Name: Анализируя движение Навплия Артемии Салина Оптическими слежения плазмонных наночастиц (Видео) | JoVE Journal
Uploaded: 2014-07-15T14:00:00.000+00:00
Duration: 5 min 52 s
Description: Изучите анализ частот движения водных микроорганизмов Artemia salina с помощью оптически удерживаемых плазмонных наночастиц. Этот метод позволяет исследовать динамику микроорганизмов с высокой точностью.

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

Финансовая поддержка со стороны ERC через Расширенный следователь Грант HYMEM, со стороны DFG через Наносистемы инициатива Мюнхене (NIM) и через Sonderforschungsbereich (SFB1032), проект А8 с благодарностью. Мы благодарны д-ром Александром Ohlinger, доктор Sol Carretero-Паласиос и Спас Nedev за поддержку и плодотворные дискуссии.

1. Экспериментальная установка <ol><li> Использование последнюю правой микроскоп и темного масла конденсатор поле с числовой апертурой (NA) = 1,2 для темного поля. Используйте погружения в воду цели с 100-кратном увеличении и NA = 1,0 для наблюдений частиц и захвата. Используйте воздушный цели с 10-кратным увеличением и NA = 0,2 следовать движение Навплия. </li><li> Используйте настройки оптического пинцета с нм лазера непрерывного излучения в 1064 в сочетании в до-правой микроскоп. Установите мощность лазера оптической ловушке до 100 мВт (измеряется с помощью измерителя мощности после цели). </li><li> Используйте высокоскоростную камеру CMOS или Цифровая зеркальная (DSLR) камеры для обнаружения и изображение движение золота частиц в оптической ловушке и движения Навплия. </li><li> С помощью режекторного фильтра, чтобы предотвратить лазера от входа в камеру. </li><li> Используйте измеритель мощности для измерения мощности лазера после цели. </li></ol> 2. Подготовка образца </p&gt; <ol><li> Внесите капля воды (180 мкл) на микроскоп стекло и поместите образец на темном поле микроскопа. </li><li> Внесите в науплиуса из небольшого резервуара для воды в капли воды. </li><li> Использование воздуха цели 10X наблюдать за движением Навплия в растворе и записи видеопотока. </li><li> Использование наночастиц золота диаметром 60 нм в качестве детектора чтобы наблюдать движение жидкости сгенерированный Навплия. Таким образом, добавление 5 мкл сильно разбавленного раствора частиц в капли воды, так что приблизительно одна частица можно увидеть в поле зрения с 100X воды иммерсионный объектив. </li></ol> 3. Частиц Отслеживание Эксперимент <ol><li> Ловушка один наночастиц золота с оптическим пинцетом. Таким образом, принести 1064 нм образующих лазерных тесную к золотой наночастицы, который диффундирующего в раствор, перемещая столик микроскопа. Привлекательные оптические силы тянуть наночастиц золота к фокальной точке гоэ лазерный луч. Ловушке частиц не распространяющей больше, и скорее держит свои позиции. Возьмем видеопоток захваченного наночастицы с цифровой камерой с частотой кадров 50 Гц в течение 30 сек. </li><li> Выключите лазер оптического пинцета и отпустите наночастиц золота из ловушки. </li><li> Используйте программу отслеживания частиц до считывания положение оптически ловушке частицы золота в каждом кадре видеопотока. Быстрое преобразование Фурье (БПФ) из ху положении частицы с течением времени показывает частотный спектр. ПРИМЕЧАНИЕ: Здесь, самостоятельно написал &quot;ИГОРЬ PRO&quot; компьютер программный код был использован для анализа центральную частиц положение в плоскости ху с течением времени, а