نود أن نشكر الدكتور مانفريد Kriechbaum من XRS Hecus ومعهد الفيزياء الحيوية والأبحاث النانو في الأكاديمية النمساوية للعلوم في غراتس، النمسا. وقدم الدعم وLL XW في جزء من وزارة الطاقة في الولايات المتحدة، في إطار NERI-C جائزة رقم DE-FG07-07ID14889، والولايات المتحدة النووية هيئة تنظيم، في إطار جائزة رقم NRC-38-08-950. كما يدعم الصك SWAXS في جزء من وزارة الطاقة في الولايات المتحدة، في إطار جائزة رقم DE-NE0000325.

1. إعداد نموذج <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> استخدام إبرة لإزالة بعض من العينة عينة من الحاوية. * </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> استخدام إبرة لملء الشعرية (قطر 2.2 مم كحد أقصى) مع العينة. يجب ملء الشعرية بين 2 و 3 سم من أسفل. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إغلاق الشعرية الشمع يذوب على طرفها. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> فك حامل العينة الفراغ من النظام. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> اتخاذ الشعرية بحلول نهاية تنصهر (الشمع النهاية) وإدراج نهاية الامم المتحدة تنصهر في حامل العينة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ضع حامل مرة أخرى إلى النظام والمسمار في مكانه. </li></ol> * يمكن العينات الصلبة (بما في ذلك عينات مسحوق) وضعها مباشرة في حامل العينة (لا يلزم الشعرية)، في حين يجب أن توضع عينات السائل في الشعرية. بدء من آلة SWAXS 2. إجراء بدء التشغيل المصدر الباردة <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إغلاق مصراع الكاميرا عن طريق دفع زر الغالق السلامة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تبديل الكهرباء الرئيسية&quot;ON&quot; عن طريق دفع الأخضر على الزر. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تحقق في حالات الطوارئ &quot;للإيقاف&quot; الزر في وضع الموسعة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تبديل الكهرباء الرئيسية على طريق دفع على الزر الأخضر. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تحقق من ضوء LED باللون الأخضر التعشيق، مشيرا جميع المتداخلة لا بأس بها. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> انتظر الشاشات التي تعمل باللمس ليتم تحميلها. بمجرد أن يتم تحميل، اضغط على &quot;R6&quot; في القائمة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> بدوره على مفتاح الاستعداد للموقف &quot;ON&quot;. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> بدوره الرئيسي للأشعة السينية لموقف &quot;ON&quot;. يجب أن الأشعة السينية الضوء الأحمر يضيء. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> انتظر الشاشات التي تعمل باللمس لقراءة مستويات الاستعداد (30 كيلو فولت و 0.4 أمبير). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> بدوره الرئيسي السلامة الاستعداد لموقف &quot;OFF&quot;. اضغط على &quot;دورة ابدأ&quot; زر على الجزء السفلي من الشاشة التي تعمل باللمس. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> انتظر الشاشات التي تعمل باللمس لقراءة السلطة الاسمية (50 كيلو فولت أمبير و1). إذا هو المطلوب مستوى الطاقة المختلفة، أدخل الشاشة التكوين عن طريق الضغط على &quot;R4&quot; على الشاشة التي تعمل باللمس وإدخال الإعدادات المطلوبة. </li></ol> 3. المبرد الداخلي <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تحويل الطاقة السويسريTCH إلى الموضع &quot;ON&quot; على درجة حرارة لوحة التحكم. وهناك ضوء سيطرة وعرض درجة الحرارة LED تضيء. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> بدوره مفتاح الطاقة إلى وضع &quot;ON&quot; على التبريد. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> الانتظار حتى عرض درجة الحرارة يقرأ &quot;OFF&quot;. هذا هو وضع الاستعداد. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> اضغط مع الاستمرار على زر ENTER (رمز العودة) لمدة 4 ثوانى أو حتى عرض درجة الحرارة درجة الحرارة يدل على وجود فعلي. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> لتغيير درجة الحرارة، والضغط على لأعلى أو لأسفل السهام. سيظهر قيمة مجموعة على الشاشة درجة الحرارة لنحو 8 ثانية قبل أن يعود إلى القيمة الفعلية. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> اضغط على زر إدخال مرة واحدة يتم عرض مجموعة قيمة المطلوب. وسوف تخزن هذه القيمة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> الانتظار حتى تصل درجة الحرارة الفعلية قيمة مجموعة المطلوب. </li></ol> ملاحظة: إذا في أي وقت الخطأ &quot;E 01&quot; يظهر على الشاشة درجة الحرارة، واتبع الإرشادات إيقاف مبرد، وإعادة ملء وحدة حمام بسكب المياه النقية في فيل دباباتل، ثم قم بإجراء الإجراء بدء التشغيل التبريد مرة أخرى. 4. اغلاق مبرد <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> اضغط على &quot;دخول&quot; لحوالي 4 ثانية. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> بدوره مفتاح الطاقة إلى وضع &quot;OFF&quot;. </li></ol> 5. تحول على فراغ <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ضمان يتم تأمين فراغ الباب في المكان. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تحويل كهربائية 1 و 2 إلى المقابض المواقف &quot;ON&quot;. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> الانتظار حتى فراغ قياس مستوى VAP5 يقرأ فراغ أقل من 1.5 ميليبار. </li></ol> 6. كاشف إعداد النظام <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> لإعداد ضغط الغاز، تحقق من قياس الضغط الرئيسية للصمام تخفيض لا يقل عن 10 بار. