Name: Gelişmiş mikro ve Nanopartikül Manipülasyon Plasmonic ve Fotonik Kristal Nanoyapıların Kullanımı (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2011-09-27T12:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 29 s
Description: Öğrenin, plazmonik ve fotonik kristal cımbızlarla mikro ve nano ölçekli biyolojik parçacıkları düşük yoğunluklu optik kapanlarla nasıl tutacağınızı. Bu yöntem, hücre fotohasar riskini azaltarak biyofizik araştırmalarında ilerlemeyi sağlar.

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

Ayrıca Xiaoyu Miao ve Ben Wilson içinde açıklanan yöntemlerden en iyi şekilde geliştirmek için teşekkür etmek istiyorum. Bu çalışma, Ulusal Bilim Vakfı (DBI 0.454.324) ve Ulusal Sağlık Enstitüsü (R21 EB005183) ve KSK için NIGMS PHS NRSA T32 GM07270 tarafından finanse edildi.

1. Rastgele Au Nanopartikül Dizi Fabrikasyon 8,10,12,14 <ol><li> Au nanoparçacık dizi, ilk önce yoğun bir tabaka ortalama çapı 454 nm ile rastgele adsorbe lateks küre yapılır bir şablon oluşturarak oluşur. Bu yapışma tabakası olarak krom kullanarak 20 nm kalınlığında bir cam lamel ilk buharlaşan altın tarafından sağlanır. </li><li> Polistren alanında tek tabaka daha sonra bir karışım altın kaplamalı substrat teşhir ederek kendini monte 1-etil-3-(3-Gaz sistemlerinde) carbodiimide hidroklorür (EDC), lateks alanında süspansiyon ve de-iyonize su. </li><li> Adsorpsiyon süreci yaklaşık bir saat sürecek izin verilir ve absorbe olmayan küreler uzak bir bol miktarda su ile yıkanır. </li><li> Oluşan tek tabaka kuru hava verilir. </li><li> Son olarak, altın bir 20 nm lateks alanında tek tabakalı rasgele altın nanoparçacık dizi oluşturacak şekilde buharlaştırılır. </li><li> Bir SEM varsa, AuNP dizi Şekil 1 ve sürecin bir diyagram Şekil 8'de gösterildiği gibi bakmak SEM altında görülebilir. </li></ol> 2. Biyolojik Örnek hazırlanması 9,11 <ol><li> Optik yakalama fare hücre çekirdekleri için örnek hazırlama gösterilmiştir. </li><li> Fred Hutchinson Kanser Araştırma Merkezi'nde Tewari grup Akridin Orange boya ile etiketlenmiş 3T3 fare hücre çekirdekleri elde edildi. </li><li> (BSA: 10: Fare Hücre Çekirdekler)% 10 Serum Albumin (BSA), fosfat tamponlu salin (PBS) Sığır, yaklaşık 1 bir konsantrasyon fare hücre çekirdekleri eklenir. BSA çekirdekleri yüzeye yapışmasını önlemeye yardımcı olur. </li><li> Sonication kullanarak çözüm karıştırın. </li><li> Bizim çözüm 5 uL alüminyum ızgara dizi lamel üzerine yatırılır. Çözüm yatırılır sonra örnek taşımak zorunda değilsiniz böylece mikroskop sahnede alüminyum ızgara ile bu adımı gerçekleştirmek için daha iyidir. </li><li> Lamelleri "1" iki 1 iki yığınlarının örnek görülüyor beşinci lamel desteklemek için kullanılır. </li><li> Görüntülemek için örnek mikroskop altında yerleştirin. </li></ol> 3. Yakalama için Yöntemi <ol><li> Optik cımbız, 633 nm lazer radyasyonu örnek ulaşmak için izin değiştirilmiş bir GFP 17 filtre seti ile donatılmış bir Zeiss Axio Imager.D1M ile 35 mW helyum neon lazer göndererek inşa edilmiştir. </li><li> Zeiss LD EC Epiplan - NEOFLUAR 50x objektif çapı yaklaşık 5 mikron hücre çekirdekleri görüntü için kullanılır. </li><li> Örnek hedefi altında yerleştirildikten sonra, mikroskop altın nanoparçacık dizi veya kırınım ızgarası üzerinde odaklanır. </li><li> Odak noktası yakalamak isteyen çekirdekleri elde edilene kadar dikey mikroskop Çevir. </li><li> Parçacık ve parçacık üzerine yerleştirin lazer tuzağı spot sonra sahne çevrilmiş olsa bile lazer nokta konumunu korumak gerekir. </li></ol> 4. Temsilcisi Sonuçlar: Rastgele altın nanoparçacık dizi prosedürleri Şekil 1 gibi bakmak için bir SEM altında görülebilir AuNP Kullanıcı bir tek tabaka yatırmanız gerekmektedir. Bu plasmonic cımbız tarafından oluşturulan yakalama gücü standart optik cımbız tarafından üretilen kuvvet 10-20 kez olabilir. Plasmonic cımbız parçacık hapsi ulaşmak için gerekli asgari şiddetleri Şekil 4'te çeşitli boyutlarda parçacıklar gösterilmiştir. 9,10 kırınım ızgarası, altın nanodots oranla 20 kat daha yüksek yakalama verimliliği yakalama ve uyum sağlamıştır ve küçük olarak yakalama elde edebiliriz 17 uW / um 2 (Şekil 7). 11 <img alt="Şekil 1" src="/files/ftp_upload/3390/3390fig1.jpg"> Şekil 1 10 (a) SEM kendi kendine monte altın nanoparçacıkların. Bireysel altın nanoparçacıkların çapı yaklaşık 450 nm. (B) yakın alan radyasyon gösteren nanoparçacık dağılımı seyrek plasmonic substrat NSOM görüntü,. Ikaz lazer dalga boyu 633 nm. (C), (b) kırmızı kare ile işaretlenmiş alan Yüksek büyütme. (D) 624 nm'de pik gösteren plasmonic substrat Saçılma verimliliği spektrumu. 