Name: Kuşatılmış Quiescent ve akan Koloidno polimer Karışımlarının Eşodaklı Görüntüleme (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2014-05-20T19:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 56 s
Description: Öğrenin, eşodaklı mikroskopi kullanarak geometrik kuşatma altındaki çekici kolloidal süspansiyonların faz davranışını ve taşınım özelliklerini nasıl nicelendireceğinizi. Bu yöntem, malzeme tasarımı için yapısal dinamik değişiklikleri doğrudan gözlemlemenizi 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

Bu yayında bildirilen araştırma University of Houston Yeni Fakülte Grant, Süperiletkenlik için Texas Merkezi&#39;nden bir tohum hibe ve American Chemical Society Petrol Araştırma Fonu (52537-DNI) tarafından desteklenmiştir.

Koloidno Polimer Karışımlarının 1. Hazırlanması Not: Bu protokol, poli (metil metakrilat) (PMMA) parçacıkları, sterik olarak poli (12-hidroksistearik asit) kullanılarak stabilize edilmiş ve bir standart, izlenerek elde edilmiştir (örneğin, Nil kırmızısı, rodamin B veya floresan gibi), bir floresan boya ile işaretlenmiş kullanır tarifi 52. <ol><li> Bir hisse senedi çözücü olarak sikloheksil bromür (CXB) ve dekahidronaptalen (DHN) 3:1 w / w karışımı hazırlayın. Bu karışım yaklaşık partiküllerin kırılma yoğunluğunu ve dizin eşleşir. Kısmen parçacıklar üzerindeki yükleri taranması için 1.5 mM bir konsantrasyonda, çözücü için bir organik tuz, tetrabütilamonyum klorid (TBAC) 46 ekleyin. </li><li> DHN solvent: Tam olarak, parçacıkların yoğunluğunu belirlemek için, yaklaşık parçacık hacmi fraksiyonu Φ bir süspansiyon = CXB 0.10 hazırlar. 75 dakika boyunca 800 x g&#39;de santrifüj ve süspansiyon kaldırma kuvveti geliştirmek CXB veya DHN damla damla eklemekeşleme. Bu deneylerde, PMMA parçacıkların yoğunluğu = 1.223 g / ml ρ için ölçülmüştür. </li><li> DHN çözücü karışımı: CXB PMMA partiküllerin bir konsantre stok süspansiyonu (burada, Φ = 0.40) hazırlayın. </li><li> DHN çözücü karışımı: CXB doğrusal polistiren (PS) konsantre bir çözelti hazırlayın. Burada, 3,000,000 (dönme r g = 15 nm yarı çapı) 50 mg / ml &#39;≈ konsantrasyonu c p hazırlanır ≈ w molekül ağırlığı M PS bir çözeltisi. </li><li> Parçacıklar ve polimerlerin arzu edilen konsantrasyonlarda süspansiyonları formüle partikülün, polimer ve solvent stok bunların karışımlarından uygun ağırlıkları karıştırın. Not: Burada tekil dağılımlı parçacıkların süspansiyonları sabit koloit hacim fraksiyonu Φ hazırlanmaktadır = serbest hacmi 53 c p 0,15 ve değişken polimer konsantrasyonu = 0-25 mg / ml, ve w, kolloidal parçacıkların iki boyutta ihtiva eden süspansiyonlar bidispersedbelirgin bir floresan etiket taşıyan ith her boyut, sabit bir toplam hacim fraksiyonu koloit Φ hazırlanmaktadır = küçük parçacıklar, 0.15, hacim fraksiyonu oranı 5 ya da 25 mg / ml serbest hacmi = 0.50 r, ve polimer konsantrasyonu. </li><li> Her bir süspansiyon hazırlanır sonra süspansiyon içindeki parçacıkların ve kümeler yüzdürme uyumlu olduğunu onaylamak için en az 75 dakika boyunca 800 x g&#39;de CXB veya DHN damla damla eklendi ve numuneler santrifüj ekleyin. </li><li> Önce görüntüleme deneyleri için en az 24 saat boyunca tüm örnekleri dengelenmesi. </li></ol> . 2. Quiescent Örnek Deneyler: Faz Davranışı <ol><li> Toplu faz davranışı belirlemek için, cam lamelleri (Şekil 1a) adlı dikdörtgen odaları imal. Bu çalışmada koloit-polimer karışımları için, (bir mikroskop lamı kalınlığına göre ayarlanır) kalınlık h = 1 mm odaları toplu davranışını verir. </li><li> Tek bir mikroskopi deneyde çok confinements erişmek için, ince, kama-üretmekBir kama üzerinde bir aralayıcı gibi tek bir lamel kullanılarak odaları şeklinde (Şekil 1b). Görüş tek bir alanda duvarları çok hemen hemen paralel olacak şekilde bölmenin açılma açısı, &lt;0.5 ° &#39;dir. Temsili bir bölmesi&gt; 100 um = 6 saat arasında sınırlandırıcı kalınlıklarda erişim sağlar. </li><li> Bir ters mikroskop görüntüleme için bir lamel bazında bölmeyi kurmak ve CXB DHN-çözücü karışımı içinde çözülmez, UV ile kürlenebilen bir epoksi, ile sağlanır. </li><li> Konfokal mikroskop kullanılarak görüntü örnekleri. Bu protokol, NA = 1,40 sayısal açıklık bir 100X yağ daldırma objektif ile donatılmış bir ters mikroskop bağlanmış bir çizgi tarama ile confocal görüntüleme göstermektedir. </li><li> Bir lazer kaynağı kullanarak boyalar geçirir. Burada, λ = 491 nm ya da 561, sırasıyla, fluoresein ve rodamin / Nile Red boyalar uyarmak için kullanılan dalga boyları. </li><li> Tarama noktası sisteminde, hızlı bir şekilde de (numune üzerinde odak noktası tarama x-bir görüntü oluşturmakkonfokal yazılımını kullanarak y düzlemi). 