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> فتح الصمام الرئيسي. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> فتح صمام الضغط ببطء التشغيل حتى يصل الضغط 8 بار في التشغيل قياس الضغط. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> فتح صمام الرئيسي الثاني </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> لضبط تدفق الغاز، افتح صمام الضغط الرئيسية من خلال تحويل مقبض إلى الوضع العمودي على الغاز وحة التحكم. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ضبط تدفقمعدل مع صمام الإبرة حتى يقرأ المقياس حوالي 8 بار. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> بدوره مفتاح الطاقة الرئيسي إلى وضع &quot;ON&quot;. ينبغي ضوء LED تضيء. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> لضبط الجهد العالي، وتفعيل الجهد العالي من خلال تحويل المفتاح إلى موضع &quot;ON&quot;. ينبغي ضوء LED تضيء. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> بدوره ببطء مفتاح التحكم الجهد حتى يتم التوصل حوالي 3.5kV على قياس. لا تتجاوز 4kV. </li></ol> 7. معايرة <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> يتم تنفيذ الخطوات أعلاه التجريبية مع عينة من القمم المعروفة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> يستخدم ASA 3.3 إلى الحصول على الرسم البياني للكثافة مقابل قناة مع 5 قمم. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> اذهب إلى القائمة خيارات → → أدخل القنوات وشدة المقابلة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> انتقل إلى ASA3 &quot;TPF&quot; علامة التبويب الأولى. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> أعلى اليسار تغيير فلتر، 1 ملم النيكل (شعاع فلتر). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> توضيح موقف 32،000 (28000 مجموعة إلى 32،000، في جميع أنحاء المنطقة الحرجة 28،000) → انتقل إلى موقف، وجعل فراغ بالتأكيد هو أقل من 5 ميليبار، تأكد من كاشف هو الجرميةقرع بين 10K-1K. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تشغيل لمدة 10 ثانية لنحو 52 تهمة لكل ثانية. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تغيير النوافذ الطاقة، (أو قياس النافذة في مجال الطاقة مع العينة فقط، وليس بما في ذلك حالة تصفية). تعيين المدى النهائي لمدة 10 ثانية. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> العثور على الموقع من الحزم الأساسية (233 قناة على سبيل المثال). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> لأشواط أخرى، تغيير مرة أخرى لتصفية التنغستن مم 2 (W، شعاع سدادة) وتبدأ من 30،000. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> العثور على مكان كل قمم أخرى من العينات. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> استخدام البرمجيات يماغيج الكلي لمعايرة SAXS - جعل الانتقال من قناة لكثافة مقابل مقابل شدة ف (د تباعد أو) (الشكل 1). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> استخدام البرمجيات يماغيج الكلي لمعايرة WAXS - جعل الانتقال من قناة لكثافة مقابل مقابل شدة ف (د تباعد أو) (الشكل 2). </li></ol> 8. برامج الداخلي <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> استخدام البرنامج ASA 3.3، لجمع بيانات حية: البيانات المباشرة → → TPF علامة التبويب حفظ الملف. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> لEasySWAXS، انقر على علامة التبويب إعدادات الجهاز. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> أدخل &quot;أ&quot;، لامدا، والقيم د، فضلا عن مركز الثقل. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> حدد الموازاة نقطة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> حدد نوع الجسيمات الكروية (إلا اذا كان من المعروف أن قضيب من الجسيمات على شكل مسطح). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> انقر فوق علامة التبويب Guinier-القطعة. سوف يتم عرض I س 2 مقابل الرسم البياني. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> اسحب خطوط عمودية لتطويق جزء من المنحدر الخطي تقريبا. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> في الجزء السفلي من الشاشة، سيتم عرض قيمة R. بجانب هذا هناك حاجة التحقق من الصحة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> مواصلة لسحب خطوط عمودية أقرب معا حتى قيمة التحقق من صحة ما بين 1 و 2. هذا هو ذاتي. قيمة R، أو الشعاع من الدوران، وحصل هو تقدير. </li></ol> 9. المصدر إيقاف الإجراءات <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> التأكد من سلامة ويتم إغلاق مصاريع بسرعة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> بدوره على مفتاح الاستعداد للموقف &quot;ON&quot;. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> انتظر الشاشة التي تعمل باللمس لقراءة مستويات الاستعداد. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> الصحافة R5 على رouchscreen. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تقليل الحالي إلى 0 A. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تقليل الجهد إلى 0 A. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> بدوره على مفتاح X السينية لموقف &quot;OFF&quot;. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تبديل السلطة الرئيسية &quot;OFF&quot; عن طريق دفع زر إيقاف الحمراء. </li></ol>