668 nm'de pik gösteren plasmonic substrat (e) Absorbsiyon verimliliği spektrumu. <img alt="Şekil 2" src="/files/ftp_upload/3390/3390fig2.jpg"> Şekil 2 13 (a) Au nanokürecikler rastgele bir 2B alanı 1 x 1 mikron 2 dağıtılmıştır. Her mavi nokta Nanokürecikli merkezi (a = 60 nm) temsil eder. Rasgele Nanokürecikli dizi paralel gözlem uçakları saçılma alan dağıtımları, (b) 'de gösterilmiştir (e). Nanokürecikli dizi düzgün, 540 nm dalga boyunda bir uçak dalga tarafından aydınlatılır . Çevreleyen ortamın kırılma indisi 1.33. PolaX-ekseni boyunca ((a) yatay) düzlem dalga puan rization yönü. Olay elektrik alanının büyüklüğü hesaplamada 1 olduğu varsayılır. : Gözlem uçağı ve Nanokürecikli dizi arasındaki ayrımı h. olarak tanımlanan b) h = a. c) h = 2a. d) h = λ. e) h = 2λ. <img alt="Şekil 3" src="/files/ftp_upload/3390/3390fig3.jpg"> Şekil 3 9 şematik bir bypass eksitasyon filtresi ve yerini dikroik bir kiriş-ayırıcı dahil olmak üzere özel floresan mikroskop yapılandırma. Bu eş zamanlı yakalama ve floresan görüntüleme için kullanılan yapılandırma. <img alt="Şekil 4" src="/files/ftp_upload/3390/3390fig4.jpg"> Şekil 4 10 çevreleyen plasmonic yakalama kullanan sıvı akış hızı bir fonksiyonu olarak tuzak korumak için en az lazer yoğunluğu. Tüm optik yoğunlukları, mikroskop amacı altında örnek düzlemde ölçülür. (A) - (f), sırasıyla tek polistren boncuk çapı 7.3, 6.3 (küresel), 5.0, 3.9, 2.5 ve 1.1 mikron ile ölçüm sonuçlarını gösterir. Parçalar, parçacıkların ilgili mikroskobik görüntüleri göstermektedir. Tüm görüntüleri ölçekli barlar, 5 mm uzunluğu temsil eder. <img alt="Şekil 5" src="/files/ftp_upload/3390/3390fig5.jpg"> Şekil 5 10 Şekil kökeni ile donatılmış hattının eğimi. 4 plasmonic yakalama partikül boyutu karşısında. Hata çubukları doğrusal uyan standart sapmalar göstermektedir. Şekil monte hattının eğimi (optik yoğunluğu eşik ve akış hızını arasındaki oran). 4, özellikle daha küçük parçacıkların plasmonic yakalama avantajı gösteren, bu şekilde gösterildiği gibi bir parçacık boyutu ile yaklaşık doğrusal bir ilişki vardır. <img alt="Şekil 6" src="/files/ftp_upload/3390/3390fig6.jpg"> Şekil 1-D periyodik nanoyapıların kullanan gelişmiş optik yakalama 6 11 (a) şematik çizim. Olay ışını uzak alan periyodik nano Kırınan. (B) uzak alan iki dik kutuplaşmalar nano ile ışık yoğunluğu dağılımı. (B) FDTD simülasyonları kullanarak elde edilen 417 nm süre ile bir alüminyum ızgara yüzeyi az iki dik polarizasyon, ışık yoğunluğu dağılımı. Dağıtım düz bir alüminyum yüzey yoğunluğuna normalize. (C) ve (d), (c) 350 nm polistren boncuk ve boncuk (d) 1 mikron polistiren doğrudan parçacığın ızgara yüzeyi karşı konumunu yukarıda parçacıklar Yakalama potansiyeli. Beyaz daireler parçacıkların boyutlarını göstermektedir. Parçalar için, düz bir alüminyum yüzey üzerinde karşılaştırmalar aynı parçacık boyutu yakalama potansiyeli gösteriyor. Değerler her bir parçacık boyutu için normalize edilirler. Tüm FDTD simülasyon rakamlar için görüş alanı 10 x 8 mikron 2. <img alt="Şekil 7" src="/files/ftp_upload/3390/3390fig7.jpg"> Şekil 7. 11 (a) Tuzak verim ve minimum yakalama yoğunluğu ışın polarizasyon dikey ızgara hatları ile çeşitli boyutlarda polistiren boncuklar ölçülen. Ankastre gösterir tuzak ızgaranın kurallara 3.87 um polistren boncuk dik ve paralel çeviri için yakalama verimlilik asimetri. Izgara ışık polarize dik düz bir çizgi (büyük asimetri) elde edilir, ve çizgi çizgi (küçük asimetri), ızgara ışık polarize paralel elde edilir. Ünitesi (pN [mW / mikron 2] -1). (B) - (d) floresan 590 nm polistren boncuk Yakalama gösteri. Kırmızı bir daire görülebilir lazer ışığı çok loş olduğu gibi, lazer nokta konumunu gösterir. İlk başta güç parçacık yakalama gücü üstesinden Brown hareketi indirilir parçacık parçacık kaçmak için izin veren, yüksek güç spot içinde sıkışmış. (E) - (g) Yakalama gösteri floresan yumurtalık kanseri hücre çekirdeğinde. Yakalama başlatmak için gerekli olan minimum yoğunluğu 16 μW / 20x objektif lens kullanılarak elde mikron 2 oldu. <img alt="Şekil 8" src="/files/ftp_upload/3390/3390fig8.jpg"> Şekil a) cam lamel Cr ve Au ince bir tabaka Buharlaşma: kap-biçimli altın nanoparçacıkların 8 14 İmalat prosedürü. b) 1 saat küre polistren alanında süspansiyon ve adsorpsiyon maruz kalma. c)-adsorbe olmayan polistiren küreler ve yüzeyin kuruması kaldırılması. d) Au şablon küre üstüne başka bir katman Buharlaşma. e) Au sadece şablon kürelerin üst yan kapaklar şeklinde kap-Au nanoparçacık dizi şematik.