512 piksel iki-boyutlu görüntü 1/32 sn elde edilebilir, yaklaşık 50 mikron x 50 mikron kaplama 512 piksel, x. Birden çok görüntü ortalama veya satın alma süresini artırarak görüntü kalitesini artırmak. </li><li> Odacığın alt kısmını (z = 0), onun altına yapıştırılır parçacıkları üzerinde odaklanarak, örneğin. Bu kurulum, yükseklik (z) odacık içine odak arttıkça artar. </li><li> Bir örnek olarak, bölmenin orta düzlemine de (xy düzleminde) görüntülerin bir 2-D zaman serileri ile elde parçacıkların dinamiklerine hapsi etkisini karakterize. Tipik bir deneyde, boyut, 500 x 512 piksel görüntüler 512 piksel 1 kare / sn kare hızı (zaman Dt = 1 sn aralığı) de elde edilir. </li><li> İkinci bir örnek olarak, görüntülerin bir üç boyutlu dizi (x, y, z) elde ile parçacıkların 3-D yapısını karakterize eder. Tipik bir deneyde, iki boyutlu görüntüleri (512 piksel x 512 piksel)Δz sabit bir aralık = a piezo tarafından belirlenen ardışık görüntüler arasında 0.2 um olan, bölmenin içinde birden çok z pozisyonlarda aldı. H kalınlığı kapsayan bir ses yığını = 30 mikron, böylece 151 görüntülerini içerir. </li><li> Bulun ve 2-D veya 3-D zamanla parça parçacıklar IDL 23,54-56, MATLAB 57,58, LabView 59 veya 60 Python ile yazılmış parçacık izleme yazılımı kullanarak. Bu algoritmalar, genellikle partiküllerin merkezlerinde 40-50 nm içinde çözülmesi için izin verir. Başarılı parçacık izleme parçacıklar ardışık çerçeve arasındaki interpartikül mesafeden daha az hareket gerektirir. </li><li> Parçacık pozisyonlardan, yapısal ve dinamik ölçümlerini hesaplamak. Burada gösterilen üç kullanışlı ölçümleri (3-D çift korelasyon fonksiyonu g (r) 61, 2-D ortalama kare yer değiştirme (MSD) 58,62, ve van Hove korelasyon fonksiyonunun G s 2-D kendi parçası x, t) 58. Bu son iki ölçüm de 3-D olarak hesaplanabilir. </li></ol> . 3. Akan Deneyler: Akış Özellikleri <ol><li> Teflon boru yapıştırılmıştır kare kesitli (100 um x 100 um) ile bir cam mikrokapiler kullanarak basit bir akış hücresi imal. Şekil 7&#39;de şematik olarak gösterildiği gibi, kılcal desteklemek ve mekanik sertlik temin etmek üzere cam lamelleri kullanın. </li><li> Bir cam şırıngaya koloit-polimer karışımının yükleyin. , Bir şırınga pompası ve bir pnömatik akışkan tevzi sisteminin için şırınga takın. </li><li> Ters mikroskop üzerine akış hücresi kurulum montaj. Akış profili üzerinde yerçekimi etkisini en aza indirmek için aynı yükseklikte hücre ve çıkış akış, şırınga tutun. </li><li> (Şırınga pompası için) bir hacimsel akış oranında ya da (basınç kutusu için) uygulanan basınç ile akış hücresi üzerinden süspansiyonun akış hızını kontrol eder. Mikrokanal içindeki süspansiyonunun ortalama hız da SU bağlıdırspension formülasyon. Burada ölçülen kare mikrokanaldaki maksimum hızın tipik değerler 200-2.000 mm / sn vardır. </li><li> Akışı sırasında hızlı kare hızları 2-D konfokal zaman serisi kazanır. Burada, boyut 500 x 512 piksel görüntüler 512 piksel z = 5 arasında değişen mikrokanalın altındaki (z = 0 mikron) farklı yüksekliklerde (zaman aralığı Δ t = 1/32 sn) 32 kare / sn elde edilir - 50 mikron. Şekil 7&#39;ye içerlek gösterildiği gibi her görüntü, mikrokanalın yan boyut (y) yaklaşık yarısını kapsar. Parçacıklar eliptik görünüyorsa, satın alma kare hızını artırmak. </li><li> Sakin deneylerde olduğu gibi, IDL veya MATLAB parçacıkları bulmak ve izleme için standart algoritmaları kullanarak 2-D parçacıkları bulun. Parçacıklar, kareler arasındaki ortalama interpartikül mesafeden daha az hareket yörüngeleri elde etmek için izleme algoritmaları kullanan hangi yavaş akışlar için. </li><li> Kalk görüntü korelasyonu kullanınulate hızlı akışlar için hız profilleri. <ol><li> Akış yönü boyunca sabit bir yükseklikte (y) arasında yatay görüntülere görüntüyü bölmek (x). Iki ardışık görüntü I 1 (x, y) ve 2 (x, y), bir faktör tarafından koyup Dx ikinci kaydırmak ve daha sonra 1 (x, y) arasındaki çapraz-kovaryans hesaplamak ve 2 (x + Dx, y). </li><li> Her yanal konumu y, ortalama adveksiyon hızını elde etmek görüntülerin her bir çiftin arasındaki çapraz kovaryans maksimize koyup Dx değerleri histogramının zirve konumunu belirlemek. Bu dağıtım kuvvetle zirve değilse, daha yüksek bir kare hızında görüntü kazanır. </li></ol></li></ol>

