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Engineering

ストップフローと小角中性子散乱によるナノスケール材料の時間発展の測定

Published: August 6, 2021 doi: 10.3791/62873
Automatic Translation
1, 2, 2,3, 1, 1
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

Summary

このプロトコルは、小角中性子散乱測定中に複数の液体溶液を その場 で迅速に混合し、ナノメートルの長さスケールと秒の時間スケールで運動過程を研究するために、ストップフローサンプル環境の使用を提示します。

Abstract

この論文では、ストップフロー小角中性子散乱(SANS)サンプル環境を使用して、液体サンプルをすばやく混合し、数秒から数分の時間スケールでナノスケールの運動プロセスを研究します。ストップフローサンプル環境では、市販のシリンジポンプを使用して必要な量の液体サンプルを混合し、ダイナミックミキサーを介して石英ガラスセルに約1秒で注入します。時間分解SANSデータ収集は、サンプル混合と同期して、混合後の溶液中のナノ構造の進化を追跡します。

中性子ビーム時間を最も効率的に利用するために、一連のフローセレクターバルブを使用して、測定の合間にセルを自動的にロード、すすぎ、乾燥させ、複数のサンプル注入を通じて繰り返しデータ収集を可能にします。十分な中性子散乱統計が収集されるまで、サンプル注入が繰り返されます。混合セットアップは、さまざまな混合比、サンプル濃度、添加剤濃度、および温度で動態を測定するために、条件を体系的に変化させるようにプログラムできます。注入ごとに必要な最小サンプル量は、石英セルの経路長に応じて約150 μLです。

このストップフローサンプル環境を使用した代表的な結果は、添加剤であるシクロデキストリンの存在下での迅速な脂質交換速度について示されています。小胞は数秒のオーダーで外側のリーフレット(外部)脂質を交換し、数時間以内に内部と外部の両方の脂質を完全に交換します。脂質交換速度論を測定するには、in situ 混合で高速(秒)と低速(分)のプロセスをキャプチャし、速度定数を抽出する必要があります。同じサンプル環境を使用して、脂質ナノ粒子、タンパク質、界面活性剤、ポリマー、エマルジョン、無機ナノ粒子などの他のタイプの液体サンプルでの分子交換を調べることもできます。交換または反応系のナノスケールの構造変換と動力学を測定することで、ナノスケールで進化するプロセスへの新しい洞察が得られます。

Introduction

小角中性子散乱(SANS)は、≈1 nmから≈100 nm 1,2,3までの長さスケールでさまざまな材料のサイズ、形状、相互作用、および組織を測定する独自の方法を提供します。集束ミラーを備えたVSANS(超小角中性子散乱)装置を含む最近の機器は、最大≈1000nm4,5までのさらに大きな長さスケールの測定に向けて限界を押し広げています。一般に、中性子散乱法に固有のユニークな散乱コントラストは、医薬品製剤中の成分の凝集6、ポリマー系における架橋およびゲル化反応7,8、膜タンパク質のメソ結晶化9,10、タンパク質の分解およびアンフォールディング11,12など、ナノスケール構造の時間発展を測定する上でいくつかの利点を提供する。、およびシリカ系材料の成長13、14、15。独自の散乱コントラストにより、時間分解SANS(TR-SANS)は、他のストップフローベースの測定を補完するのに便利です。

ストップフロー混合法は、小角X線散乱(SAXS)16,17,18,19,20,21、蛍光分光法22,23,24,25,26、および光散乱27,28,29,30においてしばしば実施される。ミリ秒の時間スケールで運動過程を研究するための31,32の実験。SANSとSAXSの重要な違いは、中性子散乱は非破壊的な特性評価技術であり、そのため、SANSを使用して、高フラックスX線散乱実験中に発生する可能性のある、サンプルへの電離放射線損傷なしに、同じサンプルを数時間または数日間測定できることです33。SANS測定を繰り返してもプローブ分子やサンプルの化学構造は変化しないため、例えば蛍光に依存する速度論測定を複雑にする可能性のある光退色の影響なしに時間発展を研究することができます23,24。さらに、SANSは、動的光散乱などの光ベースの技術では特性評価が難しいことが多い、高濃度で光学的に不透明なサンプルの測定に使用できます。

ナノスケールの構造情報を提供することに加えて、SANSを使用して、中性子散乱長密度コントラストの変化を通じてこれらの構造の局所組成を調べることができます。異なる元素の散乱長密度(SLD)は周期表全体でランダムに変化し、同じ元素の異なる同位体によって変化します。一般的に利用されている例は、水素(1HまたはH)と重水素(2HまたはD)であり、これらは中性子散乱長が大きく異なります。したがって、界面活性剤、脂質、タンパク質、RNA、DNA、その他のポリマーなどの水素に富む材料は、システムの物理的特性を大幅に変更することなく、SANSを使用して重水素化溶媒と区別できます。ただし、H/D交換はサンプルの密度、水素結合、および相転移温度に影響を与える可能性があることに注意することが重要です。それにもかかわらず、水素に富む材料に対するSANSのユニークな感度は、SAXSなどのX線ベースの技術で関心のあるサンプルの散乱コントラストとシグナルが低いソフトマター研究で特に役立ちます。同位体置換により、SANSは、H標識分子とD標識分子を混合するだけで、水素が豊富な材料の分子交換速度を研究するための強力なツールになります。同位体置換は、嵩高い蛍光色素が目的の界面活性剤または脂質分子よりも大きく、交換速度論に影響を与える可能性がある系において特に有用である34、35。

時間分解SANS測定は、測定された強度が時間、長さスケール、およびSLDコントラストの関数であるため、有利です。そのため、TR-SANS実験は、空間分布とサンプルの組成の時間依存の変化を調べるように設計できます。SANSのこれらのユニークな利点は、界面活性剤36,37,38、エマルジョン39,40,41、脂質34,42,43,44,45,46,47,48,49などの多くのソフトマテリアルシステムにおける速度論的プロセスに関する重要な洞察をもたらしました。、50、およびポリマー51、52、53、54、55、56、57、58、59、60、61、62。ほとんどのTR-SANS研究は、数分から数時間の時間スケールに焦点を当てています。しかし、関心のある多くの運動過程は2番目の時間スケールで発生し、根底にあるメカニズムを理解するために不可欠です。これらの初期の時点を捉えるには、溶液を迅速に混合し、その場で測定する必要があり、停止流光散乱27、28、29、30、31、32、蛍光22、23、24、25、26、およびX線中に混合をデータ収集と同期させる必要があります。16、17、18、19、20、21の実験。この研究では、複数の液体サンプルを迅速に混合し、TR-SANS測定のために混合物を石英ガラスセルに注入するように設計されたサンプル環境の使用について説明します。混合装置は、最近開発されたキャピラリーレオSANS装置63の適応であり、複数のシリンジポンプおよびバルブを使用して、サンプル混合を制御し、細胞洗浄を自動化する。シリンジポンプを一連のフローセレクターバルブに接続することで、複数の入口ストリームを繰り返し混合、測定、すすぎ、乾燥して、秒単位でのTR-SANS測定を容易にすることができます。