<ol>
	<li>Bernad&#243;, P., Blackledge, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Structural+biology:+Proteins+in+dynamic+equilibrium.">Structural biology: Proteins in dynamic equilibrium.</a> Nature. 468, 1046-1048 (2010).</li><li>Zhang, F., Skoda, M. W. A., Jacobs, R. M. J., Martin, R. A., Martin, C. M., Schreiber, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Protein+Interactions+Studied+by+SAXS:+Effect+of+Ionic+Strength+and+Protein+Concentration+for+BSA+in+Aqueous+Solutions.">Protein Interactions Studied by SAXS: Effect of Ionic Strength and Protein Concentration for BSA in Aqueous Solutions.</a> J. Phys. Chem. B. 111, 251-259 (2007).</li><li>Maranas, J. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+effect+of+environment+on+local+dynamics+of+macromolecules.">The effect of environment on local dynamics of macromolecules.</a> Current Opinion in Colloid &amp; Interface Science. 12, 29-42 (2007).</li><li>Stribeck, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> X-Ray Scattering of Soft Matter. , (2007).</li><li>Mertens, H. D., Svergun, D. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Structural+characterization+of+proteins+and+complexes+using+small-angle+X-ray+solution+scattering.">Structural characterization of proteins and complexes using small-angle X-ray solution scattering.</a> J. Struct. Biol. 172 (1), 128 (2010).</li><li>Svergun, D. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Small-angle+X-ray+and+neutron+scattering+as+a+tool+for+structural+systems+biology.">Small-angle X-ray and neutron scattering as a tool for structural systems biology.</a> Biol. Chem. 391 (7), 737 (2010).</li><li>Putnam, C. D., Hammel, M., Hura, G. L., Tainer, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=X-ray+solution+scattering+(SAXS)+combined+with+crystallography+and+computation:+defining+accurate+macromolecular+structures,+conformations+and+assemblies+in+solution.">X-ray solution scattering (SAXS) combined with crystallography and computation: defining accurate macromolecular structures, conformations and assemblies in solution.</a> Quat. Rev. Biophys. 40, 191-285 (2007).</li><li>Bonini, M., Fratini, E., Baglioni, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=SAXS+study+of+chain-like+structures+formed+by+magnetic+nanoparticles.">SAXS study of chain-like structures formed by magnetic nanoparticles.</a> Materials Science &amp; Engineering C-Biomimetic and Supramolecular Systems. 27 (5-8), 1377-1381 (2007).</li><li>Falletta, E., Ridi, F., Fratini, E., Vannucci, C., Canton, P., Bianchi, S., Castelvetro, V., Baglioni, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+tri-block+copolymer+templated+synthesis+of+gold+nanostructures.">A tri-block copolymer templated synthesis of gold nanostructures.</a> Journal of Colloid and Interface Science. 357 (1), 88-94 (2011).</li><li>Glatter, O., Scherf, G., Schillen, K., Brown, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Characterization+of+a+Poly(ethylene+oxide)+Poly(propylene+oxide)+Triblock+Copolymer+(EO(27)-PO39-EO(27))+in+Aqueous-Solution.">Characterization of a Poly(ethylene oxide) Poly(propylene oxide) Triblock Copolymer (EO(27)-PO39-EO(27)) in Aqueous-Solution.</a> Macromolecules. 27 (21), 6046-6054 (1994).</li><li>Mittelbach, R., Glatter, O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Direct+structure+analysis+of+small-angle+scattering+data+from+polydisperse+colloidal+particles.">Direct structure analysis of small-angle scattering data from polydisperse colloidal particles.</a> Journal of Applied Crystallography. 31, 600-608 (1998).</li></ol>

الإعلان عن أي تضارب في المصالح.

