do żądanych przedziałów czasowych za pomocą polecenia events=Rebin(nazwa_pliku), a następnie polecenia events.do_rebinning(timebins), w którym nazwa pliku wejściowego odpowiada nazwie żądanego pliku danych SANS, a timebins to lista żądanych granic przedziału czasu w sekundach.
    UWAGA: Jeśli wejściowe przedziały czasowe zostaną wprowadzone jako pojedyncza liczba, a nie lista, to dane zostaną podzielone na N pojemników o jednakowej szerokości czasu, gdzie N jest wejściowymi przedziałami czasowymi (zobacz skrypty programowe dostarczone przez linię badawczą i dostępne online repozytorium open-source64).
  3. Zmniejsz dane rozpraszania w pojemnikach za pomocą oprogramowania dostarczonego przez beamline65.

9. Przeanalizuj dane TR-SANS.

  1. Obliczyć czas procesu będącego przedmiotem zainteresowania (proces t) na podstawie czasów pomiaru, korzystając z równania (2).
    Proces t = ti -t stop +t opóźnienie (2)
    Gdzie ti jest przedziałami czasu pomiaru rozpoczynającymi się po zatrzymaniu przepływu, tstop jest czasem pomiaru bezpośrednio po zatrzymaniu przepływu, at opóźnienie jest czasem opóźnienia.
  2. Wykreślić natężenie zależne od q I(q) w funkcji czasu procesu, korzystając z przedziałów czasowych zdefiniowanych w kroku 8.2 iprocesu t obliczonego w kroku 9.1.
    UWAGA: Najwcześniejszy dostępny czas procesu jest ograniczonyprzez t opóźnienie. Aby zmierzyć wcześniejsze punkty czasowe procesu, zwiększ całkowite natężenie przepływu (Q) lub zmniejsz całkowitą objętość pustej przestrzeni (Vvoid).
  3. Wyodrębnić interesujące parametry kinetyczne ze zmiany I(q) w funkcji czasu procesu.

10. Zakończ eksperyment.

  1. Wyłącz wiązkę neutronów, zamykając lokalną migawkę instrumentu.
  2. Przeprowadzić kontrolę promieniowania za pomocą monitora promieniowania dostarczonego przez linię badawczą przed odłączeniem jakichkolwiek części, przewodów lub rozładunkiem jakichkolwiek próbek lub pojemników na zmieszane próbki.
  3. Przenieś strzykawki, rurki i pojemnik na zmieszane próbki do wydziału fizyki zdrowia.
  4. Wypełnij formularze fizyki zdrowia i poczekaj na ocenę przez personel fizyki medycznej.

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Wyniki

Przedstawione tutaj reprezentatywne dane neutronowe służą do pomiaru kinetyki wymiany lipidów w obecności metylo-β-cyklodekstryny (mβCD), dodatku katalizującego wymianę lipidów między pęcherzykami, z określonymi szybkościami wymiany (ke)66,67. Wcześniejsze badania fluorescencyjne wykazały, że ke zależy od stężenia mβCD, a okres połowicznego rozpadu procesu wymiany jest rzędu minut68. W niniejszych eksperymentach zasto...

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Dyskusja

Obecna procedura opisuje urządzenie mieszające i kroki wykonywania pomiarów TR-SANS z zatrzymanym przepływem. Urządzenie i protokół są zoptymalizowane pod kątem próbek cieczy o niskiej lepkości, w których interesujące nas skale czasowe wynoszą od ≈1 s do 5 min. W przypadku skal czasowych dłuższych niż 5 minut ręczne mieszanie próbek i ładowanie ich do standardowych komórek rozpraszających może być łatwiejsze i pożądane, szczególnie w przypadku próbek, żeli lub past o wysokiej lepkości. Dostęp do skal czasowych krótszych ...

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Oświadczenia

Autorzy nie mają do zadeklarowania konfliktu interesów.