<ol><li>Jones, T. B. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aJones%2C+TB+%22Electromechanics+of+Particles%22">Electromechanics of Particles</a>. , Cambridge University Press. (1995).</li>
<li>Ashkin, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Optical+trapping+and+manipulation+of+neutral+particles+using+lasers%5BTitle%5D)+AND+%22Proc.+Natl.+Acad.+Sci.+U.S.A%22%5BJournal%5D)">Optical trapping and manipulation of neutral particles using lasers.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 94, 4853-4853 (1997).</li>
<li>Neuman, K. C., Chadd, E. H., Liou, G. F., Bergman, K., Block, S. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Characterization+of+photodamage+to+Escherichia+coli+in+optical+traps%5BTitle%5D)+AND+%22Biophys.+J%22%5BJournal%5D)">Characterization of photodamage to Escherichia coli in optical traps.</a> Biophys. J. 77, 2856-2856 (1999).</li>
<li>Chiou, P. C., Ohta, A. T., Wu, M. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Massively+parallel+manipulation+of+single+cells+and+microparticles+using+optical+images%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Massively parallel manipulation of single cells and microparticles using optical images.</a> Nature. 436, 370-370 (2005).</li>
<li>Hsu, H. Y., Ohta, A. T., Chiou, P. Y., Jamshidi, A., Nealea, S. L., Wua, M. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Phototransistor-based+optoelectronic+tweezers+for+dynamic+cell+manipulation+in+cell+culture+media%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+Chip%22%5BJournal%5D)">Phototransistor-based optoelectronic tweezers for dynamic cell manipulation in cell culture media.</a> Lab Chip. 10, 165-172 (2010).</li>
<li>Righini, M., Ghenuche, P. S., Cherukulappurath, V., Myroshnychenko, F. J., Garcia de Abajo, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Quidant+Nano-optical+Trapping+of+Rayleigh+Particles+Escherichia+coli+Bacteria+with+Resonant+Optical+Antennas%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Letters%22%5BJournal%5D)">Quidant Nano-optical Trapping of Rayleigh Particles Escherichia coli Bacteria with Resonant Optical Antennas.</a> Nano Letters. 9, 3387-3391 (2009).</li>
<li>Righini, M., Zelenina, A. S., Girard, C., Quidant, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Parallel+and+Selective+Trapping+in+a+Patterned+Plasmonic+Landscape%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Physics%22%5BJournal%5D)">Parallel and Selective Trapping in a Patterned Plasmonic Landscape.</a> Nature Physics. 3, 477-480 (2007).</li>
<li>Miao, X., Lin, L. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Large+dielectrophoresis+force+and+torque+induced+by+localized+surface+plasmon+resonance+of+a+cap-shaped+Au+nanoparticle+array%5BTitle%5D)+AND+%22Opt.+Lett%22%5BJournal%5D)">Large dielectrophoresis force and torque induced by localized surface plasmon resonance of a cap-shaped Au nanoparticle array.</a> Opt. Lett. 32, 295-297 (2007).</li>
<li>Wilson, B. K. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=%22Manipulation+of+Nanoparticles+and+Biological+Samples+through+Enhanced+Optical+Forces+%5B%5D%22">Manipulation of Nanoparticles and Biological Samples through Enhanced Optical Forces [dissertation]</a>. , University of Washington, Seattle. (2009).</li>
<li>Miao, X. Y., Wilson, B. K., Pun, S. H., Lin, L. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Optical+manipulation+of+micron%2Fsubmicron+sized+particles+and+biomolecules+through+plasmonics%5BTitle%5D)+AND+%22Optics+Exp%22%5BJournal%5D)">Optical manipulation of micron/submicron sized particles and biomolecules through plasmonics.</a> Optics Exp. 16, 13517-13525 (2008).</li>
<li>Wilson, B. K., Mentele, T., Bachar, S., Knouf, E., Bendoraite, A., Tewari, M., Pun, S. H., Lin, L. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nanostructure-enhanced+laser+tweezers+for+efficient+trapping+and+alignment+of+particles%5BTitle%5D)+AND+%22Optics.+Exp%22%5BJournal%5D)">Nanostructure-enhanced laser tweezers for efficient trapping and alignment of particles.</a> Optics. Exp. 18, 16005-16013 (2010).</li>
<li>Miao, X., Wilson, B. K., Cao, G., Pun, S. H., Lin, L. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Trapping+and+Rotation+of+Nanowires+Assisted+by+Surface+Plasmons%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Journal+of+Selected+Topics+in+Quantum+Electronics%22%5BJournal%5D)">Trapping and Rotation of Nanowires Assisted by Surface Plasmons.</a> IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics. 15, 1515-1520 (2009).</li>
<li>Miao, X. Y., Lin, L. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Trapping+and+manipulation+of+biological+particles+through+a+plasmonic+platform%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Journal+of+Selected+Topics+in+Quantum+Electronics%22%5BJournal%5D)">Trapping and manipulation of biological particles through a plasmonic platform.</a> IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics. 13, 1655-1662 (2007).</li>
<li>Miao, X. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=%22Plasmonics+for+Micro%2FNano+Manipulation+and+Optofluidics+%5B%5D%22">Plasmonics for Micro/Nano Manipulation and Optofluidics [dissertation]</a>. , University of Washington, Seattle. (2008).</li>
</ol>