الإجراء النسبية لمنظومة SWAXS يسمح للمتغيرات عديدة يتم تحديدها من تحليل التجارب. يمكن استخدام المعلمات التي تم تحقيقها من التحليل لأغراض مختلفة وفقا للعينة التجريبية والإعداد. SAXS يوفر معلومات حول نانو النطاق حجم وشكل الكائن، في حين WAXS يركز على التركيب الذري والجزئي ا?...

<table border="1" style=";text-align:right;direction:rtl"><tbody><tr><td> اسم المنتجات </td><td> شركة </td></tr><tr><td> وSystem3 صغيرة وزاوية-X-راي نثر (SWAXS) الكاميرا </td><td> Hecus XRS وابن، غراتس، النمسا </td></tr><tr><td> GNOM </td><td> ATSAS 2،3 حزمة من Svergun D. EMBL-هامبورغ </td></tr></tbody></table>

small and wide angle x-ray scattering studies of biological macromolecules in solution

في هذه الورقة، ويتجلى الصغيرة وزاوية تشتت الأشعة السينية (SWAXS) تحليل الجزيئات من خلال التجريب. SWAXS هي تقنية حيث تنتشر مطاطيا من أشعة X-عينة غير متجانسة في نطاق نانومتر في زوايا صغيرة (0.1 عادة - 5 °) وزوايا واسعة (عادة&gt; 5 °). هذه التقنية يوفر معلومات حول الشكل والحجم، وتوزيع الجزيئات والمسافات سمة من المواد المطلوبة جزئيا، أحجام المسام، ونسبة السطح إلى الحجم. زاوية صغيرة للأشعة السينية نثر (SAXS) قادرة على تقديم المعلومات الهيكلية للالجزيئات بين 1 و 200 نانومتر، بينما زاوية الأشعة السينية نثر (WAXS) يمكن حل أصغر براج التباعد بين العينات 0،33 0،49 نانومتر نانومتر واستنادا إلى محددة إعداد النظام وكاشف. يتم تحديد تباعد من القانون براج وتعتمد على الطول الموجي وزاوية الحادث. في تجربة SWAXS، يمكن أن تكون صلبة الموادأو السائلة قد تحتوي على وصلبة، سائلة أو غازية المجالات (ما يسمى الجزيئات) من نفس المادة أو لآخر في أي مجموعة. تطبيقات واسعة جدا SWAXS وتشمل جميع أنواع الغرويات: المعادن والمواد المركبات والاسمنت والنفط، والبوليمرات والبلاستيك والبروتينات، والأطعمة، والأدوية. للعينات الصلبة، يقتصر سمك 5 ملم إلى حوالي. وترد تفاصيل استخدام أداة SWAXS مختبر المستندة في هذه الورقة. مع البرمجيات المتاحة (على سبيل المثال، GNOM-ATSAS 2،3 حزمة من Svergun D. EMBL-هامبورغ والبرامج EasySWAXS) لنظام SWAXS، يمكن أن تتم تجربة لتحديد معايير معينة ذات أهمية بالنسبة للعينة معينة. مثال واحد من جزيء التجربة البيولوجية هو التحليل من 2٪ بالوزن الليزوزيم في مخزن مؤقت المياه القائمة مائي التي يمكن اختيار وإعدادها من خلال طرق عديدة. إعداد العينة يلي المبادئ التوجيهية الواردة أدناه في إعداد القسم عينة. من خلال التجريب SWAXS،معلمات هيكلية هامة من الليزوزيم، مثل نصف قطر الدوران، يمكن تحليلها.

SAXS وWAXS يمكن أن توفر المعلومات الهيكلية تماما من العينة من خلال المعايير التالية: نصف قطر الدوران حجم الجسيمات، والشكل، عامل بناء الحل، السطح الداخلي محددة وحجم المسام، والبعد نوع شعرية، والإلكترون كثافة 1. ويمكن أيضا SAXS WAXS تطبيقها على دراسة ديناميات البروتين <s...

Watch this Scientific Journal Video about Small and Wide Angle X-Ray Scattering Studies of Biological Macromolecules in Solution at JoVE.com

دراسات تشتت الأشعة السينية ذات الزاوية الصغيرة والواسعة للجزيئات البيولوجية الكبيرة في المحلول | الهندسة الحيوية | فيديو

Small and Wide Angle X-Ray Scattering Studies of Biological Macromolecules in Solution

أصبحت المظاهرة من الأشعة السينية على نطاق واسع زاوية صغيرة الداخلي (SWAXS) نثر دور فعال في دراسة الجزيئات البيولوجية. من خلال استخدام أدوات وأساليب إجراءات محددة زاوية والإعداد، والبيانات التجريبية من SWAXS يعرض توصيف الذرية ونانو النطاق الجزيئات.