Yazarlar ifşa hiçbir şey yok.

Mikron boyutlu kolloidal parçacıkları, atom ve moleküllerin çok daha yavaş dinamiklerini sergilemek ve böylece kolayca görüntülü ve zaman 10 üzerinden izlenebilir, çünkü kolloidal süspansiyonlar yaygın, sınırlı faz davranışları için model olarak incelenmektedir. Bu temel çalışmalar için, sınırlı faz davranışı üzerinde tanecikarası turistik etkisini anlamak gibi kılcal yoğunlaşma ve buharlaşma 21,22,67 gibi olguları keşfetmek için bir fırsat sunuyor. Buna ek olarak, sınırlı çekici süspansiyonlar end...

Bu çalışma, hareketsiz ve akan sınırlı koloit-polimer iki karışımları ve üç boyutta ve (b) partikül izleme ve korelasyon faz davranışı ve akış özellikleri hakkında niceliksel bilgi elde etmek için elde edilen görüntüleri analiz: (a) konfokal görüntüleme gösterir. Çekici interparticle etkileşimleri ile kolloidal süspansiyonlar yönettiği montaj 1-3, ilaç salınımı 4, geliştirilmiş hidrokarbon kurtarma 5-7, ve enerji depolama 8 için malzeme gibi teknolojik uygulamalarda ubiquitously görünür. Bu uygulamaların ortak bir özelliği, parçacıklar, püskürtme, baskı kafaları, mikro ya da gözenekli ortam maddesi olarak ince geometriler, aktıktan gerekir, ve / veya ince filmler ya da çubuklar halinde şekillendirilebilir olmasıdır. Elektron mikroskobu 17,18, x-ışını mikroskopi 19 ve lazer difraksiyon m dahil olmak üzere sınırlı geometride, in mikron boyutlu kolloid yapısını incelemek için kullanılan teknikler20 icroscopy, böylece mikro üzerinde parçacıkların yapısı ve dinamikleri ölçmek için kullanılabilir. Bu teknikler, ancak, yapısal ve dinamik ölçümlerini sayısal simülasyonları 21,22 doğrudan karşılaştırma için hesaplanan edilebileceği tek tek parçacıkların yörüngeleri erişime izin vermez. Konfokal mikroskopi bir floresan numunenin ince bir bölme görüntülemeyi sağlayan floresan mikroskobu bir çeşididir. Koloidal bilim 10 için, bu teknik, derin yoğun süspansiyon içinde ya da üç boyutlu olarak görüntülenmesi için yararlıdır. Partikül izleme algoritmaları 23 görünür tüm parçacıkların yörüngelerini verim iki-veya konfokal mikrograflarından üç-boyutlu zaman serisi uygulanmıştır. Bunun bir sonucu olarak, konfokal mikroskopi ve partikül izleme kombine sipariş kristaller 24-27 ve bozukluk da dahil olmak üzere, evre davranışı, yapı, ve koloidal süspansiyonlar dinamiklerini incelemek için uygulanmışed 28-31 ve jelleri 32-35 gözlük. Diğer görüntü analizi algoritmaları konfokal mikrograflarından zamanı dizi parçacık dinamiklerini ölçmek için uygulanabilir. Örneğin, dağılır parçacık dinamiği konfokal diferansiyel dinamik mikroskopi 36 kullanılarak zamanla şiddeti dalgalanmaları analiz ederek ele alınabilir. Parçacık değiştirmeler-arası mesafeden daha geniş olduğunda, Parçacık Hızı 38-40 göre görüntü korelasyonu 37 parçacıkların hız profillerinin ölçülmesi için tatbik edilebilir. Izleme ve korelasyon algoritmalarının kombinasyonu kolloidal dinamikleri yavaş ve hızlı akışını 11-16,41-45 geçiren sistemlerinde ölçülebilir sağladı. Bu çekici bir koloidal süspansiyonlar 9 için model olarak koloit-polimer karışımlarının kullanılması. Bu karışımlarda, çekici-arası potansiyelinin aralığı ve gücü oranı ile kontrol edilirparçacık çapı ve polimer ve elektrostatik itme konsantrasyonuna dönme polimer yarıçapının bir tek değerli organik bir tuzu 46 ilavesi ile kontrol edilir. Arası etkileşimin dikkatli bir şekilde ayarlanabilir olduğundan, bu karışımların katılaştırılması yaygın konfokal mikroskopi 34,47-51 ile incelenmiştir. Burada koloit hacim fraksiyonu Φ de sabit tutulduğu, hareketsiz ve koloit akıcı polimer karışımlarının konfokal görüntü ve görüntü analizi 37 göstermek = 0.15, bu prob faz davranışı ve bu karışımların akış özelliklerine lohusalık etkisi. Bu teknikler refraktif olan parçacık halinde sistemler için geniş çapta uygulanabilir göstergesi eşlemeli ve burada parçacıklar ve / veya çözücü bir floresan boya ile etiketlenebilir.