現在の手順では、目的のサンプルが特定され、準備されていることを前提としています。私たちは、その場での混合セットアップとTR-SANSデータを収集する方法に焦点を当てています。中性子散乱データは、NIST中性子研究センター(NCNR)のVSANS機器で収集されました。ただし、この手順は他のSANS機器にも適用できるはずです。他のSANS機器に同様のプロトコルを実装することに関心のある読者は、地元の機器科学者に相談して、目的の速度論プロセスに最も関連する望ましい長さスケールと時間スケールで中性子束を最大化するための最適な機器構成を決定する必要があります。ここに示されているデータは、空間分解能5の損失で中性子数を最大化するために、VSANSの高フラックス「ホワイトビーム」構成を使用して収集されました。検出器キャリッジは、0.005 Å-1 < q < 0.5 Å-1の範囲の散乱ベクトル(q)をカバーするように配置され、≈130 nmから≈13 nmの長さスケールに対応します。散乱ベクトルはq = 4π/λ sin(θ/2)と定義され、λは中性子波長、θは散乱角である。

TR-SANS測定に使用されるストップフロー混合装置は、 図1に示すように、複数のポンプ、リンスシリンジ、サンプルシリンジ、フローセレクター、およびアダイナミックミキサー、サンプルセル、および混合サンプル容器で構成されています。すべての密閉流体経路は、シリンジ、バルブ、接続チューブ、ダイナミックミキサー、サンプルセルを含む空調されたエンクロージャ内に配置されています。プログラム可能な熱電エアコンを使用して、エンクロージャの温度を10°Cから50°Cの範囲で±1°C以内に制御します。 エンクロージャの断熱材の一部は、デバイスの動作部分を示すために取り外されていることに注意してください。メインのミキシングデバイスの筐体は、NCNRのNG3 VSANSビームラインの並進ステージに配置されています。エンクロージャの位置は、平行移動ステージを使用して調整され、サンプルセルを中性子ビームの経路(黄色の破線)に配置します。

Figure 1
図1:NIST中性子研究センターのVSANSビームラインでのストップフロー混合と小角中性子散乱測定を組み合わせるためのセットアップ例。 セットアップには、4つのシリンジポンプ、溶剤すすぎ用の2つのシリンジ、サンプル注入用の2つのシリンジ、4つのポンプセレクターバルブ、2つのミキサーセレクターバルブ、ダイナミックミキサー、フロースルー石英セル、および混合サンプルコンテナが含まれています。入射した中性子は、サンプルセル内にある混合サンプルから散乱します。石英窓と熱電空調ユニットを備えた断熱エンクロージャを使用して、サンプルとすべての機器を一定温度で制御します。黄色の破線は中性子ビームの経路を示しています。スケールバー= 10 cm。 この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。

図1に示すデバイスは、2つのサンプルシリンジ、2つのすすぎシリンジ、および 1 つのサンプルセルで構成されています。プロトコルのさまざまなステップに対応するフロー図を 図2に示します。所望の量の2つの異なるサンプルをミキサーおよびサンプルセルに注入する(図2A)。サンプルセルが充填されると、インレットスイッチバルブ(ISV)とアウトレットスイッチバルブ(OSV)を閉じて、サンプルセルをダイナミックミキサーから隔離し、TR-SANSデータ収集中にサンプルがセルに逆拡散するのを防ぎます(図2B)。ダイナミックミキサーの前は、接続チューブの長さは10cmから1mまで変化し、混合遅延時間には影響しません。ただし、ダイナミックミキサーとサンプルセル間のチューブ接続は、混合遅延時間と必要なサンプル注入量に影響します。ダイナミックミキサー、ミキサーセレクターバルブ(MSV1およびMSV2)、およびISVおよびOSVを接続するために、内径0.04インチ(1 mm)、長さ100 mmのプレカットステンレス鋼チューブが使用されます。内径1mm、長さ115mmのフッ素系チューブを使用して、ISVとOSV(またはダイナミックミキサー出口)をサンプルセルに接続します。混合遅延時間に影響を与える総ボイド容量には、ミキサーのボイド容量(0.15 mL)、ミキサー出口とサンプルセル入口の間のチューブ(0.09 mL)、およびサンプルセル容量(0.16 mL)が含まれます。この例では、総空隙容積は0.4mLである。バルブの内部ボイドボリュームは、チューブ、ミキサー、およびサンプルセルのボイドボリュームと比較してごくわずかです。例えば、採用された低圧セレクターバルブ(ボア径0.75mm)のボイド体積は約4μL、高圧セレクターバルブとスイッチバルブ(ボア径0.25mm)のボイド体積は約0.5μLです。

TR-SANS測定が完了したら、サンプルを溶媒とともにセルから押し出し、リンス溶媒をセルに繰り返しポンプで送り込んで、残留サンプルを除去し、サンプルセルを洗浄します(図2C)。リンスシリンジは、ポンプセレクター値を介してより大きな溶媒リザーバー(水やエタノールなど)に接続され、測定の実行間でサンプルセルを洗浄するのに十分な溶媒量を確保します。可燃性液体を含む溶媒源、サンプル源、および混合サンプル容器は、考えられるすべての発火源を排除するために、電気機器のない別のエンクロージャに配置されます。さらに、可燃性蒸気と溶剤の蒸発を最小限に抑えるために、ベーパーロックボトルキャップが使用されます。最後に、サンプルセルを窒素ガス流で乾燥させて、残留すすぎ溶媒を除去します(図2D)。ミキサーセレクターバルブへの入口窒素ガス圧力は、窒素ガスボンベにある手動圧力調整器を使用して、約2バール(0.2MPa、ゲージ圧)に調整されます。サンプルセルが十分に洗浄および乾燥されると、新しく混合されたサンプルが次の測定サイクルのためにサンプルセルに注入されます(図 2Aのフロー図に示されている混合と注入を繰り返します)。

Figure 2
図2:1つのサンプルセル、2つのサンプル混合、および洗浄用の2つのリンス溶媒を使用したフロー図の例。 (a)サンプルA(青)とサンプルB(赤)を混合し、混合したサンプル(紫)をサンプルセルに流します。(B)データ収集中、ISVおよびOSVスイッチバルブが閉じてサンプルセルを分離し、データ収集中のサンプルの逆拡散を防止する停止フローデバイス状態。(C)データ収集後にサンプルセルをSS1(緑色)からのリンス溶剤ですすぐ洗浄ステップ。(d)試料セルを窒素ガス(オレンジ色)で乾燥する乾燥工程。略語:PSV =ポンプセレクターバルブ。MSV =ミキサーセレクターバルブ;OSV =アウトレットスイッチバルブ;ISV = インレットスイッチバルブ;SS1 = 溶媒源 1;SSA = サンプル ソース A;N2 =窒素ガス源。この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。