также для анализа FFT. </li><li> В качестве альтернативы самостоятельной написано ИГОРЬ кода использовать свободно распространяемый программу &#39;видеоролик Tracker&#39; для отслеживания частицу в видео. Используйте коммерческое программное обеспечение «происхождение», чтобы выполнить преобразование Фурье отслеживания данных: <oл&gt; <li> Перетащите видеофайл открытую программу «Агитационный ролик Tracker&quot;. </li><li> Щелчок мышкой на частицы видели в первой картине видеопотока и круговой области появится интерес. </li><li> Выберите &quot;симметричный&quot; и &quot;оптимизировать&quot; в верхнем окне командной строки для оптимизации отслеживания частицы. </li><li> Щелчок мышью &quot;Вход&quot; в верхнем окне командной строки и выберите папку для сохранения данных. Данные отслеживания будут сохранены в виде электронной таблицы данных. </li><li> Щелчок мышью &quot;Play Video&quot; на левом окне командной строки программы слежения и ждать, пока все кадры из видео не анализируются. </li><li> Закройте программу и открыть сохраненный таблицу данных с &#39;происхождения&#39;. Установите значения столбцов как &quot;у 1&quot; и &quot;у 2». </li><li> Установите временные шаги для каждого кадра, как &quot;х&quot; в данных таблицы «происхождение». </li><li> Марк х-Положение колонки и выполнить БПФ, выбрав &quot;Анализ данных&quot; и &quot;БПФ&quot; в верхнем окне командной строки. Повторите шаг для столбца Y-положении. </li><li> Участок амплитуды расчетного сигнала FFT в х-и у-направлении в зависимости от частоты. </li></ol></li></ol> 4. Численное моделирование <ol><li> Рассчитать поляризуемость α на 60 нм частицы золота с помощью компьютерной программы &quot;Mathematica&quot;. <ol><li> С помощью уравнения (1) для вычисления поляризуемости в соответствии с Kuwata и др. 16.: <img alt="Уравнение 1" fo:content-width="3in" src="/files/ftp_upload/51502/51502eq1.jpg" width="300" /> (1) </li><li> Определите следующие три параметра в тексте программы: зависит от длины волны комплексная диэлектрическая функция частицы золота, радиус наночастиц, и показателя преломления окружающей среды. </li></ol></li><li> Используйте описание электроновэлектрического распределение поля сфокусированного гауссова пучка в соответствии с Agayan и др. 17 для расчета оптических сил, действующих на 60 нм золотых частиц.: <img alt="Уравнение 2" fo:content-width="4in" src="/files/ftp_upload/51502/51502eq2.jpg" width="500" /> (2) <ol><li> . Использование уравнения (3) - (6) от Агаян и др. 17 для расчета как, градиент и рассеяния силы, действующие на частицу: <img alt="Уравнение 3" fo:content-width="3.5in" src="/files/ftp_upload/51502/51502eq3.jpg" width="350" /> (3) <img alt="Уравнение 4" fo:content-width="3in" src="/files/ftp_upload/51502/51502eq4.jpg" width="300" /> (4) <img alt="Уравнение 5" fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/51502/51502eq5.jpg" width="500" /> (5) <img alt="Уравнение 6" fo:content-width="3in" src="/files/ftp_upload/51502/51502eq6.jpg" width="300" /> (6) </li><li> В коде программы, определить параметры для мощности лазера, числовую апертуру оЕЛЬ, а комплекс поляризуемость наночастицы. </li><li> Суммируем градиентную силу и силу рассеяния для расчета общей оптической силы, действующей на частицы золота в оптической ловушке. </li></ol></li><li> Запустите моделирование, одновременно нажав &quot;Control&quot; и &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>