<table><tbody><tr><td>Sikloheksil bromür</td><td>Sigma Aldrich</td><td>135194</td><td>CAS Numarası&nbsp; 108-85-0, Moleküler ağırlık. = 163.06, Stok çözücüde kullanılır</td></tr><tr><td>Dekahidronaftalen</td><td>Sigma Aldrich</td><td>D251</td><td>CAS Numarası 91-17-8, Moleküler ağırlık = 138.25, Stok çözücüde kullanılır</td></tr><tr><td>Nil</td><td>Red Sigma Aldrich</td><td>72485</td><td>Floresan boya</td></tr><tr><td>Floresein 5 (6) -izotiyosiyanat</td><td>Sigma Aldrich</td><td>F3651</td><td>Floresan boya</td></tr><tr><td>Rhodamine B</td><td>Sigma Aldrich</td><td>83689</td><td>Floresan boya</td></tr><tr><td>Dinamik Işık Saçılımı&nbsp;</td>Parçacık <td>boyutu ölçümü için kullanılan</td> <td>Brookhaven Instruments</td><td>BI-APD</td> DLS ekipmanı</tr><tr><td>Polistiren&nbsp;</td><td>Varian / Agilent</td><td>PL20138-23</td><td>Tükenme çekimini indüklemek için polistiren (polimer</td></tr><tr><td>) Tetrabütil (amonyum klorür) (TBAC)</td> <td>Sigma Aldrich</td><td>86870</td><td>monovalent tuz</td></tr><tr><td>UV Yapıştırıcı</td><td>Norland Yapıştırıcı</td><td>NOA 68T</td><td>Parça Numarası 68T01 (UV ile kürlenmiş yapıştırıcı)</td></tr> <tr><td>VT Eye</td><td>Visitech</td><td>VT Göz</td><td>konfokal tarayıcı</td></tr><tr><td>VT Infinity</td><td>Visitech VT</td><td> Infinity</td><td>konfokal tarayıcı</td></tr><tr><td>Mikroskop&nbsp;</td><td>Leica</td><td>DMI3000B</td><td>Ters Mikroskop</td></tr><tr><td>Santrifüj</td><td>Thermo Scientific</td><td>Sorvall ST 16</td><td>1-5.000 rpm</td></tr><tr><td>Teflon boru</td><td>küçük parçalar</td><td>SLTT 26-72</td><td>Zeus PTFE Sublite Duvar Borusu 26 AWG 0.016" ID x 0.003" Duvar</td></tr><tr><td>Epoksi</td><td>Devcon</td><td>DA051</td><td>5 dk epoksi</td></tr><tr><td>Şırınga</td><td>Micromate/Cadence</td><td>5004</td><td>metal luerli cam şırınga kilit ucu</td></tr><tr><td>Şırınga uçları&nbsp;</td><td>Nordson</td><td>7018462</td><td>32 GA hassas uçlar&nbsp;</td></tr><tr><td>Şırınga pompası&nbsp;</td><td>Yeni Çağ Pompa sistemi A.Ş.</td><td>NE1002X</td><td>Programlanabilir mikroakışkan pompa (syringepump.com)</td></tr><tr><td>Tartı terazisi</td><td>Mettler Toledo</td><td>AB204-S</td><td>0.0001-220 g</td></tr><tr><td>PMMA parçacıkları</td><td>sentezlenmiş</td><td></td><td>poli(metilmetakrilat) kolloidal parçacıklar</td></tr></tbody></table>

kuşatılmış quiescent ve akan koloidno polimer karışımlarının eşodaklı görüntüleme