الصغيرة وعلى نطاق واسع زاوية التشتت الدراسات راي X-الجزيئات البيولوجية في الحل

In this paper, Small and Wide Angle X-ray Scattering (SWAXS) analysis of macromolecules is demonstrated through experimentation. SWAXS is a technique ...

small-wide-angle-x-ray-scattering-studies-biological-macromolecules

Research

Education

JoVE Journal

JoVE Core

Biology

Bioengineering

Fundamentals

Macromolecules

SCIENTISTS IN ACTION

18.0K Views.  Rensselaer Polytechnic Institute. أصبحت المظاهرة من الأشعة السينية على نطاق واسع زاوية صغيرة الداخلي (SWAXS) نثر دور فعال في دراسة الجزيئات البيولوجية. من خلال استخدام أدوات وأساليب إجراءات محددة زاوية والإعداد، والبيانات التجريبية من SWAXS يعرض توصيف الذرية ونانو النطاق الجزيئات.

Video: Small and Wide Angle X-Ray Scattering Studies of Biological Macromolecules in Solution

In situ TEM of Biological Assemblies in Liquid

Researchers regularly use Transmission Electron Microscopes (TEMs) to examine biological entities and to assess new materials. Here, we describe an additional application for these instruments- viewing viral assemblies in a liquid environment. This exciting and novel method of visualizing biological structures utilizes a recently developed microfluidic-based specimen holder. Our video article demonstrates how to assemble and use a microfluidic holder to image liquid specimens within a TEM. In particular, we use simian rotavirus double-layered particles (DLPs) as our model system. We also describe steps to coat the surface of the liquid chamber with affinity biofilms that tether DLPs to the viewing window. This permits us to image assemblies in a manner that is suitable for 3D structure determination. Thus, we present a first glimpse of subviral particles in a native liquid environment.

In situ TEM of Biological Assemblies in Liquid

Here we describe a procedure to image viral complexes in liquid at nanometer resolution using a transmission electron microscope.

في الموقع TEM من الجمعيات البيولوجية في السائل

Researchers regularly use Transmission Electron Microscopes (TEMs) to examine biological entities and to assess new materials. Here, we describe an ...

Characterization Of Multi-layered Fish Scales (Atractosteus spatula) Using Nanoindentation, X-ray CT, FTIR, and SEM

The hierarchical architecture of protective biological materials such as mineralized fish scales, gastropod shells, ram&#8217;s horn, antlers, and turtle shells provides unique design principles with potentials for guiding the design of protective materials and systems in the future. Understanding the structure-property relationships for these material systems at the microscale and nanoscale where failure initiates is essential. Currently, experimental techniques such as nanoindentation, X-ray CT, and SEM provide researchers with a way to correlate the mechanical behavior with hierarchical microstructures of these material systems1-6. However, a well-defined standard procedure for specimen preparation of mineralized biomaterials is not currently available. In this study, the methods for probing spatially correlated chemical, structural, and mechanical properties of the multilayered scale of A. spatula using nanoindentation, FTIR, SEM, with energy-dispersive X-ray (EDX) microanalysis, and X-ray CT are presented.

Characterization Of Multi-layered Fish Scales Atractosteus spatula Using Nanoindentation, X-ray CT, FTIR, and SEM

This paper presents the methods used for probing spatially correlated chemical, structural, and mechanical properties of the multilayered scale of Atractosteus spatula (A. spatula) using nanoindentation, Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy, scanning electron microscopy (SEM), and X-ray computed tomography (X-ray CT). The experimental results have been used to investigate the design principles of protective biological materials.

توصيف قشور السمك متعدد الطبقات (<em&gt; ملعقة Atractosteus</em&gt;) عن طريق Nanoindentation، أشعة CT، FTIR، ووزارة شؤون المرأة

The hierarchical architecture of protective biological materials such as mineralized fish scales, gastropod shells, ram&#8217;s horn, antlers, and turtle ...