Podziękowania

Dostęp do VSANS NG3 zapewniło Centrum Rozpraszania Neutronów o Wysokiej Rozdzielczości, partnerstwo pomiędzy Narodowym Instytutem Standardów i Technologii a Narodową Fundacją Nauki na mocy umowy nr DMR-2010792. M.H.L.N dziękuje za finansowanie zapewnione przez Mitacs Globalink (Kanada). Identyfikacja jakichkolwiek produktów komercyjnych lub nazw handlowych ma na celu ułatwienie zrozumienia i nie oznacza poparcia ani rekomendacji ze strony Narodowego Instytutu Standaryzacji i Technologii.

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Materiały

Lista materiałów użytych w tym artykule
NazwaFirmaNumer katalogowyKomentarze
Mieszalnik dynamicznyAnalytical Scientific Instruments462-0150AWirnik sprzężony magnetycznie, zespół binarnego mieszalnika dynamicznego (dostępny typ trójskładnikowy), objętość martwa 0,15 ml (dostępna większa objętość martwa)
Rurki fluoropolimeroweIDEX Health & Science1507LPFA Rurki Naturalne 1/16 cala OD x 0,040 cala ID x 50 stóp
Fluoropolimer 1/4-28 Złączki bezkołnierzoweIDEX Zdrowie & ScienceXP-245Złączka bezkołnierzowa PFA z tulejkami, gwint 1/4-28, rurka o średnicy zewnętrznej 1/16 cala
Strzykawkiszklane Hamilton Company81660Strzykawki Hamilton serii 1000, 10 ml (81660), model 1010 C syr, końcówka gwintu 1/4"-28, dostępne inne objętości
Zawory selektora przepływu wysokiego ciśnieniaVici ValcoC85X-1570EUTB10-pozycyjne zawory rozdzielcze Vici, 15000 psi max, otwór 0,25 mm, rurka o średnicy zewnętrznej 1/16 cala, stożkowe porty gwintowane, uniwersalny siłownik USB
Wysokociśnieniowe zawory przełączająceVici ValcoC82X-1574EUHBZawory przełączające Vici 4 porty, 15000 psi max, otwór 0,25 mm, rurka o średnicy zewnętrznej 1/16 cala, stożkowe porty gwintowane, uniwersalny siłownik USB
Strzykawki wysokociśnienioweCetoniA2019000358Strzykawka 3 ml ze stali nierdzewnej, maks. 510 bar, maks. 21 mL/min Maksymalne natężenie przepływu
selektora niskiego ciśnieniaVici ValcoC25-3180EUHBVici 10-pozycyjne zawory selektorowe, max 250 psi ciecz, otwór 0,75 mm, rurka o średnicy zewnętrznej 1/16 cala, porty gwintowane 1/4-28, siłownik uniwersalny
USB Wysokociśnieniowe pompy strzykawkowe neMESYSCetoniA3921000103Maksymalna siła 2600 N
Średniociśnieniowe pompy strzykawkowe neMESYSCetoniA3921000131Maksymalna siła 1000 N
ZasilaczCetoniA3921000127Base 600, dostarcza energię do 4 pomp wysokociśnieniowych
Kwarcowa przepływowa cela pomiarowaStarna Scientific3-2.30-Q-1/TCKwarcowe mikrokomory przepływowe, długość ścieżki 2 mm (dostępna 1 mm), wymiar wewnętrzny 2 mm na 2 mm na 30 mm
Okna kwarcoweProdukty ze szkła technicznegoNAGE 124 Przezroczyste stopione płyty kwarcowe szlifowane i polerowane, 11,75 cala na 23,75 cala na 0,375 cala
Stożkowe złączki zaciskowe ze stali nierdzewnej 10-32IDEX Zdrowie i ScienceU-321X, U-320X316 tuleja ze stali nierdzewnej (U-321X) i nakrętka (U-320X) -typ Valco, stożek 10-32, do rur ze stali nierdzewnej o średnicy zewnętrznej 1/16 cala Rurki
stali nierdzewnejIDEX Zdrowie i ScienceU-102Rurka ze stali nierdzewnej 1/16 cala OD x 0,020 cala ID, 10 cm, dostępne różne długości wstępnie przycięte
Oprogramowanie sterujące pompą strzykawkowąCetoniT6000000004Oprogramowanie QmixElements dla pomp Nemesys, zestaw do tworzenia oprogramowania QmixSDK
Klimatyzator termoelektrycznyEIC SolutionsAAC-140C-4XT-HCKlimatyzator termoelektryczny zamontowany na izolowanej obudowie do sterowania pompą, zaworem, mieszaczem i temperaturą próbki
Poręcz z rowkiem teowymMcMaster-Carr47065T103Aluminiowa balustrada z rowkiem w kształcie litery T (1,5 cala na 1,5 cala) cięta na różne długości
Zakrętki do butelek paroblokujące Cole-ParmerEW-12018-02Cztery wkładki portowe 304 SS, gwinty 1/4"-28, rozmiar nakrętki GL45, korpus PTFE, gwinty SS, kołnierz PP
Zawory ze