Çıkar çatışması ilan etti.

Bu yakalama yöntemlerinin önemi, 10 3 μW / mikron 2 yerde 10 μW / mikron 2 sırasını sipariş üzerine bir yerden sürekli yakalama için gerekli olan optik yoğunluğunu azaltmak için bu tekniklerin 10,11 sınırlamalar altın nanoparçacık dizi, aşılması gereken ısıtma konular deneyimleri vardır. Bu sorunu aşmak için, bir yalıtkan malzemeden oluşan bir 2D fotonik kristal yapısı kullanılabilir. Böyle bir yapı teorik olarak düşük optik yoğunluğu ve kontrol yakalama üretebilir mikro ve na...

<table border="1"><tr><td> Malzeme Adı </td><td> Tip </td><td> Şirket </td><td> Katalog Numarası </td><td> Yorum </td></tr><tr><td> Axio Imager Mikroskop </td><td> D1M </td><td> Zeiss </td><td> D1M </td><td> Zeiss Axio Imager.D1M </td></tr><tr><td> Mikroskop Amaç </td><td> 50x/0.55 </td><td> Zeiss </td><td></td><td> LD EC Epiplan - NEOFLUAR 50x/0.55 HD DIC </td></tr><tr><td> Zeiss Mikroskop Kamera </td><td> AxioCam MRC </td><td> Zeiss </td><td></td><td></td></tr><tr><td> Helyum Neon Laser </td><td> 35 mW </td><td> Araştırma Elektro-Optik </td><td></td><td></td></tr><tr><td> Değişken Aramasında Susturucu </td><td> Sürekli Değişken ND </td><td> ThorLabs </td><td> NDC-100C-4M </td><td> Mikroskop yoğunluğunu ayarlamak için </td></tr><tr><td> Zeiss Filtre Seti </td><td> Filtre Seti # 17 </td><td> Zeiss </td><td> 488017-9901-000 </td><td> Filtre Seti # 17 </td></tr><tr><td> Mikroskop Slaytlar </td><td> 0.5 mm kalınlığında </td><td> VWR </td><td></td><td></td></tr><tr><td> 3T3 fare hücre çekirdekleri </td><td></td><td colspan="2"> Fred Hutchinson Kanser Araştırma Merkezi </td><td> Mümkün olduğunca soğuk hava deposu </td></tr><tr><td> Akridin Turuncu boya </td><td></td><td colspan="2"> Fred Hutchinson Kanser Araştırma Merkezi </td><td></td></tr><tr><td> Sığır Serum Albumin </td><td> PBS içinde 1 ile 10 rasyon </td><td colspan="2"> Fred Hutchinson Kanser Araştırma Merkezi </td><td></td></tr><tr><td> 454 nm polistiren lateks küreler </td><td></td><td> Polysciences, Inc. </td><td></td><td></td></tr><tr><td> carbodiimide hidroklorür (EDC) </td><td> 1-etil-3-(3-Gaz sistemlerinde) </td><td> G-Biosciences </td><td> BC25-1 </td><td></td></tr><tr><td> altın (birikimi için) </td><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td> Yansıtıcı hüküm kırınım ızgarası </td><td></td><td> Edmund Optik </td><td></td><td></td></tr><tr><td> Fosfat Tamponlu Salin (PBS) </td><td> Dulbecco&#39;nun fosfat tamponlu salin (D-PBS) (1X) </td><td> Invitrogen </td><td> 14190-144 </td><td></td></tr></table>

gelişmiş mikro ve nanopartikül manipülasyon plasmonic ve fotonik kristal nanoyapıların kullanımı