Studying Soft-matter and Biological Systems over a Wide Length-scale from Nanometer and Micrometer Sizes at the Small-angle Neutron Diffractometer KWS-2

The KWS-2 SANS diffractometer is dedicated to the investigation of soft matter and biophysical systems covering a wide length scale, from nm to &#181;m. The instrument is optimized for the exploration of the wide momentum transfer Q range between 1x10-4 and 0.5 &#197;-1 by combining classical pinhole, focusing (with lenses), and time-of-flight (with chopper) methods, while simultaneously providing high-neutron intensities with an adjustable resolution. Because of its ability to adjust the intensity and the resolution within wide limits during the experiment, combined with the possibility to equip specific sample environments and ancillary devices, the KWS-2 shows a high versatility in addressing the broad range of structural and morphological studies in the field. Equilibrium structures can be studied in static measurements, while dynamic and kinetic processes can be investigated over time scales between minutes to tens of milliseconds with time-resolved approaches. Typical systems that are investigated with the KWS-2 cover the range from complex, hierarchical systems that exhibit multiple structural levels (e.g., gels, networks, or macro-aggregates) to small and poorly-scattering systems (e.g., single polymers or proteins in solution). The recent upgrade of the detection system, which enables the detection of count rates in the MHz range, opens new opportunities to study even very small biological morphologies in buffer solution with weak scattering signals close to the buffer scattering level at high Q.
In this paper, we provide a protocol to investigate samples with characteristic size levels spanning a wide length scale and exhibiting ordering in the mesoscale structure using KWS-2. We present in detail how to use the multiple working modes that are offered by the instrument and the level of performance that is achieved.

Here, we present a protocol to investigate soft matter and biophysical systems over a wide mesoscopic length scale, from nm to &#181;m that involves the use of the KWS-2 SANS diffractometer at high intensities and an adjustable resolution.

دراسة لينة المسألة والأنظمة البيولوجية على نطاق واسع طول مقياس من نانومتر وميكرومتر مقاسات صغيرة في الزاوية النيوترون حيود الهئية-2

The KWS-2 SANS diffractometer is dedicated to the investigation of soft matter and biophysical systems covering a wide length scale, from nm to &#181;m. ...

The Arteriovenous (AV) Loop in a Small Animal Model to Study Angiogenesis and Vascularized Tissue Engineering

A functional blood vessel network is a prerequisite for the survival and growth of almost all tissues and organs in the human body. Moreover, in pathological situations such as cancer, vascularization plays a leading role in disease progression. Consequently, there is a strong need for a standardized and well-characterized in vivo model in order to elucidate the mechanisms of neovascularization and develop different vascularization approaches for tissue engineering and regenerative medicine.
We describe a microsurgical approach for a small animal model for induction of a vascular axis consisting of a vein and artery that are anastomosed to an arteriovenous (AV) loop. The AV loop is transferred to an enclosed implantation chamber to create an isolated microenvironment in vivo, which is connected to the living organism only by means of the vascular axis. Using 3D imaging (MRI, micro-CT) and immunohistology, the growing vasculature can be visualized over time. By implanting different cells, growth factors and matrices, their function in blood vessel network formation can be analyzed without any disturbing influences from the surroundings in a well controllable environment. 
In addition to angiogenesis and antiangiogenesis studies, the AV loop model is also perfectly suited for engineering vascularized tissues. After a certain prevascularization time, the generated tissues can be transplanted into the defect site and microsurgically connected to the local vessels, thereby ensuring immediate blood supply and integration of the engineered tissue. By varying the matrices, cells, growth factors and chamber architecture, it is possible to generate various tissues, which can then be tailored to the individual patient's needs.

The Arteriovenous AV Loop in a Small Animal Model to Study Angiogenesis and Vascularized Tissue Engineering

We describe a microsurgical approach for the generation of an arteriovenous (AV) loop as a model for analyzing vascularization in vivo in an isolated and well-characterized environment. This model is not only useful for the investigation of angiogenesis, but is also optimally suited for engineering axially vascularized and transplantable tissues.

حلقة شرياني (AV) في نموذج الحيوانات الصغيرة لدراسة الأوعية الدموية وهندسة الأنسجة أوعية دموية

A functional blood vessel network is a prerequisite for the survival and growth of almost all tissues and organs in the human body. Moreover, in ...

A Novel Technique for Generating and Observing Chemiluminescence in a Biological Setting

Intraoperative imaging techniques have the potential to make surgical interventions safer and more effective; for these reasons, such techniques are quickly moving into the operating room. Here, we present a new approach that utilizes a technique not yet explored for intraoperative imaging: chemiluminescent imaging. This method employs a ruthenium-based chemiluminescent reporter along with a custom-built nebulizing system to produce ex vivo or in vivo images with high signal-to-noise ratios. The ruthenium-based reporter produces light following exposure to an aqueous oxidizing solution and re-reduction within the surrounding tissue. This method has allowed us to detect reporter concentrations as low as 6.9 pmol/cm2. In this work, we present a visual guide to our proof-of-concept in vivo studies involving subdermal and intravenous injections in mice. The results suggest that this technology is a promising candidate for further preclinical research and might ultimately become a useful tool in the operating room.