Авторы заявляют, что они не имеют конкурирующие финансовые интересы.

Микроскопии в темном поле представляет собой мощный инструмент для визуализации наночастиц золота с размерами ниже предела оптического дифракционного, так как сечение рассеяния наночастиц металлов превышает их геометрического сечения (ср. рис 2A) 18. В установке пинцет, этот подход позволяет даже различать, если только один или несколько наночастицы золота захватываются лазерного луча, потому что плазмонных связи между частицами вызывает красное смещение от плазмонного резонанса частоты ...

Оценка качества воды на основе химических и биологических показателей имеет принципиальное значение, чтобы получить представление о государственных и экологических условиях водной экосистеме 1-3. Классические методы химического анализа воды основаны на органолептические свойства или определения физико-химических параметров. Биологические индикаторы, с другой стороны, виды животных, чье присутствие и жизнеспособность дают возможность судить о условий окружающей среды и влияния загрязняющих веществ на экосистемы, что они происходят дюйма Типичные примеры биоиндикаторов являются Веслоногие, группа мелких ракообразных воды, которые могут можно найти в практически любой 4,5 вода обитания. Наблюдая за активность и жизнеспособность этих видов из образца воды, таким образом, могут быть использованы для получения информации о общих условий экосистемы 5. Личинки копепод, которые называются Nauplii, использовать ритмические удары своими антеннами (каждый личинка имеет три пары appendaГЭС в их области головы) плавать в воде 6. Частота и интенсивность этих ударов является самым прямым показателем возраста, фитнес, и условий окружающей среды животного 7-10. Любые исследования по этих образцов, как правило, делается с помощью микроскопа путем наблюдения и подсчета антенные ударов науплии напрямую. Благодаря своим размерам (~ 100-500 мкм) 11, это часто требует сделать измерения либо по одному или исправить один науплиуса на подложку. Здесь мы демонстрируем новый подход для наблюдения за активностью копепода личинок в пробах воды с помощью оптически захваченного наночастиц золота в качестве ультра-чувствительный детектор. Оптический пинцет обычно используются многими группами в виде мелкого экспериментальной инструмента для применения или измерения силы между молекулами до диапазона piconewton 12-14. В последнее время область применения для оптического пинцета была расширена, чтобы наблюдать акустические колебания и решитьNT колебания жидких сред, контролируя движение нано-и микрочастиц, которые ограничены в оптической ловушке 15. Частицы, погруженные в жидкость подвергаются броуновского движения. Внутри оптической ловушке, однако, это движение частично затухает сильным, индуцированный лазерным, градиент силы. Таким образом, жесткость оптической ловушки и локализация частицы в фокусе лазерного луча может быть настроен по мощности лазера. В то же время, можно выявить характеристики относительно захвата потенциала и анализировать взаимодействие молекул с частицей путем мониторинга нестационарного движение частиц в ловушке. Такой подход делает возможным подобрать частоту, интенсивность и направление жидкостного движения, который генерируется движущегося объекта в ее жидкой среде. Покажем, как это общая идея может быть применена, чтобы получить частотный спектр движения отдельной Навплия без необходимостинапрямую вмешиваться в образце. Этот экспериментальный подход вводит новую общую концепцию для наблюдения подвижных поведения водных образцов в очень чувствительным способом. Для наблюдений на биоиндикатора видов, это может расширить существующую методологию для анализа воды и может применяться для получения информации о состоянии здоровья и целостности водных экосистем.

<table><tbody><tr><td>Микроскоп Zeiss Axio Scope.A1</td><td>Carl Zeiss</td><td>490035-0012-000</td><td>Освещение темного поля</td></tr><tr><td>Водный объектив Achroplan</td><td>Carl Zeiss</td><td>440087</td><td>100X увеличение, NA = 1.0</td></tr><tr><td>Воздушный объектив Epiplan</td><td>Carl Zeiss</td><td>442934</td><td>10X увеличение, NA = 0.2</td></tr><tr><td>Масляный конденсатор темного поля</td><td>Carl Zeiss</td><td>445323</td><td>NA = 1.2</td></tr><tr><td>Cobolt Rumba CW 1,064 нм DPSSL</td><td>Cobolt</td><td>1064-05-01-2000-500</td><td>1,064 нм, CW, &lambda; = 1,064 нм, 2 Вт, TEM00</td></tr><tr><td>Расширитель луча</td><td>Edmund Optics Артикул</td><td></td><td>No 1064 2-8X 64414</td></tr><tr><td>Высокоскоростная камера Dimax HD</td><td>PCO. Германия</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Цветной фотоаппарат Canon EOS 500 D&nbsp;</td><td>Canon</td><td></td><td>FAQ-ID: 8201395700</td></tr><tr><td>Режекторный фильтр StopLine 532/1064</td><td>Semrock</td><td>A11149-711265</td><td>Артикул NF01-532U</td></tr><tr><td>Вода&nbsp;</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Nauplius Artemia salina</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Gold коллоид</td><td>BBInternational</td><td>Batch 13741&nbsp;</td><td>Диаметр 60 нм</td></tr><tr><td>MQMie Версия 3.2&nbsp;</td><td>Д-р Майкл Квинтен</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>

Анализируя движение Навплия &#39;<em&gt; Артемии Салина</em&gt; &#39;Оптическими слежения плазмонных наночастиц

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

Мы показываем, как оптический пинцет может обеспечить тонкий инструмент для анализа жидкостных вибрацию от движения мелких водных организмов. Один наночастиц золота проводится с помощью оптического пинцета используется в качестве датчика для количественного ритмические движения личинки науплиуса (Артемия Салина) в образце воды. Это достигается путем мониторинга зависящее от времени перемещение захваченного наночастицы как следствие активности науплиуса. Фурье-анализ позиции наночастицы затем дает частотный спектр, что характерно для движения наблюдаемых видов. Этот эксперимент демонстрирует возможности этого метода для измерения и характеризуют активность небольшой водных личинок без необходимости наблюдать их непосредственно и для получения информации о положении личинок по отношению к ловушке частицы. В целом, этот подход может дать представление о жизнеспособности некоторых видов, обитающих в водной еcosystem и может расширить спектр традиционных методов анализа проб воды.