図3は、混合セットアップが同じスイッチバルブに接続された2つの別々のサンプルセルで構成されている場合の、わずかに異なるバージョンのフロー図を示しています(図3A)。TR-SANSデータがサンプルセル1に収集されている間、サンプルセル2はすすぎ(図3B)、乾燥されます(図3C)。サンプルセル1のデータ収集が完了すると、インレットスイッチバルブは、データ収集のために新しく混合されたサンプルをサンプルセル2に導きます(図3D)。TR-SANSデータがサンプルセル2に収集されている間、サンプルセル1はすすぎおよび乾燥されます(図3E)。2つのサンプルセル間のこの交互の並列プロセスは、後続のサンプル注入間の時間を最小限に抑え、中性子ビームの使用時間を最大化します。

Figure 3
図3:2つのサンプルセル、2つのサンプルの混合、および洗浄用の2つのリンス溶媒を使用したフロー図の例。 (A)サンプルA(青)とサンプルB(赤)を混合し、混合サンプル(紫)をサンプルセル1に流します。(b)試料セル2がSS1からの溶媒ですすがれている間の試料セル1上のデータ収集中の停止流動装置状態(緑色)。(c)試料セル2を窒素ガスで乾燥させている間の試料セル1でのデータ収集中の停止流動装置状態(オレンジ色)。(d)サンプルセル1のデータ収集が完了すると、すぐに新しいサンプル(紫色)が混合され、サンプルセル2に流入されます。(e)試料セル1がSS1からの溶媒ですすがれている間の試料セル2でのデータ収集中の停止流動装置状態(緑色)。一方のサンプルセルが測定されている間、もう一方のサンプルセルは洗浄および乾燥されています。ストップフロー測定プロセスは、2つのサンプルセル間で交互に行われ、後続のサンプル混合注入間の時間を最小限に抑えます。略語:PSV =ポンプセレクターバルブ。MSV =ミキサーセレクターバルブ;OSV =アウトレットスイッチバルブ;ISV = インレットスイッチバルブ;SS1 = 溶媒源 1;SSA = サンプル ソース A;N2 =窒素ガス源。この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。

ポンプとチューブラインの接続、システムのプライミング、サンプルセルのすすぎと乾燥、混合サンプルの注入に関する段階的なプロトコルを以下に説明します。シンプルにするためにシングルセル構成が示されていますが(図2)、柔軟なモジュラーセットアップ、プロトコル、およびスクリプトを簡単に変更して、図3に示す2サンプルセル構成など、より多くのシリンジポンプ、バルブ、ミキサー、またはサンプルセル構成を実装することができます。混合および洗浄注入サイクル全体で収集された代表的な生中性子計数率データを図4に示し、3つの異なる温度で測定された脂質交換速度論および交換された脂質の割合に対応する抽出された正規化散乱強度をそれぞれ図5および図6に示す。

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Protocol

1. ストップフローシステムをセットアップして開始します。

  1. 電源スイッチを使用して、すべてのポンプ電源とダイナミックミキサーの電源を入れます。
  2. 停止流システム制御グラフィカル・ユーザー・インターフェース (GUI) ですべてのポンプとバルブを開始するには、デバイス構成パスを入力し、コマンド bus=qmixbus を使用します。Bus(), bus.open(), bus.start(), pump=qmixpump.Pump()、pump.enable()、および valve=ViciMultiposSelector() (オンラインオープンソースリポジトリで利用可能な開始コードの例を参照64)。
  3. シリンジを取り付ける前に、コマンド pump.calibrate() を使用してポンプを校正します。
  4. バルブが開始されたことを確認し、コマンド valve.setPort() および valve.getPort() を使用して、コマンドで正しいセレクタポートに移動します。
  5. コマンド pump.set_syringe_param(A、B)を使用して、各ポンプに使用するシリンジタイプを割り当てます( A はシリンジバレルの内径(mm)、 B はシリンジの最大ピストンストローク距離(mm)。
  6. サンプルシリンジをシリンジポンプに接続します。
    1. ポンプが校正されていることを確認したら、きれいなシリンジバレルをポンプ上部の接続部(シリンジマウントヘッド)にねじ込みます。
    2. ガラスシリンジを使用する場合は、シリンジピストンからの過度の力によってガラスシリンジが壊れないように、充填量を分注する前にシリンジマウントヘッドが緩んでいることを確認してください。
    3. シリンジピストンをポンプの下部にある接続部(シリンジマウントテール)にねじ込みます。
    4. シリンジバレルとシリンジピストンをポンプに接続した後、シリンジピストンをシリンジバレルの上部に移動するコマンド pump.empty()を使用してシリンジタイプの充填量をディスペンスします。
    5. ガラスシリンジを使用する場合は、ピストンの動きが止まった後にシリンジマウントヘッドを締めてください。
  7. チューブをサンプルおよび溶媒源、シリンジ、バルブ、ミキサー、サンプルセル、および混合サンプル容器に接続します。
    1. シリンジポンプチューブをポンプセレクターバルブに接続します。
    2. ポンプセレクターバルブチューブをサンプルソースに接続します。
    3. ポンプセレクターバルブチューブをすすぎ溶剤源に接続します。
    4. ポンプセレクターバルブチューブをミキサーセレクターバルブチューブに接続します。
    5. ミキサーセレクターバルブチューブを窒素ガス源に接続します。
    6. ミキサーセレクターバルブチューブをミキサーインレットに接続します。
    7. ミキサー出口をインレットスイッチバルブに接続します。
    8. インレットスイッチバルブをサンプルセルインレットに接続します。
    9. サンプルセルの出口を出口スイッチバルブに接続します。
    10. 出口スイッチバルブを混合サンプル容器に接続します。
  8. 各バルブに対して行われる対応するポート番号接続を入力して、ストップフローシステム制御GUIで作成されたすべてのチューブおよびバルブ接続を定義します(ステップ1.7)。
  9. ミキサー入口とサンプルセル出口の間のチューブのボイド体積を計算し、各測定でサンプルセルを充填するために必要なサンプルの最小量を定義します。