Bibliografia

  1. Melnichenko, Y. B., Wignall, G. D. Small-angle neutron scattering in materials science: Recent practical applications. Journal of Applied Physics. 102 (2), 021101(2007).
  2. Grillo, I. Small-angle neutron scattering and applications in soft condensed matter. Soft Matter Characterization. Borsali, R., Pecora, R. , Springer. Dordrecht. (2008).
  3. Hollamby, M. J. Practical applications of small-angle neutron scattering. Physical Chemistry Chemical Physics. 15 (26), 10566-10579 (2013).
  4. Pipich, V., Fu, Z. KWS-3: Very small angle diffractor with focusing mirror. Journal of large-scale research. 1, 31(2015).
  5. Kline, S. 2019 NCNR Annual Report, Special Publication (NIST SP). , National Institute of Standards and Technology. Gaithersburg, MD. (2019).
  6. Gilbert, P. H., et al. Preservative induced polysorbate 80 micelle aggregation. Journal of Pharmaceutical Sciences. 10 (6), 2395-2404 (2021).
  7. Terashima, T., et al. In situ and time-resolved small-angle neutron scattering observation of star polymer formation via arm-linking reaction in ruthenium-catalyzed living radical polymerization. Macromolecules. 43 (19), 8218-8232 (2010).
  8. Hashimoto, K., Fujii, K., Nishi, K., Shibayama, M. Ion gel network formation in an ionic liquid studied by time-resolved small-angle neutron scattering. The Journal of Physical Chemistry B. 122 (40), 9419-9424 (2018).
  9. Conn, C. E., et al. Membrane protein structures in lipid bilayers; small-Angle neutron scattering with contrast-matched bicontinuous cubic phases. Frontiers in Chemistry. 8, 619470(2021).
  10. van't Hag, L., et al. Protein-eye view of the in meso crystallization mechanism. Langmuir. 35 (25), 8344-8356 (2019).
  11. Mahieu, E., et al. Observing protein degradation by the PAN-20S proteasome by time-resolved neutron scattering. Biophysical Journal. 119 (2), 375-388 (2020).
  12. Ibrahim, Z., et al. Time-resolved neutron scattering provides new insight into protein substrate processing by a AAA+ unfoldase. Scientific Reports. 7 (1), 40948(2017).
  13. Hollamby, M. J., et al. Growth of mesoporous silica nanoparticles monitored by time-resolved small-angle neutron scattering. Langmuir. 28 (9), 4425-4433 (2012).
  14. Blin, J. L., Impéror-Clerc, M. Mechanism of self-assembly in the synthesis of silica mesoporous materials: in situ studies by X-ray and neutron scattering. Chemical Society Reviews. 42 (9), 4071-4082 (2013).
  15. Impéror-Clerc, M., Grillo, I., Khodakov, A. Y., Durand, D., Zholobenko, V. L. New insights into the initial steps of the formation of SBA-15 materials: an in situ small angle neutron scattering investigation. Chemical Communications. 8, 834-836 (2007).
  16. Narayanan, T., Rüter, A., Olsson, U. SAXS/WAXS investigation of amyloid-β(16-22) peptide nanotubes. Frontiers in Bioengineering and Biotechnology. 9, 654349(2021).
  17. Angelov, B., et al. DNA/Fusogenic lipid nanocarrier assembly: millisecond structural dynamics. The Journal of Physical Chemistry Letters. 4 (11), 1959-1964 (2013).
  18. Amann, M., et al. Kinetic pathways for polyelectrolyte coacervate micelle formation revealed by time-resolved synchrotron SAXS. Macromolecules. 52 (21), 8227(2019).
  19. Varga, Z., Wacha, A., Bóta, A. Osmotic shrinkage of sterically stabilized liposomes as revealed by time-resolved small-angle X-ray scattering. Journal of Applied Crystallography. 47 (1), 35-40 (2014).