Схематическое изображение экспериментальной установки показано на фиг.1А. Конфигурация темное поле необходимо оптически обнаружить смещение 60 нм частицы золота в оптической ловушке 15. Длина волны 1064 нм для захвата лазера выбирают так, чтобы гарантировать устойчивое удержание детектора 12,14 частиц золота. Светоделитель в микроскоп используется для фокусировки луча от захватывающего через объектив и режекторный фильтр предотвращает образующих лазерных от входа в устройство обнар...

Мы используем оптический отслеживание плазмонных наночастиц, чтобы исследовать и охарактеризовать частотные движения водных организмов.

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

Общая цель данной процедуры — проанализировать частоту перемещений водного микроорганизма с помощью плазмонной наночастицы в оптической ловушке. Сначала личинки OPIS в воде наблюдают под микроскопом, оснащенным оптическим пинцетом и камерой. На втором этапе в среду с OPIS добавляют наночастицы золота диаметром 16 nanometer.Затем с помощью оптического пинцета захватывают одну золотую наночастицу рядом с NOI. На заключительном этапе наблюдают за диффузией захваченной наночастицы под воздействием движения NOI. Видеоданные регистрируют и анализируют с помощью программного обеспечения для трекинга частиц.В конечном итоге, зависящее от времени положение наночастиц преобразуется в пространство Фурье для извлечения частот движения ноусов. Основным преимуществом данного метода перед существующими, такими как обычная микроскопия, является то, что анализируются жидкостные вибрации, и, следовательно, этот метод не ограничен каким-либо оптическим разрешением. Данный метод может помочь ответить на ключевые вопросы экологии, такие как анализ воды в сократических экосистемах.Начните с подготовки прямого микроскопа, оснащенного для освещения в темном поле. Укомплектуйте микроскоп как иммерсионным объективом с использованием воды, так и воздушным объективом. Кроме того, подключите к микроскопу оптический пинцет с непрерывным излучением на длине волны 1064 нанометра.Затем установите камеру с режекторным фильтром на 1064 nanometers для обнаружения и визуализации золотых частиц и движения opus. Используйте измеритель мощности после объектива, чтобы установить мощность лазера на 1000 milliwatts. Выключите лазер до возобновления работы.Подготовка образца начинается с нанесения пипеткой капли воды объемом 180 µL на предметное стекло микроскопа. На этом этапе поместите образец под темнопольный микроскоп, затем с помощью пипетки возьмите OPIS из резервуара с водой. Перенесите его в каплю воды.Выберите объектив 10x для работы на воздухе. Наблюдайте за движением OPIS в растворе и запишите десятисекундный видеопоток с частотой 25 кадров в секунду. После завершения этого этапа подготовьтесь к следующему шагу.Разведите одну часть стокового раствора золотых наночастиц диаметром 60 nanometer в 100 частях воды. Вернитесь к микроскопу и отмерьте пять µL полученного раствора. Добавьте этот объем в каплю воды с помощью opus.Когда будете готовы, переключитесь на объектив с иммерсией в воду с увеличением 100x. Чтобы начать наблюдение за каплей воды, дождитесь, пока в поле зрения появится примерно одна золотая наночастица. Для захвата частицы включите лазер оптической ловушки и наблюдайте за каплей.Переместите предметный столик микроскопа, чтобы подвести лазерный луч к золотой наночастице. Частица будет притянута к фокальной точке лазерного луча, и ее диффузия прекратится. Запишите видео захваченной наночастицы с частотой 50 кадров в секунду в течение 30 секунд, затем выключите лазер оптического пинцета, чтобы освободить частицу из ловушки.Следующим шагом является анализ видео на компьютере. Используйте программное обеспечение для трекинга частиц, чтобы определить координаты X Y частицы в зависимости от времени, и с помощью быстрого преобразования Фурье этих данных определите частотный спектр. На данном графике показано смещение по осям X Y захваченной наночастицы золота, которая совершает только броуновское движение.Распределение является гауссовым. После добавления OIS в воду XY-смещение частицы изменяется из-за жидкостных вибраций. Микрофлюидный поток, создаваемый животным, вызывает частотно-зависимое искажение в направлении Y.На этих графиках черным цветом показаны частотные спектры в направлениях x и y — эталонные спектры для частицы в оптической ловушке в отсутствие OPIS. Красные кривые отображают спектры захваченной частицы в присутствии плавающего OPIS. Спектр в направлении X не демонстрирует сильного сигнала из-за расположения OPIS относительно захваченной частицы.Поток направлен преимущественно по оси Y, как показано на врезке. Спектр по оси Y, полученный с помощью поворотных ручек, демонстрирует отклик. Широкий частотный отклик при измерении соответствует подвижности организма, например, движению главной антенны или других частей тела.Максимумы частоты во всех измерениях находились в диапазоне от 3.0 до 7.2 hertz, что хорошо согласуется с непосредственно наблюдаемыми частотами. После освоения эта методика может быть выполнена менее чем за 30 минут при условии правильного проведения процедуры.При выполнении данной процедуры важно обеспечить стабильное трехмерное удержание золотой наночастицы с помощью оптических сил.