2. サンプルをロードします。

  1. 所望の数値を入力して、ストップフローシステム制御GUIで所望のサンプル充填量および溶媒充填量を設定する(オンラインオープンソースリポジトリ64の制御コード例を参照)。
  2. pump.aspirate() コマンドを使用して、目的のサンプルと溶媒の量をソースからポンプセレクターバルブを介してサンプルシリンジに引き込みます(吸引します)。
    注意: 空のシリンジを最初にロードするときは、シリンジの上部に空気が存在し、手順3でサンプルと溶媒でシステムをプライミングするためにパージする必要があります。

3.システムを準備します。

  1. pump.dispense() コマンドを使用して、シリンジ、チューブライン、およびバルブからすべての空気を押し出す (ディスペンスする) 。シリンジ、チューブ、およびバルブからすべての空気を完全に除去するために、各シリンジから十分な量の液体が分注されていることを確認します。チューブ内に気泡が見える場合は、気泡が除去されるまで溶媒またはサンプルの分注を続けます。
  2. システムから空気がパージされたら、少なくとも1つのサンプル注入およびすすぎ手順を実行します(中性子散乱データは収集されません)。
    1. コントロール GUI で [ 混合実験の開始 ] というラベルの付いたセルをクリックして選択します。
    2. このセルをアクティブに選択した状態で、コントロール GUI の上部にある [実行 ] ボタン (右三角形) をクリックするか、キーボードの Shift キーと Enter キーを同時に押します。
    3. サンプルセルを目視検査して、気泡がないことを確認します。
      1. 気泡が存在する場合は、プロトコル手順3.1と3.2を繰り返して、チューブラインからさらに空気をパージします。
      2. サンプルセルに気泡が存在しない場合は、ステップ4に進み、残りの実験プロトコルステップを定義します。

4.プログラムスクリプトでストップフローミキシングプロトコルを定義します(オンラインオープンソースリポジトリ64のコード例を参照)。

  1. ストップフロー装置を囲む断熱エンクロージャの温度を制御するプログラマブルエアコン(AC)ユニットの温度設定値を入力します。
    1. ACコントロールユニットのスターボタンを押しながら、上下の矢印を押して設定温度を変更します。または、制御GUIに希望の温度設定値を入力し、[実行]をクリックします。
    2. 運動実験を開始する前に、エンクロージャーの内部が目的の温度で平衡化するために15〜30分待ちます。
      注意: アクセス可能な温度範囲は現在10°Cから50°Cの間であり、温度安定性は1°C±です。
  2. 制御GUIに適切な量、流量、時間、および繰り返し回数を入力して、すべてのすすぎシーケンスステップを入力します。
    1. 注入する各サンプルの体積を定義し、総流量(Q)を定義します。
    2. すすぎ手順中に注入される各溶媒の量を定義します。
    3. 各すすぎサブステップ間の乾燥時間(tdry)を定義します。
    4. すすぎサブステップの数を定義します。
    5. 後続のすすぎステップのさまざまな溶剤を定義します。
    6. 各測定(nリンス)の後に実行するすすぎの繰り返し回数を定義します。
    7. サンプルセルとミキサーを完全に乾燥させる時間を定義し、その後のサンプル注入のためにきれいなサンプルセルを提供します(tdry_final)。
  3. ストップフローシステム制御GUIに適切な量、流量、時間を入力して、すべてのサンプル注入シーケンスステップを定義します。
    1. 注入する各サンプルの量と流量を定義します。
    2. ボイド体積(Vボイド)と総流量(t遅延 = Vボイド/ Q)から遅延時間(t遅延)を計算します。
      注意: 遅延時間は、サンプルセルに混合サンプルを充填するのに必要な時間です。
    3. TR−SANSデータの所望の取得時間を、対象の運動過程全体が発生するように定義する(tscatt)。
    4. 散乱実験の終了からすすぎサイクルの開始までの待機時間を設定します(twait)。
      注意: サンプル中性子透過率をセルからすすぐ前に測定する場合は、この待機時間を少なくとも100秒にする必要があります。サンプル送信は、データを絶対強度まで下げるためにデータ処理中に必要です。
    5. ステップ 4.2 (n サイクル) で定義された各注入の間に実行されるすすぎシーケンスで実行する注入サイクル数を定義します。
  4. 式 (1) を使用して、1 回のストップフローデータ収集サイクル (tサイクル) の合計時間を計算します。
    tサイクル = nすすぎ× (t 遅延 + t乾燥) + tdry_final + t遅延 + tスキャット (1)
    ここで、nリンス =すすぎの繰り返し回数(ステップ4.2.6)。tdelay =停止したフローデバイスの遅延時間(ステップ4.3.2)。tdry =各すすぎサブステップ間の乾燥時間(ステップ4.2.3);tdry_final =サンプルセルとミキサーを完全に乾燥させる時間(ステップ4.2.7);tscatt = 必要なTR-SANSデータ取得時間(ステップ4.3.3)

5. SANS機器制御GUIで小角中性子散乱パラメータを定義します。

  1. 各サンプルの長さスケールと対象q範囲を決定します。
  2. 目的のq範囲をカバーしながら、サンプルの中性子束を最大化するように装置の構成を定義します。
  3. SANS計測器制御GUIでVSANSデータの合計アクイジション時間を、ステップ4.4で計算されたサイクルタイムに設定します(中性子散乱データアクイジション時間=tサイクル)。
  4. SANS機器制御GUIでサンプル送信測定時間を100秒に設定します。
  5. SANS 計測器制御 GUI を使用して、コマンドラインに 「イベントモードデータの生成 」と入力して、イベントモードのデータ収集をオンにします。

6. TR-SANSデータを処理するためのストップフロー実験を開始する前に、データ削減のための標準散乱測定値を収集します。

  1. バックグラウンド散乱を測定します。
    1. ローカル計器シャッターが閉じていることを確認します。
    2. ブロックされたビームサンプルをサンプル開口部の背面に取り付け、ローカル機器環境を固定し、ローカル機器シャッターを開きます。
    3. ソフトウェアでブロックビーム散乱データ取得時間を定義し、ブロックビーム散乱データを収集し、最長散乱データ取得時間(tscatt)と同じ期間カウントします。
    4. データ収集が完了したら、機器のシャッターを閉じ、ブロックされたビームサンプルをサンプルアパーチャから取り除きます。
  2. 空の細胞の散乱を測定します。
    1. サンプルセルが完全にすすぎ、乾燥されていることを確認してください。
    2. ローカル計器シャッターを開きます。
    3. 空のセル透過率測定値を100秒間収集します。
    4. 空細胞散乱測定値を収集し、少なくとも最長取得時間(tscatt)についてカウントする。