This protocol describes a new intraoperative imaging technique that uses a ruthenium complex as a source of chemiluminescent light emission, thereby producing high signal-to-noise ratios during in vivo imaging. Intraoperative imaging is an expanding field that could revolutionize the way that surgical procedures are performed.

تقنية جديدة لتوليد ومراقبة التوهج في إعداد البيولوجي

Intraoperative imaging techniques have the potential to make surgical interventions safer and more effective; for these reasons, such techniques are ...

Patterning Bioactive Proteins or Peptides on Hydrogel Using Photochemistry for Biological Applications

There are many biological stimuli that can influence cell behavior and stem cell differentiation. General cell culture approaches rely on soluble factors within the medium to control cell behavior. However, soluble additions cannot mimic certain signaling motifs, such as matrix-bound growth factors, cell-cell signaling, and spatial biochemical cues, which are common influences on cells. Furthermore, biophysical properties of the matrix, such as substrate stiffness, play important roles in cell fate, which is not easily manipulated using conventional cell culturing practices. In this method, we describe a straightforward protocol to provide patterned bioactive proteins on synthetic polyethylene glycol (PEG) hydrogels using photochemistry. This platform allows for the independent control of substrate stiffness and spatial biochemical cues. These hydrogels can achieve a large range of physiologically relevant stiffness values. Additionally, the surfaces of these hydrogels can be photopatterned with bioactive peptides or proteins via thiol-ene click chemistry reactions. These methods have been optimized to retain protein function after surface immobilization. This is a versatile protocol that can be applied to any protein or peptide of interest to create a variety of patterns. Finally, cells seeded onto the surfaces of these bioactive hydrogels can be monitored over time as they respond to spatially specific signals.

In this method, we use photopolymerization and click chemistry techniques to create protein or peptide patterns on the surface of polyethylene glycol (PEG) hydrogels, providing immobilized bioactive signals for the study of cellular responses in vitro.

الزخرفة البروتينات النشطة بيولوجيا أو الببتيدات على استخدام الكيمياء الضوئية للتطبيقات البيولوجية المائية

There are many biological stimuli that can influence cell behavior and stem cell differentiation. General cell culture approaches rely on soluble factors ...

Development of Microfluidic Devices to Study the Elongation Capability of Tip-growing Plant Cells in Extremely Small Spaces

In vivo, tip-growing plant cells need to overcome a series of physical barriers; however, researchers lack the methodology to visualize cellular behavior in such restrictive conditions. To address this issue, we have developed growth chambers for tip-growing plant cells that contain a series of narrow, micro-fabricated gaps (~1 &#181;m) in a poly-dimethylsiloxane (PDMS) substrate. This transparent material allows the user to monitor tip elongation processes in individual cells during microgap penetration by time-lapse imaging. Using this experimental platform, we observed morphological changes in pollen tubes as they penetrated the microgap. We captured the dynamic changes in the shape of a fluorescently labeled vegetative nucleus and sperm cells in a pollen tube during this process. Furthermore, we demonstrated the capability of root hairs and moss protonemata to penetrate the 1 &#181;m gap. This in vitro platform can be used to study how individual cells respond to physically constrained spaces and may provide insights into tip-growth mechanisms.

We describe a method to investigate the capability of tip-growing plant cells, including pollen tubes, root hairs, and moss protonemata, to elongate through extremely narrow gaps (~1 &#181;m) in a microfluidic device.

تطوير أجهزة موائع جزيئية لدراسة قدرة استطالة نصيحة زراعة الخلايا النباتية في المساحات الصغيرة للغاية

In vivo, tip-growing plant cells need to overcome a series of physical barriers; however, researchers lack the methodology to visualize cellular behavior ...

Using Nanoplasmon-Enhanced Scattering and Low-Magnification Microscope Imaging to Quantify Tumor-Derived Exosomes

Infected or malignant cells frequently secrete more exosomes, leading to elevated levels of disease-associated exosomes in the circulation. These exosomes have the potential to serve as biomarkers for disease diagnosis and to monitor disease progression and treatment response. However, most exosome analysis procedures require exosome isolation and purification steps, which are usually time-consuming and labor-intensive, and thus of limited utility in clinical settings. This report describes a rapid procedure to analyze specific biomarkers on the outer membrane of exosomes without requiring separate isolation and purification steps. In this method, exosomes are captured on the surface of a slide by exosome-specific antibodies and then hybridized with nanoparticle-conjugated antibody probes specific to a disease. After hybridization, the abundance of the target exosome population is determined by analyzing low-magnification dark-field microscope (LMDFM) images of the bound nanoparticles. This approach can be easily adopted for research and clinical use to analyze membrane-associated exosome biomarkers linked to disease.