Utilization of Plasmonic and Photonic Crystal Nanostructures for Enhanced Micro- and Nanoparticle Manipulation

Mikronaltı parçacıkların konumunu ve yönünü işlemek için bir yöntem nondestructively temel biyolojik araştırmalar için son derece yararlı bir araç olacaktır. Belki küçük parçacıklar noninvaziv manipülasyon elde etmek için en yaygın kullanılan fiziksel kuvvet (DEP) dielectrophoresis olmuştur. 1 Bununla birlikte, kendi DEP, çok yönlü ve hassas hücreleri manipüle geleneksel sabit elektrotlar ile yapılır bu yana istenilen yoksun. Küçük parçacıklar kuvvet uygulamak için üç boyutlu elektromanyetik alan degrade kullanan Optik cımbız, bu çok yönlü ve hassas elde 2 Ancak, bu yaklaşımın önemli bir dezavantajı, bir parçacık yakalamak için gerekli gücü elde etmek için gerekli olan yüksek radyasyon yoğunluğu biyolojik örnekler zarar verebilir 3 yakalama ve sıralama düşük optik yoğunluk sağlayan bir çözüm optoelektronik cımbız (OET) ama OET küçük parçacıklarının ince manipülasyon ile sınırlamaları vardır;. DEP-tabanlı teknoloji aynı zamanda çözümün mülkiyet üzerinde kısıtlama koyar 4 , 5 Bu video makalede, canlı hücreler optik manipülasyonu için gerekli radyasyon yoğunluğunu azaltmak ve aynı zamanda yönlendirme kontrolü için bir yöntem tarif iki yöntem anlatacağım. İlk yöntem, Şekil 1&#39;de gösterildiği gibi, rastgele bir altın nanoparçacık (AuNP) dizi örnek için bir substrat olarak kullanan plasmonic cımbız. AuNP dizi bu rezonans dipol momentleri oluşan lokalize yüzey plazmonları (LSP) olay fotonlar yayar ve hücre çözümü büyük bir degrade desenli radyasyon alan oluşturmak dönüştürür. İlk iş Righini ark ve kendi modelleme yüzey plazmon gelişmiş yakalama tuzakları parçacık 6,7,8 plasmonic yaklaşım ince sağlar plasmonic substrat tarafından üretilen alanlar degrade alanını arttırarak gerekli olan ilk yoğunluğunu azaltmak göstermiştir çünkü, mekanik enerji ve dipol-bağımlı bir radyasyon alanı içine daha verimli optik enerji dönüşüm düşük optik yoğunluk elips parçacıklar ve hücrelerin yönlendirme kontrolü. Bu alanlar, Şekil 2&#39;de gösterildiği ve düşük yakalama şiddetleri 4 ve 5 rakamları ayrıntılı olarak açıklanmıştır. Plasmonic cımbız ile ana sorunların LSP hatırı sayılır bir miktarda ısı üretmek olduğunu ve yakalama sadece iki boyutlu. Bu ısı, tuzak Mikronaltı parçacıkları çıkarmak için yeterli güçlü olabilir konvektif akar ve thermophoresis üretir. 9,10 anlatacağım ikinci yaklaşım, kırınım modları Şekil 6&#39;da gösterildiği gibi çok verimli bir şekilde dağılım ışık periyodik dielektrik nanoyapıların kullanmaktadır 11 İdeal olarak, bir plasmonic cımbız ile yaşanan aynı ısıtma sorunlardan kaçınmak için bir yalıtkan malzemenin bu yapı yapmak istiyorsunuz ama bizim yaklaşımımız bir alüminyum kaplı bir kırınım ızgarası, tek boyutlu periyodik dielektrik nano olarak kullanılır. Bir yarı iletken olmamasına rağmen, önemli bir ısıtma deneyim ve Şekil 7&#39;de gösterildiği gibi düşük yakalama şiddetleri ile küçük parçacıklar, etkin sıkışıp vermedi. Izgara substratı olan parçacıkların uyum, kavramsal bir 2-B fotonik kristal olmayan küresel mikron boyutlu parçacıklar kesin dönüş olanak verebilecek önermeyi doğrular bu optik tuzakları 10 verimlilikleri nedeniyle açıklanan nanoyapıların tarafından üretilen gelişmiş alanları artar Bu kağıt.

Plasmonic cımbız ve fotonik kristal nanoyapıların optik yakalama mikro ve nano-parçacıklar verimlilik ve yönlendirme kontrolü yararlı geliştirmeler üretmek için gösterilmiştir.

Gelişmiş mikro ve Nanopartikül Manipülasyon Plasmonic ve Fotonik Kristal Nanoyapıların Kullanımı

Altmikron partiküllerin konumunu ve yönelimini tahribatsız bir şekilde manipüle edebilecek bir yöntem, temel biyolojik araştırmalar için inanılmaz derecede faydalı bir araç olacaktır...