7. ストップフロー実験を開始します。

  1. イベント モードで VSANS 散乱データ収集を開始します。
    1. ローカル計器エリアが安全であることを確認してから、ローカル計器ビームシャッターを開きます。
    2. 計測器コンピュータのSANS計測器制御ソフトウェアを使用して、目的の実行を計測器キューにドラッグアンドドロップして、SANSデータ収集を開始します。
      注意: 最も早い時点を確実に測定するには、ストップフロー混合実験を開始する前にデータ収集を開始してください。データは、遅延時間(t遅延)を考慮して、後のステップで後処理されます。
  2. 制御GUIでストップフロー混合実験を開始します。
    1. 停止フロー システム制御 GUI で [ 混合実験の開始 ] というラベルの付いたノートブック セルを選択します。
    2. このセルをアクティブに選択した状態で、ストップフローデバイス制御プログラムの上部にある [実行 ]ボタン(右三角形)をクリックするか、キーボードの Shiftキー と Enter キーを同時に押します。
    3. セクション4で定義されたストップフロー混合プロトコルが動作を開始したことを確認します。
    4. 散乱実行後、SANS計測器制御GUIを使用して100秒の伝送測定をVSANS計測器キューに追加します。
    5. SANS計測器制御GUIで、残りのストップフロー混合サイクル(nサイクル -1、ステップ4.3.5)ごとに、1つの散乱測定実行と1つの送信測定実行を機器キューに追加します。

8.データを処理および削減して、すべての背景を削除し、検出器の感度を修正し、サンプルの透過を修正します。

  1. サーバーから散乱データ ファイルと関連するイベント ファイルをダウンロードします。
    注:各VSANS測定後に個別のディテクタイベントファイルが生成され、アクティブなディテクタキャリッジ(フロント、ミドル、バックディテクタなど)ごとに1つのイベントファイルが生成されます。
  2. コマンド events=Rebin(ファイル名) の後にコマンド events.do_rebinning(timebins) が続くコマンドを使用して、散乱データを目的のタイムビンにビンに入れます。入力ファイル名は目的の SAN データ ファイルの名前に対応し、タイムビンは目的のタイム ビン境界のリスト (秒単位) です。
    注:入力タイムビンがリストではなく単一の数値として入力された場合、データは等しい時間幅のN個のビンにビン化されます(Nは入力タイムビンです)。
  3. ビームライン65に備えたソフトウェアを用いてビニング散乱データを低減する。

9. TR-SANSデータを分析します。

  1. 式(2)を用いて測定時間から対象とする処理時間(t処理)を算出する。
    tプロセス = ti - t停止 + t遅延 (2)
    ここで、tiは流れが停止した後に開始する測定時間ビンであり、tstopは流れが停止した直後の測定時間であり、t遅延は遅延時間である。
  2. ステップ8.2で定義された時間ビンとステップ9.1で計算されたtプロセスを使用して、q依存強度I(q)をプロセス時間の関数としてプロットします。
    注: アクセス可能な最も早いプロセス時間は、tdelay によって制限されます。以前のプロセス時間ポイントを測定するには、総流量(Q)を増やすか、総ボイド体積(Vボイド)を減らします。
  3. プロセス時間の関数としてのI(q)の変化から関心のある運動パラメータを抽出します。

10. 実験を終了します。

  1. ローカル機器のシャッターを閉じて、中性子ビームをオフにします。
  2. ビームラインから備え付けの放射線モニターを用いて放射線チェックを行い、部品やチューブを外したり、サンプルや混合サンプル容器を取り出したりしてください。
  3. シリンジ、チューブ、および混合サンプル容器を保健物理学部門に移します。
  4. 保健物理学フォームに記入し、保健物理学担当者による評価を待ちます。

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Representative Results

ここに示す代表的な中性子データは、交換速度(ke)66,67で小胞間の脂質交換を触媒する添加剤であるメチル-β-シクロデキストリン(mβCD)の存在下での脂質交換速度を測定します。以前の蛍光研究では、keがmβCD濃度に依存し、交換プロセスの半減期が68分のオーダーであることが示されています。本実験では、ストップフローTR-SANSを用いて、mβCD触媒による小胞間の脂質交換を秒単位の時間スケールで測定する。2つの同位体的に異なる脂質小胞集団を調製した。一方の小胞集団は尾部水素化ジミリストイルホスファチジルコリン(DMPC)脂質(図5のH脂質小胞)で調製し、もう1つの小胞集団は尾重水素化DMPC(DMPC-d54)脂質(図5のD-脂質小胞)で調製しました。荷電ジミリソチルホスファチジルグリエルコール(DMPG)脂質のモル分率0.05(5モル%)をDMPCおよびDMPC-d54乾燥脂質粉末の両方に添加して、単層小胞形成を促進した69。

別々のHベシクルおよびDベシクル溶液を、45容量%の重水(D2O)および55容量%の水(H2O)を含む溶媒中でそれぞれの脂質膜を水和することによって調製した。D2O/H2O溶媒組成は、溶媒の中性子散乱長密度(ρ)がH脂質とD脂質のランダム混合物と一致するように計算した(Δρ=ρ脂質-ρ溶媒=0)。言い換えれば、ランダムに混合されたH/D小胞は中性子には「見えず」、コヒーレントな中性子散乱がゼロになります。単層小胞溶液は、溶液を5回凍結融解し、次いで直径100nmの細孔を有するポリカーボネートフィルターを通して個々の溶液を押し出すことによって調製した。ベシクル溶液を2つのシリンジとフィルターの間で30°Cで合計31回前後に押し出しました。 続いて、同じD2O/H2O溶媒混合物で調製した少量の濃厚mβCDストック溶液をベシクル溶液に添加した。最終脂質濃度は14ミリモル/L(mM)であり、mβCD濃度は30ミリオンMであった。個々のベシクル溶液を、溶液を停止流混合装置内のサンプルシリンジに装填する前に、添加されたmβCDで少なくとも30分間平衡化されました。

複数の注入サイクルにわたって測定された中性子計数率の例を 図4Aに示します。各サイクルは、9つのすすぎステップ、1つの乾燥ステップ、および1つのサンプル注入ステップで構成されていました。わかりやすくするために、VSANS機器の中央の検出器キャリッジで測定されたカウントレートのみが示されています。フロント検出器キャリッジでも同様の傾向が見られ、これはより大きな散乱角またはより高いq値で収集されたデータに対応していました。各すすぎ溶媒注入(溶媒S1および溶媒S2)でカウント率が急上昇し、溶媒が窒素ガスでセルから押し出されて乾燥されたときに空のセルベースラインカウントに戻った。最後の細胞すすぎはS2(本例ではエタノール)を用い、試料注入前に窒素ガスで3分間細胞を最後に乾燥させた。サンプルが細胞に注入された直後に、中性子カウント率が急上昇し、データは5分間連続して収集されました。 図4A の例示データにおいて注入された代表的な試料は、バックグラウンドの塩緩衝液であった。経時的な測定強度の変動は、バックグラウンド中性子計数率の変動を反映しており、平均サンプル組成の変化を反映していません。サンプルのすすぎ、乾燥、混合、および注入の完全なサイクルは、 図4Aの例では追加の時間繰り返され、各サイクルは合計15分間続いた。