Confocal Imaging of Confined Quiescent and Flowing Colloid-polymer Mixtures

Çekici parçacıklar arası etkileşimleri ile sınırlı koloid süspansiyonlarının davranışı yönlendirilmiş düzeneğinin 1-3, İlaç Verilmesi 4 için malzeme rasyonel tasarımı, gelişmiş bir hidrokarbon geri kazanım 5-7, ve enerji depolama 8 akabilir elektrotlar için çok önemlidir. Floresan kolloidler olmayan adsorbe polimerler içeren süspansiyonlar yelpazesi ve parçalar arası çekim gücü, sırasıyla kontrol polimer parçacık yarıçapı ve konsantrasyona dönme polimer yarıçapının oranı olarak, model sistemler hitap etmektedir. Polimer özellikleri ve kolloidlerin hacmi fraksiyonu ayarlayarak, kolloid sıvıları, kümelerin sıvılar, jeller, kristaller, ve camlar 9 elde edilebilir. Konfokal mikroskopi, floresan mikroskobu bir varyantı, bir optik olarak transparan ve floresan örnek yansıması sağlar: yüksek uzaysal ve üç boyutlu zamansal çözünürlüğe sahip. Bu teknikte, küçük bir iğne deliği veya mikroskop optik sistemin odak hacmi dışında numunenin bölgelerinden blokları yayılan floresan ışığı yarık. Bunun bir sonucu olarak, odak düzlemi içinde numunenin sadece ince bir kesit görüntüsü alınır. Bu teknik, özellikle de tek parçacık ölçeğinde yoğun koloidal süspansiyonlar içinde yapısını ve dinamiğini araştırmak için uygundur: parçacıklar görünür ışık kullanılarak çözülmesi için yeterince büyük olan ve ticari konfokal sistemlerinin 10 tipik bir tarama hızlarında çekilecek kadar yavaş nüfuz . Tarama hızları ve analiz algoritmaları gelişmeler de akan süspansiyonlar 11-16,37 kantitatif konfokal görüntüleme sağlamıştır. Bu yazıda, sınırlı faz davranışı ve kolloid-polimer karışımlarının akış özelliklerini araştırmak için konfokal mikroskopi deneyler göstermektedir. Biz ilk argo hazırlamakyoğunluk ve refraktif indeksi olan oid-polimer karışımları eşleşti. Sonra, ince kama şeklindeki hücrelerde değişen hapsi altında hareketsiz yoğun kolloid-polimer karışımlarının görüntüleme için standart bir protokol rapor. Son olarak, mikro kanal akışı sırasında koloit-polimer karışımlarının görüntüleme için bir protokolü göstermektedir.

Konfokal görüntüleme ve partikül izleme göstermek için, kolloid-polimer karışımlarının 63-65 faz davranışları üzerindeki lohusalık etkisi araştırıldı. Bu deneyler için, kolloid çapı 2 a = 0.865 mikron idi. Koloit hacim fraksiyonu Φ = 0.15 sabitlendi ve polimer c p konsantrasyonu 0 ilâ 23.6 mg / ml &#39;ye değişmiştir. Temsilcisi konfokal görüntüleri Şekil 2 63, sol sütunda gösterilmiştir. Izleme algoritmaları kullanılarak elde parçacık pozisyonları, biz...

Konfokal mikroskopi çekici süspansiyonlar için model sistemler olarak incelenmiştir hareketsiz resim ve koloit akıcı polimer karışımları için kullanılır. Görüntü analizi algoritmaları geometrik hapsi nedeniyle değişiklikleri ölçmek kolloidal parçacıkları için yapısal ve dinamik ölçümleri hesaplamak için kullanılır.

Kuşatılmış Quiescent ve akan Koloidno polimer Karışımlarının Eşodaklı Görüntüleme

The behavior of confined colloidal suspensions with attractive interparticle interactions is critical to the rational design of materials for directed ...