Bu prosedürün genel amacı, plazmonik ve fotonik kristal cımbızlar kullanarak mikron boyutundaki biyolojik nesneleri yakalamaktır. Bu işlem, öncelikle plazmonik substratın veya fotonik kristal substratın hazırlanmasıyla gerçekleştirilir. Ardından, hücre solüsyonuna BSA eklenerek ve üst örtü camının altında hücre solüsyonu için yeterli boşluk sağlanarak biyolojik örnek hazırlanır.Ardından lazer, uygun filtre şemasıyla donatılmış olan mikroskoba hizalanır. Mikroskop şu anda örneğe odaklanır ve yakalama işlemi gerçekleştirilir. Son olarak, plazmonik veya fotonik kristal nanoyapıların yardımıyla, azaltılmış gelen ışın şiddetiyle mikro veya nano boyutlu parçacıklar yakalanabilir.Bu tekniğin konvansiyonel optik cımbızlar gibi mevcut yöntemlere göre temel avantajı, optik alanların plazmonik ve fotonik kristal nanoyapılar aracılığıyla dönüştürülmesinin hücreler gibi küçük parçacıkları hapsetmek için gereken yoğunluğu azaltması ve radyasyona maruz kalmaktan kaynaklanan hücre foto-hasarı riskini düşüren sık odaklanmış bir ışına ihtiyaç duymamasıdır. Bu yöntem, hücreden hücreye etkileşim ve biyolojideki çeşitli kuvvetlerin incelenmesi gibi birçok biyolojik alandaki temel soruların yanıtlanmasına yardımcı olabilir. Ayrıca, mikro ve nanoparçacıkların hassas manipülasyonunu sağlayarak mikro ve nanoteknoloji üretiminde faydalı bir araç olabilir. Bir e-beam evaporatör kullanarak ve yapışma tabakası olarak krom ile altın nanoparçacık dizisi oluşturmak için, cam bir lam üzerine 20 nanometers kalınlığında altın buharlaştırın.Yüzeydeki organik safsızlıkları gidermek için numuneyi yaklaşık bir dakika boyunca oksijen plazması ile temizleyin. Polistiren tek tabakasının kendi kendine düzenlenmesini sağladıktan sonra, sıvıyı numune üzerine damlatın veya dökün, yaklaşık bir saat inkübe edin ve ardından adsorbe olmayan küreleri yıkamak için bol miktarda su kullanıp havada kurutun. Tek tabaka nihayet buharlaştığında, lateks kürelerin üzerine ikinci bir 20 nanometre altın tabakası kaplayarak rastgele bir altın nanopartikül dizisi oluşturun.Nanopartikül dizisi artık biyolojik örnek için hazırdır. Hazırlanan nanopartikül lamını bir floresan mikroskobunun tablasına yerleştirin. Bir sonraki adım, fare hücre çekirdeklerini optik tuzaklama için hazırlamaktır.Çekirdeklerin substrata yapışmasını önlemek için Janu orange ile işaretlenmiş fare hücre çekirdekleri ile başlayın. Hücre çekirdeklerini küçük bir vial içine yerleştirin ve vorteksleyerek karıştırılmış, PBS içinde 1:10 konsantrasyonunda %10 BSA ekleyin. Ardından, çekirdekli BSA çözeltisinden beş µL'yi hazırlanan lama pipetleyin.Çekirdekler ile lam arasında boşluk sağlamak için, damlacığın etrafına iki adet ara parçalı lam yerleştirin ve ardından üzerine başka bir lam kapatın. Yakalama ve eş zamanlı görüntüleme için, baypas edilmiş bir eksitasyon filtresi ve iki adet özel dikroik ışın ayırıcı içeren özelleştirilmiş bir floresan mikroskop konfigürasyonu kullanın. Optik cımbızlar, GFP 17 filtre seti ile donatılmış ve 633 nanometre lazer radyasyonunun örneğe ulaşmasına izin verecek şekilde modifiye edilmiş bir zeiss axio imager D one M mikroskobu üzerinden 35 milliwatt helyum neon lazeri gönderilerek oluşturulmuştur.Mikroskop, lazer ışınını numune üzerine odaklayacak ve ardından ışın, ya plazmonik nanoparçacık substratı ya da kırınım ızgarası tarafından kırılacaktır. Çapları yaklaşık beş mikron olan hücre çekirdeklerini görüntülemek için Neola 50 x objektifli bir Zeiss LDEC epi plan kullanın. İşleme, numuneyi objektife yerleştirerek ve çekirdeklerin substrat yüzeyinde bulundukları düzleme odaklanarak başlayın.Ardından, yüzeydeki hücre katmanlarının üzerinde serbestçe yüzen hücre çekirdeklerini bularak mikroskobu yakalanacak bir çekirdeğe odaklayın. Daha sonra lazer tuzağı noktasını partikülün üzerine konumlandırın. Bu noktada partikül yakalanmış olmalı ve tabla hareket ettirildiğinde bile lazer noktasındaki konumunu korumalıdır.Mikroskobun odak düzleminde bulunan fare çekirdeklerinin, örnek ısıtması ve buharlaşmanın neden olduğu hafif bir mikroakışkan akıntıyla sürüklenmesi muhtemeldir ancak tuzaktaki çekirdekler tek bir konumda kalacaktır. Bu şekil, her biri yaklaşık 450 nanometre çapında olan, kendi kendine organize olmuş altın nanoparçacıkların bir