個々のH標識およびD標識脂質小胞溶液をtミックス時に混合し、直ちにサンプル細胞に流した。測定された中性子計数率は急上昇し、図4Bに示すように、サンプルセルがt充填で充填されると最大値に達した。サンプルセルを充填するのに必要な経過時間は遅延時間t遅延と呼ばれ、t遅延= t充填-tミックスで与えられます。ミキサーとサンプルセルの間のボイド体積(Vvoid)が既知であり、総流量(Q)がわかっている場合、t遅延はt遅延= Vvoid / Qとして計算することもできます(プロトコルステップ4.3.2を参照)、これは液体サンプルがミキサーに入り、サンプルセルを離れるための平均滞留時間でもあります。t充填に達した後、セルが充填され、定常状態に達したことを確認するために、流れを一定の流速で継続した。その後、流れはtストップですぐに停止しました。試料セルを通る流量は一定であり、したがって中性子ビーム経路内の試料は定常状態であったため、平均中性子計数率はt充填からt停止までの測定時間の関数として一定のままであった。言い換えると、tストップで測定されたデータは、t遅延= tフィル-tミックス= Vボイド/ Qによって混合および進化したサンプルに対応します。t停止直後に収集されたビン化された測定時間tiは、関心のある主な運動データです。

図4Cでは、3つの異なる温度での混合脂質小胞サンプルからの中性子カウントが、定常状態の流れ期間と遅延時間について補正された対象のプロセス時間である補正されたプロセス時間スケール(tプロセス)の関数としてプロットされています。プロセス時間スケールは、tプロセス=ti−t停止+t遅延、または同等に、tプロセス=ti−t停止+t充填−t混合によって計算された。SANSデータは、いわゆるイベントモードで図4で継続的に収集されました。イベントモードデータ収集中、検出された各中性子イベントは、一意のタイムスタンプと、2次元中性子検出器上のそのxおよびy位置とともに記録されます。次に、イベントモードデータは、図4Bの所望の時間ビン(ti)に後処理されます。

関心のあるアクセス可能なプロセス時間ウィンドウ内のイベントモードデータ(すなわち、図4Bのt停止後の各tiで収集された中性子散乱)は、オンラインオープンソースリポジトリ64で利用可能なプロトコルおよびスクリプトを使用して、その時間ビンの2次元(2D)検出器画像に再構築された。次に、各2D検出器画像をデータ削減ルーチンを使用して処理し、さまざまなバックグラウンドソースを減算し、サンプルの透過と検出器の効率を補正し、2D検出器データを強度(I)対散乱ベクトル(q)プロット65に方位積分しました。図5のデータは、等しい(3秒)時間ビンにビニングされており、TR-SANS測定から得られる時間スケールと長さに依存する情報を表しています。図4Bに示す総生計数率と同様に、q依存強度I(q)は、外側のリーフレットの脂質が交換され、異なる小胞間でランダムに混合されるにつれて時間とともに減少します。

3つの異なる温度で測定された脂質交換動態のデータを 図5 に示します。各プロットは、混合後の最初の110分間に収集されたデータを示しています。測定された強度は、脂質流体相に対応する36°Cおよび30°Cの最低q値で桁違いに減少します。一方、散乱強度データは20°Cで時間とともに著しく遅く変化し、脂質ゲル相では外小葉交換動態がはるかに遅いことを示しています。

測定された散乱強度I(q)は、SLDコントラストEquation 1と関係があり、Δρは小胞と周囲の溶媒との間のSLD差です。この平均SLDコントラストは、任意の時点での小胞内のH脂質とD脂質の相対数に直接関係しています。そのように、所与の時間において測定された散乱強度を正規化して、交換された脂質集団の割合を決定することができる。この正規化は、(1)小胞間に脂質交換がない場合の時間t = 0での測定強度I(0)、および(2)すべての脂質が交換され、集団が平衡化している時刻t = ∞での測定強度I(∞)を含む2つの追加の測定値を収集することによって達成されます。正規化された計数率42Equation 2は、図6のさまざまな温度の処理時間の関数としてプロットされています。この例では、I(t)はプロセス時間tでのq積分強度(qの関数として積分されたバックグラウンド減算強度)、I(∞)はすべての脂質が交換された後の無限時間でのq積分強度(溶媒バックグラウンド散乱と同様であるはずです)、I(0)はq積分です。 時間t = 0での強度(脂質交換なし)。I(0)は交換が遅い20°Cで相転移温度以下の混合サンプルで測定し、I(∞)は40°Cで36時間以上平衡化し、H脂質とD脂質を完全に交換した別のサンプルで測定しました。

正規化された計数率は、処理時間 t = 0 の R(t) = 1 から t = ∞ の R(t) = 0 に減衰し、サンプルの SLD コントラスト、したがって脂質交換の程度に直接関係しています 27,28,29,30,31,32,33,34,35.最も早く測定されたR(t)データは、30°Cおよび36°CでR(t)=1で始まらず、混合後の最初の3秒間にかなりの量の脂質交換が起こったことを示していますが、採用されたストップフロー混合プロトコルの遅延時間(t遅延= 2.4秒)のために実験的にアクセスできませんでした。一方、20°Cで測定されたR(t)は、最初の(2〜3)分間はほぼ一定のままでした。30°Cおよび36°Cで測定された脂質交換速度論では、R(t)は100秒以内に≈0.5に急速に崩壊し、外側のリーフレット脂質が数分以内に完全に交換および平衡化したことを示唆しています。したがって、mβCD触媒による脂質交換の捕捉は、ストップフローSANSを使用して可能になり、手動ピペット混合では捕捉が困難でした。さらに早いプロセス時間ポイント(t < 3秒)をキャプチャするには、遅延時間を短縮するために、ボイドボリュームを小さく、チューブのボイドボリュームを小さくし、総流量を高くする別のミキサータイプが必要になります。

R(t)は、脂質が内側と外側のリーフレットの間でフリップフロップするにつれて、より長い時間で崩壊し続けました。手動ピペット混合法は約5分かかるため、低速フリップフロッププロセス(t > 5分)のTR-SANSデータは、手で混合し、標準のSANSサンプルセルにロードすることで収集できます。同様に、脂質ゲル相の20°Cでの脂質交換は、離散的に混合して測定できるほど遅く、この測定は必ずしもストップフロー混合法で検討する必要はありませんでした。数分から数時間の時間スケールでの動力学プロセスの測定は、サンプルを手動ピペット混合で混合するとより効率的になります。ただし、数分未満の時間スケールでの運動プロセスでは、このストップフロー混合とTR-SANS測定手順が必要になります。