Clinical translation of exosome-derived biomarkers for diseased and malignant cells is hindered by the lack of rapid and accurate quantification methods. This report describes the use of low-magnification dark-field microscope images to quantify specific exosome subtypes in small volume serum or plasma samples.

باستخدام نانوبلازمون-تعزيز تشتت والتصوير المجهر منخفضه التكبير لقياس الأورام المشتقة من الورم

Infected or malignant cells frequently secrete more exosomes, leading to elevated levels of disease-associated exosomes in the circulation. These exosomes ...

Use of Micro X-ray Computed Tomography with Phosphotungstic Acid Preparation to Visualize Human Fibromuscular Tissue

Manual dissection and histological observation are common methods used to investigate human tissues. However, manual dissection can damage delicate structures&#160;while processing and histological observation provide limited information through cross-sectional imaging. Micro X-ray computed tomography (microCT) is an effective tool for obtaining three-dimensional information without damaging specimens. However, it shows limited efficiency in differentiating soft tissue parts. Use of contrast-enhancing agents, like phosphotungstic acid (PTA), can solve this problem by improving soft tissue contrast. We implemented microCT with PTA to investigate the human orbicularis retaining ligament (ORL), which is a delicate structure in the orbit area. In this method, harvested specimens are fixed in formalin, dehydrated in serial ethanol solutions, and stained with a PTA solution. After staining, microCT scanning, 3D reconstruction, and analysis are performed. Skin, ligaments, and muscles can be clearly visualized using this method. The specimen size and duration of staining are essential features of the method. The suitable specimen thickness was about 5&#8211;7 mm, above which the process was slowed, and the optimum duration was 5&#8211;7 days, below which an empty hole in the central area occasionally occurred. To maintain the location and direction of small pieces during cutting, sewing on the same region of each part is recommended. Furthermore, preliminary analyses of the anatomical structure are needed to correctly identify each piece. Parafilm can be used to prevent drying, but care should be taken to prevent specimen distortion. Our multidirectional observation showed that the ORL is composed of a multilayered meshwork of continuous plates, rather than thread-like fibers, as reported previously. These results suggest that microCT scanning with PTA is useful for examining specific compartments within complex structures of human tissue. It may be helpful in the analyses of cancer tissues, nerve tissues, and various organs, like the heart and liver.

Micro X-ray computed tomography is effective in obtaining three-dimensional information from undamaged human specimens but has limited success in observing soft tissues. The use of phosphotungstic acid contrast agent can resolve this issue. We implemented this contrast agent to examine human delicate fibromuscular tissues (the orbicularis retaining ligament).

استخدام التصوير المقطعي المحوسب للأشعة السينية الدقيقة مع إعداد حمض فوسفيوالتنغستن لتصور الأنسجة الليفية البشرية

Manual dissection and histological observation are common methods used to investigate human tissues. However, manual dissection can damage delicate ...

3D Imaging of Soft-Tissue Samples using an X-ray Specific Staining Method and Nanoscopic Computed Tomography

We demonstrate a laboratory-based method combining X-ray microCT and nanoCT with a specific X-ray stain, which targets the cell cytoplasm. The described protocol is easy to apply, fast and suitable for larger soft-tissue samples. The presented methodology enables the characterization of crucial tissue structures in three dimensions and is demonstrated on a whole mouse kidney. The multiscale approach allows to image the entire mouse kidney and supports the selection of further volumes of interest, which are acquired with higher resolutions ranging into the nanometer range. Thereby, soft-tissue morphology with a similar detail level as the corresponding histological light microscopy images is reproduced. Deeper insights into the 3D configuration of tissue structures are achieved without impeding further investigations through histological methods.

A protocol for 3D visualization of microscopic tissue structures by using an X-ray specific staining method designed for X-ray computed tomography is presented.

التصوير ثلاثي الابعاد لعينات الانسجه الرخوة باستخدام طريقه تلطيخ محدده للاشعه السينية ونانوسكوبيك المقطعية المحوسبة

We demonstrate a laboratory-based method combining X-ray microCT and nanoCT with a specific X-ray stain, which targets the cell cytoplasm. The described ...