taramalı elektron mikrografını göstermektedir. Burada, nanoparçacık dağılımının seyrek olduğu plazmonik alt tabakanın yakın alan radyasyonunu gösteren bir yakın alan taramalı optik mikroskopi görüntüsü yer almaktadır.Uyarılma lazerinin dalga boyu 633 nanometredir, plazmonik altlığın 624 nanometrede pik gösteren bir saçılma verimlilik spektrumu burada sunulmuştur. Plazmonik altlığın bir soğurma verimlilik spektrumu, 668 nanometrede pik göstermektedir. Altın nanoküreler, bir çarpı bir karelik 2D bir alana rastgele dağıtılmıştır.Burada mikrometreler gösterilmiştir. Her mavi daire, nanosferin merkezini temsil etmektedir. Bu panellerde, rastgele nanosfer dizisine paralel olan gözlem düzlemlerindeki saçılma alanı dağılımları gösterilmiştir.Bu grafikler, tuzağı korumak için gereken minimum lazer yoğunluklarının, çevredeki sıvının akış hızına bağlı olarak değişimini göstermektedir. Plazmonik tuzaklama kullanılarak, tüm optik yoğunluklar mikroskop objektifi altındaki numune düzleminde ölçülmüştür. Her panel, farklı çaplara sahip tekil polistiren boncuklar için ölçüm sonuçlarını göstermektedir.Eklerde, partiküllerin ilgili mikroskobik görüntüleri gösterilmektedir. Tüm görüntülerdeki ölçek çubukları beş mikrometre uzunluğu temsil etmektedir. Burada, önceki grafiklerde orijinden geçen uydurulmuş doğrunun eğimi ile partikül boyutu arasındaki ilişkiy̆le çizilmiştir.Plazmonik yakalama için. Hata çubukları, doğrusal uymaların standart sapmalarını göstermektedir. Sonuçlar, daha büyük partiküllerin yeterli yakalama kararlılığını sürdürebilmek için daha yüksek lazer yoğunluğuna ihtiyaç duyduğunu göstermektedir.Bu şematik, 1D periyodik nanoyapıların kullanıldığı geliştirilmiş optik hapsetmeyi göstermektedir. Gelen ışın, uzak alanda periyodik nanoyapı tarafından kırılmaktadır. Burada, bir alüminyum derecelendirme yüzeyindeki iki dik polarizasyona sahip ışığın yoğunluk dağılımı gösterilmiştir.Sonlu fark zaman alanı simülasyonları kullanılarak elde edilen 417 nanometre periyot ile dağılım, düz bir alüminyum yüzey üzerindeki yoğunluğa göre normalize edilmiştir. Bu şekiller, gradyan yüzeyin tam üzerindeki parçacıklar için yakalama potansiyelini parçacık konumuna karşı göstermektedir. CA 350 nanometre polistiren boncuk ve DA bir mikrometre polistiren boncuk için beyaz daireler parçacık boyutlarını göstermektedir.Ekler, düz bir alüminyum yüzey üzerindeki hapsetme potansiyelini göstermektedir. Karşılaştırmalar için aynı partikül boyutu kullanılmıştır. Değerler, her partikül boyutu için normalize edilmiştir.Tüm FDTD simülasyon figürleri için görüş alanı 10 x 8 µm²'dir. Burada, ışın polarizasyonunun derecelendirme çizgilerine dik olduğu durumda, çeşitli boyutlardaki polistiren boncuklar için ölçülen tuzak verimliliği ve minimum tuzaklama yoğunluğu verilmiştir. İç yerleşim, 3,87 µm boyutundaki bir polistiren boncuğun, derecelendirme çizgilerine dik ve paralel yönlerde hareket ettirilmesi sırasındaki tuzaklama verimliliğindeki tuzak asimetrisini göstermektedir.Burada parçacığın translasyon açısının şematik bir gösterimi yer almaktadır. Bu ek pencere, farklı polarizasyonlar ve parçacık boyutları için translasyon yönüne karşı artırımı göstermektedir. Düz çizgiyle gösterilen büyük asimetri, gradyana dik polarize edilmiş gelen ışıkla elde edilir ve kesikli çizgiyle gösterilir.Derecelendirmeye paralel polarize edilmiş gelen ışık ile küçük bir asimetri elde edilir. Bu paneller, floresan 590 nanometre polistiren bir boncuğun yakalama gösterimini temsil etmektedir. Kırmızı daire, lazer ışığı başlangıçta görülemeyecek kadar sönük olduğu için lazer noktasının konumunu belirtir.Parçacık, daha yüksek güçte noktanın içinde hapsolur. Güç düşürüldüğünde, parçacığın Brownian hareketi hapsetme kuvvetini yener ve parçacığın kaçmasına izin verir. Burada, hapsedilen floresan bir over kanseri hücresi çekirdeği için hapsetmeyi başlatmak adına gereken minimum yoğunluk, 20 x objektif lens kullanılarak elde edilen 16 micro watts per micrometer squared idi.Bu videoyu izledikten sonra, plazmonik ve fotonik kristal nanoyapılı altlıklar kullanarak mikro ve nano boyutlu biyolojik örneklerin invaziv olmayan manipülasyonu için düşük yoğunluklu bir optik tuzağın nasıl oluşturulacağı konusunda iyi bir anlayışa sahip olmalısınız.