Figure 4
図4:混合および洗浄注入サイクル全体で収集された代表的な生の中性子計数率データ 。 (A)複数のサイクルにわたる繰り返しすすぎシーケンス、乾燥シーケンス、および混合サンプル注入シーケンス中の時間の関数としての中性子計数率(中央検出器)の例。(A)中のサンプルはバックグラウンドの塩緩衝液であり、経時的な強度の変化はバックグラウンドカウント率の変化を反映しており、サンプルの変化ではない。(B)30°CでのH脂質とD脂質の混合小胞の注入後の実験時間の関数としてのモニター正規化中性子計数率。 縦破線は、混合開始時間(t混合)、充填時間(t充填)、流動停止時間(t停止)、および時間ビニング領域(ti)を示す。t停止 後の計数率の低下は、小胞間の脂質交換としての試料のコントラストの喪失によるものです。(C)(青)20°C、(緑)30°C、および(赤)36°Cでの実験の最初の100秒間の交換プロセス時間の関数として正規化された中性子カウント率を監視します。 イベントモードデータは1秒のビンに処理されます。略語:S1 =溶剤1;S2 = 溶媒 2;tmix =サンプル溶液が混合される実験時間。tfill =サンプルセルが充填される実験時間。tstop =流れが停止する実験時間。tプロセス=対象の計算された速度論的プロセス 時間。 この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。

Figure 5
図5:脂質小胞の外層の触媒交換と、さまざまな温度での散乱ベクトル(q)の関数としての散乱強度(I)の対応する変化の図。 (A)t=0での初期混合と(B)メチル-β-シクロデキストリン(mβCD)によって触媒される外層の交換後のH-脂質とD-脂質小胞の間の脂質交換を示す模式図。散乱波ベクトルqの関数として中性子散乱強度を減少させる。ストップフロー混合実験およびVSANS測定は、(C)36°C、(D)30°C、および(E)20°Cで繰り返した。 提示されたデータは、指定された各温度で混合した後、最初の10分間にわたって3秒間隔にビニングされました。エラーバーは、カウント統計量から伝播された不確実性であり、1つの標準偏差を表します。略語:ke =小胞間脂質交換の速度定数;mβCD =メチル-β-シクロデキストリン;kf =リーフレット間脂質交換の速度定数、脂質フリップフロップとも呼ばれます。l(q) = cm-1の単位で測定されたSANS強度。q = 散乱ベクトル。この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。

Figure 6
図6:目的の速度論的過程の速度定数を抽出するためにモデル化できる交換された脂質の割合に対応する正規化された散乱強度 。 (A)(青)20°C、(黒)30°C、(赤)36°Cで測定された3秒から600秒の間の時間スケールで発生する小胞の外側リーフレット間の脂質交換。 図の挿入図は、運動過程の最初の60秒を拡大します。エラーバーは、散乱強度の数値積分から伝播された不確実性であり、1つの標準偏差を表します。略語:R(t) =正規化された散乱強度。t プロセス = 対象の修正されたプロセス 時間。 この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。

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Discussion

現在の手順では、混合装置とストップフローTR-SANS測定を実行する手順について説明します。デバイスとプロトコルは、対象の時間スケールが≈1秒から5分の低粘度液体サンプル用に最適化されています。5分を超える時間スケールの場合、サンプルを手動で混合して標準的な散乱セルにロードすることは、特に高粘度のサンプル、ゲル、またはペーストの場合、より簡単で望ましい場合があります。1秒未満の時間スケールにアクセスするには、遅延時間を短縮するために、別の混合装置、より低い総ボイド体積、およびより高い総流量が必要です。また、これらの短い時間スケールで速度論的プロセスを研究するには、TR-SANSを使用してミリ秒の時間スケールで十分な散乱カウント統計を蓄積するために、サンプル注入を繰り返す必要があることに注意することも重要です。総サンプル量が限られている場合は、光またはX線散乱で十分な散乱コントラストが存在すると仮定して、より少ないサンプル注入またはより少ないサンプル注入を必要とする光散乱またはX線散乱などのより高いフラックス技術を使用することが望ましい場合があります。

このモジュール式のストップフローSANSアプローチは、中性子散乱実験用に最適化された市販のストップフロー機器と比較して、いくつかの重要な長所と短所を生み出します。主な利点には、(1)中性子ビーム時間を最大限に活用するために、すすぎ期間中に異なるサンプルセル間でTR-SANS測定を交互に行うこと、(2)三元サンプル混合またはその他のより複雑なサンプル混合要件に合わせてシリンジの数、シリンジ容量、ミキサータイプを適応させること、および(3)サンプルセルを分離し、より長い時間スケール(>10分)で逆拡散を排除することにより、より長い測定期間を可能にすることが含まれます。ここでは実装されていませんが、ミキシングセル設計のモジュール性により、SANS、UV-Vis、蛍光測定のコーミングなど、複数の測定方法で同時にデータ収集することも可能になります70。このモジュラーセットアップの2つの主な欠点には、(1)1ミリ秒から3ミリ秒の遅延時間を提供できる他のシステムと比較して比較的長い混合遅延時間(1秒から100秒)、および(2)動作温度範囲が小さいこと(10°C〜50°C)-20°Cから80°Cを超える動作温度にアクセスできる他の利用可能なシステム。

in situ混合実験を行う前に、目的のサンプルに関する予備的なSANSデータを収集することは、特にここで示す例のような分子交換速度論を監視するように設計された実験において、最良のTR-SANSデータを収集するために重要です。I(0)とI(∞)の正確な値を決定することは、目的の運動パラメータを抽出するためにモデル化された正規化強度R(t)の正確な値を計算するために重要です。I(0)の値は、別々のHベシクルストックとDベシクルストックの測定された散乱強度から直接計算でき、I(∞)は、H脂質/D脂質の50/50混合物から調製された別のベシクルサンプルを調製することによって決定できます。これらの対照サンプルからの散乱データは、TR-SANS実験中の信号を最大化し、交換速度論の進行を検証するために、TR-SANS測定に最適なqレンジおよびSANS機器構成を決定するためにも使用できます。混合後の最初の時点で測定された強度が計算されたI(0)と等しくない場合、関心のあるすべてのプロセスをキャプチャするために、より速い混合時間が必要になる場合があります。測定された強度がI(∞)に達すると、交換プロセスが完了し、次の注入に備えてセルを空にして洗浄することができます。