Aşağıdaki deneyin genel amacı, konfokal mikroskopi kullanarak çekici kolloidal süspansiyonların sınırlanmış faz davranışı ve taşıma özelliklerindeki değişimleri nicelleştirmektir. Bu, çekici kolloidal süspansiyonları modellemek için kolloid polimer karışımları formüle edilerek gerçekleştirilir. Sınırlamanın, bu karışımların yapısal dinamiklerini ve faz davranışını nasıl değiştirdiğini göstermek için karışımlar görüntülenir ve ince kama hücrelerinde sınırlandırılır.Kolloidler arasındaki çekim kuvvetinin karışımların kısıtlanmış taşıma özellikleri üzerindeki etkisini belirlemek için, karışımlar mikro kanallardan akarken görüntülenir. Otomatik görüntü analizi ve partikül takip algoritmaları, durgun kısıtlamanın katılaşmaya ve görüntü korelasyonuna nasıl yol açtığını gösterebilir. Algoritmalar, artan çekim kuvvetinin nasıl giderek artan non-Newtonyen akış davranışına yol açtığını gösterebilir.Bu tekniğin veya elektron mikroskobu ve dinamik ışık saçılması gibi diğer yöntemlerin temel avantajı, dinamik ve yapısal metriklerin simülasyonlarla doğrudan karşılaştırılabilmesi için hesaplanabildiği tekil parçacık yörüngelerine doğrudan erişim sağlamasıdır. Bu standart yöntem, yumuşak yoğun madde fiziği alanındaki; süspansiyonların parçacıklar arası etkileşimler varlığında nasıl kendi kendine organize olduğu veya katı hafif süspansiyonların uygulanan bir kuvvet veya stres altında nasıl teslim olduğu gibi temel soruların yanıtlanmasına yardımcı olabilir. Bu protokol için, bir boya ile işaretlenmiş PMMA parçacıkları hazırlayın; standart hazırlıklar için metin protokolündeki bağlantılı referans materyaline başvurun.Brom heksan ile deco hydro nataline lean'in ağırlıkça üçe bir oranında bir karışımını hazırlayın; ardından, tetra bütil amonyum ve organik tuzu 1,5 millimolar olacak şekilde ekleyin. Çözücü, partiküllerin kırılma indeksine uyum sağlar ve partiküllerin yoğunluğunu kesin olarak belirlemek için yüklerini kısmen maskeler. Hazırlanan çözücü içerisinde partikülleri hacimce %0,1 oranında süspanse edin. Süspansiyonu 800 G'de 75 dakika boyunca santrifüjleyin.Santrifüj işleminden sonra partiküllerin çökelmediğini kontrol edin. Ardından, partiküllerin çökelmesini önlemek için, çözücü yoğunluğunu partiküllerinkine eşitlemek amacıyla baz çözücüyü damla damla ekleyin. Daha sonra, hazırlanan çözücü karışımı içerisinde PMMA partiküllerinin %40'lık bir süspansiyonunu hazırlayın.Ayrıca, çözücü karışımı içerisinde yüksek konsantrasyonda lineer polistiren hazırlayın. Örneğin, polistirenin moleküler ağırlığı ve jirasyon yarıçapından hesaplanan mililitre başına 50 miligram. Konsantre PMMA partikül süspansiyonu ve polistiren çözeltisinin kullanımı, polimerlerle birlikte istenen partikül konsantrasyonuna sahip süspansiyonların oluşturulmasını sağlar.Burada süspansiyon hacimce %15 PMMA partikülleri içermektedir ve polimer konsantrasyonu, eşit hacimdeki iki farklı boyut ve farklı etiketli PMMA partiküllerinin dağıtılmış süspansiyonları ile mililitre başına sıfır ile 25 miligram arasında değişmektedir. Fraksiyonlar polimer çözeltisi ile de karıştırılabilir. Her süspansiyonu karıştırdıktan sonra santrifüjleyin ve ardından çözücü yoğunluğunu partiküllerinkine yaklaştırmak için damla damla çözücü ekleyin.Son olarak, görüntüleme öncesinde kapalı numuneleri en az 24 saat boyunca bir Tumblr içerisinde bekleterek tüm numuneleri dengeye getirin. Cam lamellerden dikdörtgen odacıklar oluşturarak işleme başlayın. Buradaki mikroskop lamı kalınlığı bir milimetredir; dolayısıyla odacık kalınlığı, kolye yapılı polimer karışımlarının dökme davranış sergilemesine olanak tanır.Çoklu yüksekliğe sahip bir oda isteniyorsa, bir kama üzerine yerleştirilmiş tek bir lamel kullanılarak ince kama şeklinde odalar oluşturun. Odanın açılış açısı 0,5 dereceden küçük olup oda kalınlığı altı mikrondan bir milimetreye kadar artar. Bu konfigürasyon, sınırlama kalınlığının sürekli olarak değiştirilmesine olanak tanır; odaları ters mikroskobun üzerine yerleştirilecek şekilde hazırlayın ve kullanılan çözücü karışımına dayanıklı, UV ile kürlenen bir epoksi ile mühürleyin.Burada, 100 x yağ daldırma objektife sahip ters mikroskoba takılı bir çizgi taramalı konfokal tarama başlığı görülmektedir. 