  20. Panine, P., Finet, S., Weiss, T. M., Narayanan, T. Probing fast kinetics in complex fluids by combined rapid mixing and small-angle X-ray scattering. Advances in Colloid and Interface Science. 127 (1), 9-18 (2006).
  21. Grillo, I. Applications of stopped-flow in SAXS and SANS. Current Opinion in Colloid & Interface Science. 14 (6), 402-408 (2009).
  22. Gomez-Hens, A., Perez-Bendito, D. The stopped-flow technique in analytical chemistry. Analytica Chimica Acta. 242, 147-177 (1991).
  23. Patel, J. T., Belsham, H. R., Rathbone, A. J., Friel, C. T. Use of stopped-flow fluorescence and labeled nucleotides to analyze the ATP turnover cycle of kinesins. Journal of Visualized Experiments: JoVE. (92), e52142(2014).
  24. Biro, F. N., Zhai, J., Doucette, C. W., Hingorani, M. M. Application of stopped-flow kinetics methods to investigate the mechanism of action of a DNA repair protein. Journal of Visualized Experiments: JoVE. (37), e1874(2010).
  25. Raney, K. D., Sowers, L. C., Millar, D. P., Benkovic, S. J. A fluorescence-based assay for monitoring helicase activity. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 91 (14), 6644-6648 (1994).
  26. Roder, H., Maki, K., Cheng, H. Early events in protein folding explored by rapid mixing methods. Chemical reviews. 106 (5), 1836-1861 (2006).
  27. Milon, A., et al. Osmotic swelling of unilamellar vesicles by the stopped-flow light scattering method. Influence of vesicle size, solute, temperature, cholesterol and three α,ω-dihydroxycarotenoids. Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Biomembranes. 859 (1), 1-9 (1986).
  28. Gast, K., Nöppert, A., Müller-Frohne, M., Zirwer, D., Damaschun, G. Stopped-flow dynamic light scattering as a method to monitor compaction during protein folding. European Biophysics Journal. 25 (3), 211-219 (1997).
  29. Antoun, A., Pavlov, M. Y., Tenson, T., Ehrenberg, M. M. Ribosome formation from subunits studied by stopped-flow and Rayleigh light scattering. Biological Procedures Online. 6, 35-54 (2004).
  30. Zhu, Z., Armes, S. P., Liu, S. pH-Induced micellization kinetics of ABC triblock copolymers measured by stopped-flow light scattering. Macromolecules. 38 (23), 9803-9812 (2005).
  31. Ye, J., et al. Comparative study of temperature-induced association of cyclic and linear poly(N-isopropylacrylamide) chains in dilute solutions by laser light scattering and stopped-flow temperature jump. Macromolecules. 41 (12), 4416-4422 (2008).
  32. Liu, X., et al. Early stage kinetics of polyelectrolyte complex coacervation monitored through stopped-flow light scattering. Soft Matter. 12 (44), 9030-9038 (2016).
  33. Garman, E. F., Weik, M. X-ray radiation damage to biological samples: recent progress. Journal of Synchrotron Radiation. 26 (4), 907-911 (2019).
  34. Garg, S., Porcar, L., Woodka, A. C., Butler, P. D., Perez-Salas, U. Noninvasive neutron scattering measurements reveal slower cholesterol transport in model lipid membranes. Biophysical Journal. 101 (2), 370-377 (2011).
  35. Marquardt, D., et al. 1H NMR shows slow phospholipid flip-flop in gel and fluid bilayers. Langmuir. 33 (15), 3731-3741 (2017).
  36. Egelhaaf, S. U., Olsson, U., Schurtenberger, P. Time-resolved SANS for surfactant phase transitions. Physica B: Condensed Matter. 276-278, 326-329 (2000).