TR-SANS用の液体サンプルを正常に混合するには、すべてのシリンジ、バルブ、およびチューブラインがプライミングされ、空気がないことを確認し、漏れを防ぐためにすべてのチューブ接続が安全であることを確認することが重要です。これらの重要なステップを正しく実行しないと、混合量が不正確になったり、絶対散乱強度が不正確になったりする可能性があります。たとえば、サンプルセル内に閉じ込められた気泡は、中性子ビーム経路のサンプル体積が減少するため、測定されたSANS強度を低下させます。あるいは、気泡は、気液界面でのビーム屈折により、検出器に高強度の「縞」または「フレア」を生成する可能性があります。測定された散乱強度の経時的な予期しない変化は、サンプルの混合不良、バルブの漏れ、サンプルセル内の気泡、またはサンプルの逆拡散を示している可能性があります。

TR-SANS実験中に各サンプルの透過率測定値を収集することは、収集されたデータを絶対強度まで減らすために重要です。一部のSANS機器では散乱データと送信データを同時に収集できるため、TR-SANSデータ収集プログラミング全体が簡素化されます。ただし、これは、このプロトコルで使用されるVSANS機器を含むすべての機器で可能というわけではありません。サンプル透過測定とサンプル散乱測定には異なる機器構成が必要だったため、散乱測定の最後に透過測定値を収集し(プロトコルステップ7.2.4)、サンプルが細胞に注入された後の最も早い時点で散乱データが測定されるようにしました。透過率は、元素組成全体、サンプルパス長、および中性子波長にのみ依存します。したがって、時間分解実験を通して全元素組成が一定であれば、透過率は変化しないはずです。同じサンプルを繰り返し実行間の伝送値の差が大きい場合は、サンプル量の混合の不一致、サンプルセルの不完全な充填、気泡、または実験中のバルブの漏れとサンプルの逆流のいずれかによる問題を示しています。

TR-SANSのユニークな利点は、測定された強度が散乱ベクトル(q)に依存し、ナノスケールで空間変化を調べるために使用できることです。TR-SANSは、ストップフロー混合装置と組み合わせることで、これらのナノスケールの変化を秒から分スケールでプローブし、界面活性剤と脂質の自己組織化と交換、賦形剤添加時のポリマーとタンパク質の凝集、ナノ粒子の成長と崩壊、またはエマルジョンにカプセル化された製品の交換に関する洞察を提供します。ストップフロー装置は、複数のサンプルシリンジポンプとシリンジで構成して、2つ以上の液体サンプルの混合を容易にすることができます。この柔軟性により、目的の動力学に関する添加剤の体系的な調査が可能になります。例えば、異なる容量の濃縮抗菌ペプチド溶液をH-ベシクルおよびD-ベシクル溶液と混合して、脂質交換動態に対するペプチド濃度の影響を研究することができる45,46。さらに、すべての密閉流体経路は、サンプルシリンジ、バルブ、ミキサー、チューブを含む温度制御されたエンクロージャに包まれているため、システムの温度を変更して、目的の速度論的プロセスに関連する熱力学的パラメータを抽出できます。

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Disclosures

著者は宣言する利益相反はありません。

Acknowledgments

NG3 VSANSへのアクセスは、協定番号DMR-2010792に基づいて、国立標準技術研究所と国立科学財団の間のパートナーシップである高解像度中性子散乱センターによって提供されました。M.H.L.Nは、Mitacs Globalink(カナダ)から提供された資金提供を認めています。商用製品または商号の特定は、理解を促進するためのものであり、米国国立標準技術研究所による承認または推奨を意味するものではありません。

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Dynamic mixer Analytical Scientific Instruments 462-0150A Magnetically coupled rotor, binary dynamic mixer assembly (ternary type available), 0.15 mL dead volume (larger dead volume available)
Fluoropolymer tubing IDEX Health & Science 1507L PFA Tubing Natural 1/16 inch OD x 0.040 inch ID x 50 ft
Fluoropolymer 1/4-28 flangeless fittings IDEX Health & Science XP-245 PFA flangeless fitting with ferrules, 1/4-28 threading, 1/16 inch OD tubing
Glass syringes Hamilton Company 81660 Hamilton 1000 series syringes, 10 mL (81660), model 1010 C syr, 1/4"-28 thread termination, other volumes available
High-pressure flow selector valves Vici Valco C85X-1570EUTB Vici 10 position selector valves, 15000 psi max, 0.25 mm bore, 1/16 inch OD tubing, 10-32 coned threaded ports, USB universal actuator
High-pressure switch valves Vici Valco C82X-1574EUHB Vici 4 port switch valves, 15000 psi max, 0.25 mm bore, 1/16 inch OD tubing, 10-32 coned threaded ports, USB universal actuator
High-pressure syringes Cetoni A2019000358 3 mL stainless steel syringe, 510 bar max, 21 mL/min flow rate max
Low-pressure flow selector valves Vici Valco C25-3180EUHB Vici 10 position selector valves, max 250 psi liquid, 0.75 mm bore, 1/16 inch OD tubing, 1/4-28 threaded ports, USB universal actuator
neMESYS high-pressure syringe pumps Cetoni A3921000103 Max force 2600 N
neMESYS mid-pressure syringe pumps Cetoni A3921000131 Max force 1000 N
Power supply Cetoni A3921000127 Base 600, supplies power for up to 4 high pressure pumps
Quartz flow-through sample cell Starna Scientific 3-2.30-Q-1/TC Quartz micro flow cells, 2 mm path length (1 mm available), 2 mm by 2 mm by 30 mm internal dimension
Quartz windows Technical Glass Products NA GE 124 Clear fused quartz ground and polished plates, 11.75 inch by 23.75 inch by 0.375 inch thick
Stainless steel 10-32 coned compression fittings IDEX Health & Science U-321X, U-320X 316 stainless steel ferrule (U-321X) and nut (U-320X) -Valco type, 10-32 coned, for 1/16 inch OD stainless steel tubing
Stainless steel tubing IDEX Health & Science U-102 Stainless Steel Tubing 1/16 inch OD x 0.020 inch ID, 10 cm, various precut lengths available
Syringe pump control software Cetoni T6000000004 QmixElements software for nemesys pumps, QmixSDK software development kit
Thermoelectric air conditioner EIC Solutions AAC-140C-4XT-HC Thermoelectric air conditioner mounted on insulated enclosure to control the pump, valve, mixer, and sample temperature
T-slot railing McMaster-Carr 47065T103 Aluminum t-slotted railing (1.5 inch by 1.5 inch) cut to various lengths
Vapor locking bottle caps  Cole-Parmer EW-12018-02 Four 304 SS port inserts, 1/4"-28 threads, GL45 bottle cap size, PTFE body, SS threads, PP collar

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今月のJoVE、第174号、小角中性子散乱(SANS)、時間分解散乱、ストップフロー混合、分子交換速度論、脂質ナノ粒子、脂質膜、小胞、構造進化
ストップフローと小角中性子散乱によるナノスケール材料の時間発展の測定
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