1.4 sayısal açıklığa sahip olan bu sistemle, boyaları uyarmak için uygun dalga boylarını kullanın ve 512 piksel kare çözünürlükte 50 mikron kare görüntüler alın. Pozlamaya saniyenin 32'de biri ile başlayın ve ardından görüntü kalitesine göre ayarlama yapın.Ardından, partiküllerin yapışacağı oda tabanını belirleyin. Daha sonra odağı odanın orta noktasına getirin. Şimdi, 2D analiz için orta düzlemde saniyede bir kare hızında yaklaşık 500 görüntü alın.Ardından 3B analiz için, herhangi bir kolateral görüntüleme deneyinde 30 mikron boyunca 0,2 mikron aralıklarla Z yığını (Z stack) görüntüleri alın. Yüksek kontrastlı görüntüler elde etmek için görüntüleme koşullarının optimize edilmesi kritik öneme sahiptir. Görüntüleri bir parçacık izleme yazılım paketi kullanarak analiz edin.Parçacıkları 40 veya 50 nanometre çözünürlükle ayırt edebilen bir algoritma mevcut olmalıdır. Parçacık takibi, ancak parçacıkların ardışık kareler arasında parçacıklar arası mesafeden daha az hareket etmesi durumunda mümkündür. Parçacık yapısını ve dinamiğini değerlendirmek için aşağıdaki metrikleri kullanın.3B bir çift korelasyon fonksiyonu, 2B veya 3B ortalama kare yer değiştirme ve Van Hove korelasyon fonksiyonunun 2B veya 3B öz kısmı. Bu deney için, 100 mikron genişliğinde kare bir cam kılcal borudan basit bir akış hücresi hazırlayın. Teflon boruları takın ve yapısal destek için cam lameller kullanın.Ardından, ilgili kolloid polimer karışımını bir cam şırıngaya doldurun ve pompalı bir dağıtım sistemi gibi bir düzeneğe bağlayın. Şimdi, düzeneği önceki bölümde kullanıldığı gibi ters mikroskoba monte edin. Şırınga akış hücresi ve çıkış kısmı mümkün olduğunca düz tutulmalıdır.Akış hızını kolloid polimer karışımına göre ayarlayın. Akış sırasında 200 ila 2000 mikron/saniye arası konsantrasyonlar kare kılcal kanallar aracılığıyla kullanılmıştır. Kanal tabanından 5 ila 50 mikron arası farklı mesafelerde, önceki bölümde açıklanan şekilde 2D görüntüler toplayın.Parçacıklar eliptik görünüyorsa, görüntüleme kare hızını artırın. Akışı analiz etmek için takip yazılımı ile IDL veya MATLAB kullanın. Parçacık takibinde alt piksel çözünürlüğü elde etmek, belirli bir yöne sapma göstermeyen OID'ler sağlamak için takip parametrelerinin dikkatli bir şekilde ayarlanmasını gerektirir.Yavaş akış sırasında, parçacıklar kareler arasında parçacıklar arası mesafeden daha az hareket ettiğinde, yörüngeler daha hızlı akışlardaki izleme rutinleri kullanılarak elde edilebilir. Hızı hesaplamak için görüntü korelasyonu kullanın.Her bir görüntüyü akış yönünde yatay görüntülere bölün. Ardışık görüntülerde, ikinci görüntüyü birincisiyle eşleşecek şekilde kaydırın ve görüntü çiftleri veya orijinal görüntülerin her bir alt bölümü arasındaki hızı hesaplamak için kaydırma mesafesini kullanın. Hesaplanan tüm kaydırma değerlerinin bir histogramını oluşturun.Değerler belirgin bir tepe yapmıyorsa, deneyi daha yüksek bir kare hızında tekrarlayın. 0.865 mikron çapındaki PMMA partikülleri, mililitre başına 23,6 miligram polimer içeren karışık çözücüler içerisinde hacimce %15 oranında süspanse edilmiştir. Görüntüleri değerlendirmek için çift korelasyonu ve ortalama kare yer değiştirme dahil olmak üzere yapısal ve dinamik metrikler kullanılmıştır.Süspansiyonun değiştirilmesi, hapsedilmiş süspansiyonların yapısını ve dinamiğini değiştirebilir. Örneğin, 1,48 mikron ve 0,73 mikronluk parçacıklardan oluşan dağılmış bir süspansiyon formüle edilmiş ve hapsetme kalınlığı azaltılarak parçacıkların hacmin %15'ini kaplaması sağlanmıştır. Her iki parçacık tipini de içeren katı benzeri bir kolloidal jel fazı indüklenmiş ve sistem giderek daha fazla hapsedildikçe büyük parçacıkların ortalama kare yer değiştirmesi azalmıştır.Katılaşma akışı ile uyumlu olarak, zayıf çekimli ve güçlü çekimli partiküllerin özellikleri karşılaştırılmıştır. Polimer konsantrasyonu 5 ile 25 mg/mL arasında değiştirilmiştir. Süspansiyonlarda, zayıf çekimli süspansiyon, kanal boyunca konumla güçlü şekilde değişen bir yoğunluk profili göstermiştir.Saat başına 10 microliter akış sırasında, güçlü çekimli süspansiyonun yoğunluk profili aynı koşullar altında kanal boyunca neredeyse sabitti. Benzer şekilde, bu süspansiyonların hız profillerinde farklılıklar vardı. Zayıf çekimli partiküllerin hızı Newtonian öngörüsüne yakınken, güçlü çekimli partiküllerin hızı, özellikle Y'nin sıfır olduğu kanal yan duvarına daha yakın bölgelerde Newtonian öngörüsünden hafifçe sapma gösterdi.Bu videoyu izledikten sonra, bu prosedürü takip ederek kolloidal süspansiyonların faz davranışlarını ve akış özelliklerini incelemek için konfokal mikroskobinin nasıl kullanılacağı konusunda iyi bir anlayış kazanmış olmalısınız. Sınırlamanın kümelenmiş kümelerin şeklini nasıl değiştirdiği gibi ek soruları yanıtlamak için, parçacık konumlarından küme boyutları ve fraktal boyutlar gibi diğer metrikler hesaplanabilir.