  37. Tabor, R. F., Eastoe, J., Grillo, I. Time-resolved small-angle neutron scattering as a lamellar phase evolves into a microemulsion. Soft Matter. 5 (10), 2125-2129 (2009).
  38. Gradzielski, M., Bergmeier, M., Hoffmann, H., Müller, M., Grillo, I. Vesicle gel formed by a self-organization process. The Journal of Physical Chemistry B. 104 (49), 11594-11597 (2000).
  39. Lee, Y. -T., Li, D. S., Pozzo, L. D. Kinetic analysis of ultrasound-induced oil exchange in oil-in-water emulsions through contrast variation time-resolved small-sngle neutron scattering. Langmuir. 35 (47), 15204-15213 (2019).
  40. Lee, Y. -T., Pozzo, L. D. Contrast-variation time-resolved small-angle neutron scattering analysis of oil-exchange kinetics between oil-in-water emulsions stabilized by anionic surfactants. Langmuir. 35 (47), 15192-15203 (2019).
  41. Roger, K., Olsson, U., Schweins, R., Cabane, B. Emulsion ripening through molecular exchange at droplet contacts. Angewandte Chemie International Edition. 54 (5), 1452-1455 (2015).
  42. Nakano, M., Fukuda, M., Kudo, T., Endo, H., Handa, T. Determination of Interbilayer and Transbilayer Lipid Transfers by Time-Resolved Small-Angle Neutron Scattering. Physical Review Letters. 98 (23), 238101(2007).
  43. Nakano, M., et al. Flip-flop of phospholipids in vesicles: kinetic analysis with time-resolved small-angle neutron scattering. The Journal of Physical Chemistry B. 113 (19), 6745-6748 (2009).
  44. Nguyen, M. H. L., et al. Methanol accelerates DMPC flip-flop and transfer: A SANS study on lipid dynamics. Biophysical Journal. 116 (5), 755-759 (2019).
  45. Nguyen, M. H. L., et al. Peptide-induced Lipid flip-flop in asymmetric liposomes measured by small angle neutron scattering. Langmuir. 35 (36), 11735-11744 (2019).
  46. Nguyen, M. H. L., et al. Time-resolved SANS reveals pore-forming peptides cause rapid lipid reorganization. New Journal of Chemistry. 45 (1), 447-456 (2021).
  47. Xia, Y., et al. Effects of nanoparticle morphology and acyl chain length on spontaneous lipid transfer rates. Langmuir. 31 (47), 12920-12928 (2015).
  48. Xia, Y., et al. Morphology-induced defects enhance lipid transfer rates. Langmuir. 32 (38), 9757-9764 (2016).
  49. Maric, S., et al. Time-resolved small-angle neutron scattering as a probe for the dynamics of lipid exchange between human lipoproteins and naturally derived membranes. Scientific Reports. 9 (1), 7591(2019).
  50. Nielsen, J. E., Bjørnestad, V. A., Pipich, V., Jenssen, H., Lund, R. Beyond structural models for the mode of action: How natural antimicrobial peptides affect lipid transport. Journal of Colloid and Interface Science. 582, 793-802 (2021).
  51. Willner, L., Poppe, A., Allgaier, J., Mokenbusch, M., Richter, D. TIme-resolved SANS for the determintioan of unimer exchange kinetics in block copolymer micelles. Europhysics Letters. 55 (5), 667(2001).
  52. Lund, R., Willner, L., Stellbrink, J., Lindner, P., Richter, D. Logarithmic chain-exchange kinetics of diblock copolymer micelles. Physical Review Letters. 96 (6), 068302(2006).
  53. Lund, R., Willner, L., Richter, D., Dormidontova, E. E. Equilibrium chain exchange kinetics of diblock copolymer micelles: Tuning and logarithmic relaxation. Macromolecules. 39 (13), 4566-4575 (2006).
  54. Lund, R., Willner, L., Richter, D. Kinetics of block copolymer micelles studied by small-angle scattering methods. in Controlled Polymerization and Polymeric Structures. Advances in Polymer Science. Abe, A., Lee, K. S., Leibler, L., Kobayashi, S. , Springer. Cham. 51(2013).