utilization-plasmonic-photonic-crystal-nanostructures-for-enhanced

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Biyomühendislik

Şablon ücretsiz zeminler üzerine makroskobik nanoparçacık-ligand tek katmanlı filmler işlevselleştirmek ve kendine monte Basit, sağlam ve ölçeklenebilir tekniği bu protokol açıklanmıştır.

Şablon-ücretsiz Substratlarm üzerine makroskobik Nanoparçacık-ligand tabakalı Filmler işlevselleştirmek ve Öz-montajı A Tekniği

Burada, biz güçlü bir manyetik an ve güçlü yakın kızılötesi (NIR) absorbanslı manyeto-plasmonik nanopartiküllerin sentezi için bir protokol açıklar. Protokol moleküler özgü hedeflenmesini gerektiren çeşitli biyomedikal uygulamalar için Fc kısmının yoluyla nanopartiküllere antikor konjugasyonu içerir.

Immunotargeted sentezi Magneto-plasmonik nanoklastırlar

Geleneksel optik manipülasyon tekniklerinin ölçeklenebilirliği ve çözünürlüğü kırınım ile sınırlıdır. Kırınım sınırını aşıyoruz ve yakın aralıklı C-şekilli plazmonik rezonatörlerden oluşan bir yol ile desenlenmiş altın bir yüzey kullanarak nanoparçacıkları bir çip boyunca optik olarak taşıma yöntemini açıklıyoruz.

Bir Nano-Optik Konveyör Bant imalatı ve İşletilmesi

İzole edilmiş plazmonik parçacıklarda doymuş ve ters doymuş saçılma keşfedildi ve süper çözünürlüklü mikroskopide yeni bir ağartıcı olmayan kontrast yöntemi olarak benimsendi. Burada, doğrusal olmayan saçılmayı tespit etmek ve çıkarmak için deneysel prosedürlerin yanı sıra, doymuş uyarma mikroskobu yardımıyla çözünürlüğün nasıl arttırılacağı ayrıntılı olarak açıklanmaktadır.

Tek plasmonik Nanoparçacığı gelen doğrusal olmayan Saçılma Ölçülmesi

Islak kimyasal yaklaşımla üretilen çok işlevli Fe2O3-Au nanopartiküllerinin sentezini ve özelliklerini tanımlıyoruz ve lazer ışınlaması kullanarak fototermal özelliklerini araştırıyoruz. Kompozit Fe2O3-Au nanopartikülleri, mükemmel manyetik ve plazmonik özelliklere sahip çok işlevli bir yapı oluşturarak her iki malzemenin özelliklerini korur.

Çok fonksiyonlu Hibrid Fe<sub&gt; 2</sub&gt; O<sub&gt; 3</sub&gt; Verimli plasmonik Isıtma -Au Nanoparçacıklar

Gümüş nanocubes ve alt 10 nm boşlukları ile plasmonik nano yama antenlerin imalat kolloidal sentezi için bir protokol sunulmuştur.

Plazmonik ve Nanofotonik for Applications Nanopatch Antenlerin Kolloidal Sentezi

plasmonik cımbız katılan bir mikroçip üretim süreci burada sunulmuştur. Mikroçip maksimum sıkıştırma kuvvetinin ölçülmesi için bir tuzak parçacığın görüntülenmesine olanak sağlar.

Bir İzleme Ortamında plasmonik Yakalama ve Nanopartiküller Yayın

Biz optik mikro-parçacıklar nanoplasmonic optik kafes tuzak açıklayınız.

Nanoplasmonic optik kafes içinde mikro parçacıkların bindirme

Biz kolloidal tekniğinde teknikleri kullanarak periyodik altın nanocup dizilerin imalatı göstermek ve nanoplasmonic Filmler önemini tartışıyorlar.

Kolloidal litografi kullanarak periyodik altın Nanocup dizilerin imalatı

Pd'nin lokalize yüzey plazmon uyarma yoluyla sulu olarak askıda au nanorods üzerine anisotropik fotodepozisyonu için bir protokol sunulmuştur.

Yüzey Plazmon Uyarma tarafından Kolloidal Au Nanorods üzerine Pd Photodeposition

Burada sunulan ZrO 2 (Ag-Pd/ZrO2)üzerinde desteklenen gümüş-paladyum (Ag-Pd) alaşımlı nanopartiküllerin(NPs) sentezi için bir protokoldür. Bu sistem, moleküler dönüşümleri hızlandırmak ve kontrol etmek için görünür ışık ışınlamadan enerji toplanmasına izin verir. Bu, Ag-Pd/ZrO2 NPs tarafından katalİze edilen ışık ışınlama altında nitrobenzen azaltma ile gösterilmiştir.

Görünür-Işık Aydınlatması Altında Plazmonik Kataliz için Gümüş-Paladyum Alaşımlı Nanopartiküllerin Hazırlanması

Öğrenin, plazmonik ve fotonik kristal cımbızlarla mikro ve nano ölçekli biyolojik parçacıkları düşük yoğunluklu optik kapanlarla nasıl tutacağınızı. Bu yöntem, hücre fotohasar riskini azaltarak biyofizik araştırmalarında ilerlemeyi sağlar.

Gelişmiş mikro ve Nanopartikül Manipülasyon Plasmonic ve Fotonik Kristal Nanoyapıların Kullanımı

Daha fazla video keşfet