confocal-imaging-confined-quiescent-flowing-colloid-polymer

Research

JoVE Journal

Chemistry

Kimya

Burada izlenir ve sayısal, fonksiyonel moleküler kompleksler tespit sağlamak için canlı bakteri hücreleri tek-molekül floresan mikroskopi gerçekleştirmek için protokolleri göstermektedir.

Tek Moleküler Kompleksleri görselleştirme In Vivo Gelişmiş Floresan Mikroskopi

Bu çalışmada biz ~ 8 μs iki çözüm karıştırma yeteneğine sahip mikroakışkan mikser imalat ve kullanımının açıklanması. Ayrıca UV floresan ve floresan rezonans enerji transferi (FRET) kullanarak spektroskopik tespiti ile bu karıştırıcı kullanımını göstermektedir.

Protein Katlama Öğrenmenin mikroakışkan Mikserler

Biyofilmler içindeki üç hücresel ve hücre dışı bileşenin eşzamanlı niceliği ve karşılaştırılması için bir protokol sunulmuştur. Metodoloji, konfokal lazer tarama mikroskobu, biyofilm yapısal analiz ve görselleştirme yazılımı ve istatistiksel analiz yazılımının kullanımını içerir.

Hücresel ve Biyofilmler Ekstrasellüler Bileşenleri Eşzamanlı Kantitasyonu

Biyofilmlerin çevreleriyle karmaşık etkileşimleri vardır. Biyofilm-çevre etkileşimlerini kapsamlı bir şekilde araştırmak için, burada biyofilm gelişimi için heterojen kimyasal ortam oluşturmak, yerel akış hızını ölçmek ve biyofilm kolonileri içinde ve çevresinde kütle taşınmasını analiz etmek için bir dizi yöntem sunuyoruz.

Biyofilm ve Habitat Heterojen Eş-geliştirme karakterize Yöntemleri

T hücresi immünolojik sinapsında filamentli aktinin akış hızlarını ve yönlülüğünü araştırmak için, canlı hücre süper çözünürlüklü görüntüleme, toplam iç yansıma floresansı ile birleştirilir ve uzaysal-zamansal görüntü korelasyon spektroskopisi ile ölçülür.

Yapılandırılmış Aydınlatma Mikroskopi Verilerinin uzay-zamansal Görüntü Korelasyon Spektroskopisi nicel T Hücreleri kortikal Aktin Akışı

Sigara karıştırıldı çökelti polimerizasyonu uyaranlara duyarlı poli (N -isopropylacrylamide) dar bir boyut dağılımı mikrojelleri sentezi için hızlı, kopyalanabilir bir prototip bir yaklaşım sağlar. Bu protokol sentezinde, ışık saçılması karakterizasyonu ve geniş alan mikroskopisi kurulumunda bu mikrojellerin tek parçacık floresan izleme gösterilmiştir.

Kontrollü Sentezi ve yüksek Düzgün Poli Floresan Takibi (<em&gt; K</em&gt; -isopropylacrylamide) Mikrojeller

Bu protokol enjekte edilebilir, supramoleküler polimer-nanopartikül (PNP) hidrojel biyomalzemelerin sentezini ve formülasyonlarını açıklar. Bu malzemelerin ilaç dağıtımı, biyofarmasötik stabilizasyon ve hücre kapsülleme ve teslimi için uygulamaları gösterilmiştir.

Hücre ve İlaç Dağıtım Uygulamaları için Enjekte Edilebilir Supramoleküler Polimer-Nanopartikül Hidrojelleri

Önerilen teknik, paketlenmiş bir toz yatağından akışkan akışı görüntülemek için yeni, verimli, tutumlu ve invaziv olmayan bir yaklaşım sağlayacak ve yüksek mekansal ve zamansal çözünürlük sağlayacaktır.

Üç Boyutlu Polimerik Baskı Tozlarından Kılcal Akışlı Tutumlu Görüntüleme Tekniği

Dinamik mikrotübüllerin ve floresan olarak etiketlenmiş mikrotübülle ilişkili proteinlerin eşzamanlı görüntülenmesi için girişim-yansıma mikroskobu ve toplam-iç-yansıma-floresan mikroskobu uygulamak için bir protokol sunuyoruz.

Dinamik Mikrotübülleri ve İlişkili Proteinleri Görüntülemek için Eşzamanlı Girişim Yansıması ve Toplam İç Yansıma Floresan Mikroskobu

Burada, tek moleküllü toplam iç yansıma floresan (smTIRF) mikroskobu kullanılarak yapay kalabalık lipit membranları üzerindeki tek moleküllerin bağlanma, hareketlilik ve montajını gerçekleştirmek ve analiz etmek için bir protokol sunulmaktadır.

Tek Moleküllü Difüzyon ve Polimer Kalabalık Lipid Membranlara Montaj

Bu protokol, mikrotübül polimer mekaniğini araştırmak için uygun bir mikroakışkan cihazın tasarımını ve üretimini detaylandırır. Mikrofabrikasyon, otomatik akış kontrolü ve hesaplamalı modelleme tekniklerinin sentezi, hücresel hücre iskeletini in vitro olarak araştırmak için ideal olan esnek bir sistem sağlar.

Mikrotübül Polimer Mekaniğinin İncelenmesi için Mikroakışkan Tabanlı Bir Yaklaşımın Geliştirilmesi

Öğrenin, eşodaklı mikroskopi kullanarak geometrik kuşatma altındaki çekici kolloidal süspansiyonların faz davranışını ve taşınım özelliklerini nasıl nicelendireceğinizi. Bu yöntem, malzeme tasarımı için yapısal dinamik değişiklikleri doğrudan gözlemlemenizi sağlar.

Kuşatılmış Quiescent ve akan Koloidno polimer Karışımlarının Eşodaklı Görüntüleme

Daha fazla video keşfet