  55. Choi, S. -H., Lodge, T. P., Bates, F. S. Mechanism of molecular exchange in diblock copolymer micelles: hypersensitivity to core chain length. Physical Review Letters. 104 (4), 047802(2010).
  56. Choi, S. -H., Bates, F. S., Lodge, T. P. Molecular exchange in ordered diblock copolymer micelles. Macromolecules. 44 (9), 3594-3604 (2011).
  57. Lu, J., Bates, F. S., Lodge, T. P. Chain exchange in binary copolymer micelles at equilibrium: confirmation of the independent chain hypothesis. ACS Macro Letters. 2 (5), 451-455 (2013).
  58. Lu, J., Bates, F. S., Lodge, T. P. Remarkable effect of molecular architecture on chain exchange in triblock copolymer micelles. Macromolecules. 48 (8), 2667-2676 (2015).
  59. Kelley, E. G., et al. Size evolution of highly amphiphilic macromolecular solution assemblies via a distinct bimodal pathway. Nature Communications. 5 (1), 3599(2014).
  60. Murphy, R. P., Kelley, E. G., Rogers, S. A., Sullivan, M. O., Epps, T. H. Unlocking chain exchange in highly amphiphilic block polymer micellar systems: influence of agitation. ACS Macro Letters. 3 (11), 1106-1111 (2014).
  61. Schantz, A. B., et al. PEE-PEO block copolymer exchange rate between mixed micelles is detergent and temperature activated. Macromolecules. 50 (6), 2484-2494 (2017).
  62. Lantz, K. A., et al. Cavitation enables switchable and rapid block polymer exchange under high-χN conditions. Macromolecules. 51 (17), 6967-6975 (2018).
  63. Murphy, R. P., et al. Capillary RheoSANS: measuring the rheology and nanostructure of complex fluids at high shear rates. Soft Matter. 16 (27), 6285-6293 (2020).
  64. Stopped Flow Sans. usnistgov. , Available from: https://github.com/usnistgov/stopped-flow-sans (2021).
  65. Kline, S. Reduction and analysis of SANS and USANS data using IGOR Pro. Journal of Applied Crystallography. 39 (6), 895-900 (2006).
  66. Doktorova, M., et al. Preparation of asymmetric phospholipid vesicles for use as cell membrane models. Nature Protocols. 13 (9), 2086-2101 (2018).
  67. Huang, Z., London, E. Effect of cyclodextrin and membrane lipid structure upon cyclodextrin-lipid interaction. Langmuir. 29 (47), 14631-14638 (2013).
  68. Sugiura, T., Ikeda, K., Nakano, M. Kinetic analysis of the methyl-β-cyclodextrin-mediated intervesicular transfer of pyrene-labeled phospholipids. Langmuir. 32 (51), 13697-13705 (2016).
  69. Scott, H. L., et al. On the mechanism of bilayer separation by extrusion, or why your LUVs are not really unilamellar. Biophysical Journal. 117 (8), 1381-1386 (2019).
  70. Dicko, C., et al. NUrF-Optimization of in situ UV-vis and fluorescence and autonomous characterization techniques with small-angle neutron scattering instrumentation. Review of Scientific Instruments. 91 (7), 075111(2020).

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Przedruki i uprawnienia

Tagi

SANS z zatrzymanym przepływemSANS z rozdzielczością czasowąkinetyka w nanoskalikinetyka wymiany lipidówmieszanie za pomocą pompy strzykawkowejwtryskiwanie próbekstałe szybkości kinetycznejewolucja strukturalna
Pomiar ewolucji w czasie materiałów w nanoskali z zatrzymanym przepływem i rozpraszaniem neutronów pod małym kątem
Skontaktuj się z nami
Poleć bibliotece

Prywatność

Warunki korzystania z usługi

Zasady

Prawa autorskie © 2026 MyJoVE Corporation. Wszelkie prawa zastrzeżone.