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

Research

JoVE Journal

Engineering

Инженерия

Плазмонных пинцет и фотонных кристаллов наноструктур показаны для производства полезных улучшений в эффективности и ориентации контроль оптически захвата микро-и нано-частиц.

Использование плазмонных наноструктур и фотонных кристаллов для работы с улучшенными микро-и наночастиц Манипуляция

Мы создали видео-курс отслеживания микроскопа, который может записывать и...

C. Элеганс отслеживания и поведенческих измерений

Микроскопические организмы, как свободное плавание...

Количественные исследования локомоции свободно плавающих микроорганизмов с помощью лазерной дифракции

Следующие настройки подход подробности малой мощности оптического захвата диэлектрических наночастиц с использованием двойного nanohole в металлической пленке.

Оптический захват наночастиц

Процесс изготовления микрочип, который включает в себя плазмонный пинцет здесь представлен. Микрочип позволяет визуализацию в запертой частицы для измерения максимальных отлова сил.

Плазмонная Ловушка и Высвобождение Наночастицы в мониторингу окружающей среды

Мы опишем процедуру для оптически ловушку микро частиц в nanoplasmonic оптической решетки.

Треппинг микро частиц в Nanoplasmonic оптической решетки

Этот протокол детали, строительства и эксплуатации микроскопом отслеживания в реальном времени 3D одной частицы, способных отслеживания наноразмерных флуоресцентных зондов на высоких скоростях диффузионные и низкой Фотон количество ставок.

Протокол для слежения в реальном времени 3D одной частицы

Здесь мы представляем протокол к индивидуально отслеживать животных в течение длительного периода времени. Он использует компьютерное зрение методы для определения набора тегов вручную сконструированный с помощью группы омаров в качестве тематического исследования, одновременно предоставляя информацию о том, как дом, манипулировать и Марк омаров.

Долгосрочного отслеживания видео Cohoused водных животных: тематическое исследование повседневной двигательной активности омаров Норвегия (Норвежский Омар)

Здесь мы представляем методы для изучения высок объём серии мексиканской cavefish поведения и жизненно важных окрашивание mechanosensory системы. Эти методы используют сценарии свободного программного обеспечения и по индивидуальному заказу, обеспечивая практическим и экономически эффективным методом для исследования поведения.

Поведенческие отслеживания и Neuromast томографии мексиканской Cavefish

Здесь мы показываем использование традиционной микроскопии темного поля для мониторинга динамики нанородов золота (AUNRs) на клеточной мембране. Местоположение и ориентация отдельных AUNRs обнаруживаются с помощью ImageJ и MATLAB, а диффузные состояния AUNRs характеризуются анализом отслеживания отдельных частиц.

Визуализация диффузной динамики золотых нанородов на клеточной мембране с помощью одной наночастицы Darkfield Microscopy

Плазмонные нанопинцеты используют локализованный поверхностный плазмонный резонанс в золотых наноструктурах для захвата отдельных наночастиц, включая белки, в оптическом поле нанометрового масштаба. Изменения в рассеянном сигнале выявляют присутствие белка и конформационную динамику, что позволяет проводить мониторинг без модификации флуорофоров или поверхностного связывания.

Мониторинг конформационной динамики одиночных немодифицированных белков с помощью плазмонного нанопинцета

Изучите анализ частот движения водных микроорганизмов Artemia salina с помощью оптически удерживаемых плазмонных наночастиц. Этот метод позволяет исследовать динамику микроорганизмов с высокой точностью.

Анализируя движение Навплия '

Больше видео