향상된 마이크로 및 Nanoparticle 조작에 대한 Plasmonic 및 광자 크리스탈 Nanostructures 활용
Summary
Plasmonic 핀셋 및 광자 크리스탈 nanostructures는 광학 트래핑 마이크로 및 나노 입자의 효율성과 방향 제어에 유용 향상을 생산하기 위해 표시됩니다.
Abstract
submicron 입자의 위치와 방향을 조작하는 방법은 nondestructively 기초 생물 학적 연구에 매우 유용한 도구가 될 것입니다. 아마도 작은 입자의 비침 투 조작을 달성하기 위해 가장 널리 사용되는 물리적인 힘 (DEP) dielectrophoresis 왔습니다. 1 단, 자체 DEP는 세포를 조작하면 그것이 전통적으로 고정 전극과 함께 이루어지기 때문에 원하는 수있는 다재 다능한 및 정밀도를 부족합니다. 작은 입자의 힘을 발휘하기 위해 3 차원 전자기 필드 기울기를 활용 광학 핀셋은이 원하는 다목적과 정밀도를 얻을 수 있습니다. 2 단,이 방법의 주요 단점은 입자를 트랩하는 데 필요한 힘을 달성하는 데 필요한 높은 방사선 강도되는 생물 학적 샘플을 손상시킬 수 3 트래핑 낮은 광학 농도와 정렬 가능 솔루션 광전자 핀셋 (OET)하지만 OET의 작은 입자의 미세 조작 제한이되며..되고 DEP 기반 기술은 또한 솔루션의 속성에 제약을두고 사 5
이 동영상이 문서에서는 살아있는 세포의 광학적 조작에 필요한 방사선의 강도를 감소 또한 오리 엔테이션을 제어하는 방법을 설명하는 두 가지 방법을 설명합니다. 첫 번째 방법은 그림 1과 같이 샘플을위한 기판으로 무작위로 금색 nanoparticle (AuNP) 배열을 사용 plasmonic 핀셋입니다. AuNP 배열은 공진 다이폴 순간으로 이루어져화된 표면 plasmons (LSP)로 입사 광자로 변환 방출하고 세포 솔루션에 큰 그라디언트와 패턴 방사선 필드를 생성합니다. Righini 외과 우리 자신의 모델링에 의해 표면 plasmon 향상 트래핑에 초기 작업 트랩 입자. 6,7,8 plasmonic 접근 벌금을 허용하는 plasmonic 기판에 의해 생성된 필드는 그라디언트 필드를 강화하여 필요한 초기 강도를 줄일 수 보였습니다 때문에 기계적 에너지와 쌍극자 – 종속 방사선 분야에보다 효율적인 광학 에너지 변환의 낮은 광학 농도와 ellipsoidal 입자와 세포의 방향을 제어합니다. 이 필드는 그림 2에 표시됩니다 낮은 트래핑의 농도는 그림 4와 5에 대한 자세한 있습니다. plasmonic 핀셋있는 주요 문제 LSP이 열의 상당한을 생성 있다고하고 트래핑은 2 차원이다. 이 열이 트랩에서 submicron 입자를 추방 정도로 강력한 수 있습니다 대류 흐름과 thermophoresis를 생성합니다. 우리가 설명됩니다 9,10 두 번째 접근 방식은 그림 6에서와 같이 회절 모드로 매우 효율적으로 분산형 입사 광에 주기적으로 유전체 nanostructures을 활용합니다 . 11 이상적으로, 하나는 plasmonic 핀셋 경험 같은 난방 문제를 방지하기 위해 유전 물질의 구조를 만들 것입니다하지만 우리 접근법에 알루미늄 코팅 회절 격자는 1 차원 주기적으로 유전체 nanostructure로 사용됩니다. 그것은 반도체 아니지만, 그것은 상당한 가열을 경험하고 효과적으로 그림 7과 같이 낮은 트래핑의 농도와 작은 입자를, 갇힌하지 않았다. 격자 기판과 입자의 정렬은 개념적으로 2 – D 광자 결정이 아닌 구면 미크론 크기의 입자의 정확한 회전을시킬 수있는 제안을 확인합니다. 이러한 광학 트랩의 10 효율성 인해에 설명된 nanostructures 제작한 고급 분야로 증가 아르 본 논문.
Protocol
Discussion
트래핑 이러한 방법의 의미는 그들이 10 μW / μm의 2의 순서에 10 3 μW / μm의 2 곳으로의 순서에 어딘가에서 지속적인 트래핑에 필요한 광학 강도를 감소한다는 것입니다. 이러한 기술에 10,11 제한 금 nanoparticle 배열이 극복되어야 난방 문제를 경험한다는 점입니다. 이 문제를 극복하기 위해 유전 물질로 구성되어 있습니다 2 차원 광자 결정 구조를 사용할 수 있습니?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
우리는 또한 시간 설명한 방법의 대부분을 개발하기 위해 샤오유 미아오와 벤 윌슨 감사하고 싶습니다. 이 작품은 국립 과학 재단 (DBI 0,454,324) 및 보건 국립 연구소 (R21 EB005183)와 ECK에 NIGMS에서 PHS NRSA T32 GM07270에 의해 투자되었다.
Materials
| Material Name | Type | Company | Catalog Number | Comment |
| Axio Imager Microscope | D1M | Zeiss | D1M | Zeiss Axio Imager.D1M |
| Microscope Objective | 50x/0.55 | Zeiss | LD EC Epiplan – NEOFLUAR 50x/0.55 HD DIC | |
| Zeiss Microscope Camera | AxioCam MRc | Zeiss | ||
| Helium Neon Laser | 35 mW | Research Electro-Optics | ||
| Variable Attenuator | Continuously Variable ND | ThorLabs | NDC-100C-4M | For adjusting microscope intensity |
| Zeiss Filter Set | Filter Set #17 | Zeiss | 488017-9901-000 | Filter Set #17 |
| Microscope Slides | 0.5 mm thickness | VWR | ||
| 3T3 mouse cell nuclei | Fred Hutchinson Cancer Research Center | Store as cold as possible | ||
| Acridine Orange dye | Fred Hutchinson Cancer Research Center | |||
| Bovine Serum Albumin | 1 to 10 ration in PBS | Fred Hutchinson Cancer Research Center | ||
| 454 nm polystyrene latex spheres | Polysciences, Inc. | |||
| carbodiimide hydrochloride (EDC) | 1-ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl) | G-Biosciences | BC25-1 | |
| gold (for deposition) | ||||
| Reflective ruled diffraction grating | Edmund Optics | |||
| Phosphate Buffered Saline (PBS) | Dulbecco’s Phosphate-Buffered Saline (D-PBS) (1X) | Invitrogen | 14190-144 | |
References
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