وأيد البحوث التي أعلن عنها في هذا المنشور من قبل جامعة هيوستن كلية جديدة غرانت، منحة البذور من مركز تكساس لالفائقة، وصندوق بحوث البترول الجمعية الكيميائية الأمريكية (52537-DNI).

1. إعداد خلطات المادة الغروية البوليمر ملاحظة: يستخدم هذا البروتوكول بولي (ميتاكريليت الميثيل) (البولى ميثيل ميثا أكريلات) الجسيمات، استقرت sterically باستخدام بولي (حمض 12 hydroxystearic) والمسمى مع صبغة الفلورسنت (مثل النيل الأحمر، رودامين B، أو فلوريسئين)، التي تم توليفها بعد القياسية وصفة 52. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إعداد 03:01 ث / ث خليط من بروميد cyclohexyl (CXB) وdecahydronaphthalene (DHN) كمذيب الأسهم. هذا الخليط مباريات تقريبا الكثافة ومعامل الانكسار من الجزيئات. إضافة الملح العضوي، وكلوريد tetrabutylammonium (TBAC) 46، للمذيب بتركيز 1.5 ملم إلى الشاشة جزئيا الرسوم على الجسيمات. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ان يحدد بدقة كثافة الجسيمات، وإعداد تعليق على حجم الجسيمات تقريبي جزء Φ = 0.10 في CXB: المذيبات DHN. الطرد المركزي تعليق في 800 x ج لمدة 75 دقيقة وإضافة CXB أو DHN نقطه نقطه لتحسين الطفومطابقة. في هذه التجارب، وقد تم قياس كثافة الجسيمات PMMA أن ρ = 1.223 جم / مل. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إعداد تعليق المركزة الأسهم الجسيمات البولى ميثيل ميثا أكريلات (هنا، Φ = 0.40) في CXB: DHN خليط المذيبات. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إعداد محلول مركز من البوليسترين الخطية (PS) في CXB: DHN خليط المذيبات. هنا، وإيجاد حل لPS من الوزن الجزيئي M ث ≈ 3،000،000 تم إعداد (نصف قطر الدوران ص ز = 15 نانومتر) في تركيز ج ع ≈ 50 ملغ / مل. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> مزيج الأوزان المناسبة للجسيمات، البوليمر، ومخاليط المذيبات الأسهم لصياغة تعليق على تركيزات الجسيمات المرجوة من والبوليمرات. ملاحظة: وهنا، يتم إعداد تعليق الجسيمات monodispersed في حجم ثابت الغروانية جزء Φ = 0.15 وتركيز البوليمر المتغير في حجم حرة 53 ج ص = 0-25 ملغ / مل، وbidispersed تعليق يحتوي على اثنين من أحجام الجسيمات الغروية، ثيتم إعداد إيث كل حجم تحمل تسمية الفلورسنت متميزة، ثابتة في مجموع جزء من حجم الغروانية Φ = 0.15، نسبة حجم جزء من جسيمات صغيرة ص = 0.50، وتركيز البوليمر في حجم خالية من 5 أو 25 ملغ / مل. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> بعد إعداد كل تعليق، أو إضافة CXB DHN نقطه نقطه وأجهزة الطرد المركزي العينات في 800 x ج لمدة 75 دقيقة على الأقل للتأكد من أن الجزيئات وكتل داخل التعليق تبقى الطفو المتطابقة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تتوازن جميع العينات لمدة 24 ساعة على الأقل قبل تجارب التصوير. </li></ol> 2 عينة هادئة التجارب: المرحلة السلوك <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> لتحديد سلوك المرحلة السائبة، وافتعال غرف مستطيلة من الزجاج coverslips (الشكل 1A). لمخاليط الغروانية البوليمر في هذه الدراسة، وغرف سمك ح = 1 ملم (التي وضعتها سمك شريحة المجهر) تعطي السلوك بكميات كبيرة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> للوصول إلى زنازين متعددة في التجربة المجهري واحد، افتعال رقيقة إسفينعلى شكل دوائر، وذلك باستخدام واحدة ساترة كفاصل على واحد إسفين (الشكل 1B). افتتاح زاوية من الغرفة هو &lt;0.5 درجة، حتى أنه في حقل واحد من عرض الجدران وموازية تقريبا للغاية. A غرفة ممثل يسمح بالوصول إلى سمك الحبس من ح = 6 ل&gt; 100 ميكرون. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> بناء غرف على قاعدة ساترة للتصوير على مجهر مقلوب وختم مع الأشعة فوق البنفسجية للشفاء الايبوكسي، والتي لا تذوب في خليط المذيبات CXB-DHN. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> عينات الصورة باستخدام المجهر متحد البؤر. يوضح هذا البروتوكول التصوير مع خط متحد البؤر المسح تعلق على مجهر مقلوب مجهزة 100X عدسة الغمر النفط من الفتحة العددية NA = 1.40. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تثير الأصباغ باستخدام مصدر ليزر. أمواج بطول هنا تستخدم λ = 491 نانومتر أو 561 لإثارة فلوريسئين والأصباغ رودامين / النيل الأحمر، على التوالي. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> في نقطة نظام المسح الضوئي، وتوليد صورة عن طريق المسح الضوئي بسرعة النقطة المحورية عبر العينة (في سطائرة ذ) باستخدام برنامج متحد البؤر. صورة ثنائية الأبعاد من 512 بكسل × 512 بكسل، والتي تغطي ما يقرب من 50 ميكرومتر × 50 ميكرون، ويمكن الحصول عليها في 1/32 ثانية. تحسين جودة الصورة من خلال صور متعددة في المتوسط ​​أو زيادة اكتساب الوقت. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تحديد الجزء السفلي من الغرفة (ض = 0)، على سبيل المثال من خلال التركيز على جزيئات انضمت إلى القاع. في هذا الإعداد، وارتفاع (ض) يزيد مع زيادة التركيز في الغرفة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> كمثال على ذلك، تميز أثر الحبس على ديناميات من الجسيمات من خلال الحصول على سلسلة زمنية 2-D من الصور (في الطائرة س ص) في المستوى الناصف للغرفة. في تجربة نموذجية، 500 صورة من البعد يتم الحصول على 512 بكسل × 512 بكسل بمعدل إطار 1 إطار / ثانية (الوقت تباعد Δt = 1 ثانية). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> كمثال الثانية وتوصيف هيكل 3-D من الجزيئات من خلال الحصول على سلسلة من ثلاثة الأبعاد للصور (س، ص، ض). في تجربة نموذجية، والصور ثنائية الأبعاد (512 بكسل × 512 بكسل) والمكتسبة في المواقف ض متعددة داخل الغرفة، مع تباعد مستمر من Δz = 0.2 ميكرومتر بين الصور المتتالية التي وضعتها بيزو. A كومة حجم تغطي سمك ح = 30 ميكرون وبالتالي يحتوي على 151 صورة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تحديد موقع ومسار الجسيمات على مر الزمن في 2-D أو 3-D باستخدام برنامج تتبع الجسيمات مكتوب في IDL 23،54-56، MATLAB 57،58، 59 ابفيف، أو بايثون 60. تسمح هذه الخوارزميات عادة مراكز للجسيمات التي يتعين حلها في غضون 40-50 نانومتر. يتطلب نجاح تتبع الجسيمات أن الجسيمات تتحرك أقل من التباعد بين الجسيمات بين إطارات متتالية. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> من المواقف الجسيمات، وحساب المقاييس الهيكلية وديناميكية. ثلاثة مقاييس مريحة المعروضة هنا هي 3-D وظيفة الزوج الارتباط ز (ص) 61، وتشريد يعني-التربيعية 2-D (MSD) 58،62، والنفس جزء 2-D وظيفة الارتباط فان هوف G ق ( س، ر) 58. ويمكن حساب هذا الأخير مقياسين أيضا في 3-D. </li></ol> 3 تجارب يتدفق: خصائص التدفق <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> افتعال خلية تدفق بسيط باستخدام microcapillary الزجاج مع مربع المقطع العرضي (100 × 100 ميكرومتر ميكرومتر) التي يتم تثبيتها لتفلون أنابيب. استخدام coverslips الزجاج لدعم الشعرية وتوفير صلابة ميكانيكية، كما هو مبين في التخطيطي في الشكل 7. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تحميل الخليط الغروانية البوليمر في حقنة زجاجية. نعلق المحقنة إلى ضخ حقنة أو نظام صرف السوائل الهوائية. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> جبل الإعداد خلية تدفق على مجهر مقلوب. الحفاظ على حقنة، وتدفق الخلايا، ومخرج في نفس الارتفاع لتقليل تأثير الجاذبية على تدفق البيانات الشخصية. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> التحكم في معدل تدفق تعليق من خلال خلية تدفق بمعدل تدفق الحجمي (لضخ حقنة) أو الضغوط التي مورست (لمربع الضغط). متوسط ​​السرعة لتعليق في متناهية يعتمد أيضا على سوصياغة spension. القيم النموذجية الحد الأقصى للسرعة في مربع قياس متناهية هنا 200-2،000 ميكرون / ثانية. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> خلال التدفق، والحصول على 2-D سلسلة زمنية متحد البؤر في إطار معدلات سريعة. هنا، 500 صورة من البعد يتم الحصول على 512 بكسل × 512 بكسل عند 32 لقطة / ثانية (الوقت تباعد Δ ر = 1/32 ثانية) على ارتفاعات مختلفة فوق الجزء السفلي من متناهية (ض = 0 ميكرومتر) التي تتراوح بين ض = 5 - 50 ميكرون. يغطي كل صورة تقريبا نصف البعد الأفقي (ذ) من متناهية، كما هو مبين في الشكل أقحم 7. إذا ظهرت جزيئات بيضاوي الشكل، وزيادة معدل الإطار الحيازة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> كما هو الحال في التجارب هادئة، موقع الجسيمات في 2-D باستخدام خوارزميات قياسية لتحديد وتتبع الجسيمات في المختبر الدولي للألماس أو MATLAB. لتدفقات بطيئة، والتي تتحرك الجسيمات أقل من متوسط ​​المسافة بين الجسيمات بين الإطارات، استخدام خوارزميات تتبع للحصول على مسارات. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> استخدام صورة لارتباط أحسبulate لمحات عن سرعة تدفق سريع. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تقسيم الصورة إلى صور الأفقي للارتفاع المستمر (ص) على طول اتجاه تدفق (خ). لصورتين متتابعة I 1 (س، ص) وأنا 2 (س، ص) تحول الصورة الأخيرة بعامل Δx ثم حساب التباين المشترك المتبادل بين I 1 (س، ص) وأنا 2 (س + Δx، ذ). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تحديد موقف ذروة الرسم البياني للقيم Δx التي تزيد التباين المشترك المتبادل بين كل زوج من الصور للحصول على متوسط ​​سرعة حركة الهواء الأفقية في كل موقف ذ الجانبية. إذا لم يتم هذا التوزيع بلغت ذروتها بقوة، الحصول على صور بمعدل أسرع الإطار. </li></ol></li></ol>

والكتاب ليس لديهم ما يكشف.

ودرس المعلقات الغروية على نطاق واسع كنماذج للسلوك المرحلة المحصورة، لأن الجسيمات الغروية ميكرون الحجم يحمل ديناميات أبطأ بكثير من الذرات والجزيئات، وبالتالي يمكن تصويرها بسهولة وتعقب على مر الزمن 10. لهذه الدراسات الأساسية، وفهم تأثير الجذب بين الجسيمات على ?...

يوضح هذه الورقة (أ) التصوير متحد البؤر مخاليط البوليمر الغروانية تقتصر هادئة وتتدفق في بعدين وثلاثة أبعاد و(ب) الجسيمات تتبع وتحليل العلاقة من الصور الناتجة للحصول على معلومات كمية عن السلوك المرحلة وخصائص التدفق. تظهر المعلقات الغروية مع التفاعلات بين الجسيمات جذابة بتواجد مطلق في التطبيقات التكنولوجية كمواد موجهة لتجميع 1-3، تسليم المخدرات 4، وتحسين الانتعاش 5-7 الهيدروكربونية، وتخزين الطاقة 8. ثمة سمة مشتركة بين هذه التطبيقات هو أن الجسيمات يجب أن تتدفق من خلال هندستها الجميلة، مثل الفوهات، رؤوس الطباعة، microchannels، أو وسائل الإعلام التي يسهل اختراقها، و / أو أن تكون على شكل في الأغشية الرقيقة أو قضبان. التقنيات المستخدمة لتحقيق هيكل الغرويات ميكرون الحجم في هندستها المحصورة، بما في ذلك الإلكترون المجهري 17،18، المجهر الأشعة السينية 19، والليزر حيود مicroscopy 20، ويمكن استخدامها لقياس هيكل وديناميكية الجزيئات على الميكروسكيل. هذه التقنيات، ومع ذلك، لا تسمح بالوصول إلى مسارات الجزيئات الفردية، والتي من المقاييس الهيكلية وديناميكية يمكن حسابها للمقارنة مباشرة إلى المحاكاة العددية 21،22. المجهري متحد البؤر هو البديل من مضان المجهر تمكن من التصوير أقسام رقيقة من عينة الفلورسنت. للعلم الغروية 10، هذه التقنية مفيدة بشكل خاص للتصوير في أعماق تعليق كثيفة أو في ثلاثة أبعاد. الخوارزميات الجسيمات تتبع 23 تطبيقها على اثنين أو سلسلة زمنية ثلاثية الأبعاد من الميكروسكوب متحد البؤر تسفر عن مسارات جميع الجزيئات مرئية. ونتيجة لذلك، تم تطبيق مزيج من المجهري متحد البؤر والجسيمات تتبع لدراسة سلوك المرحلة، وهيكل، وديناميات تعليق الغروية، بما في ذلك بلورات أمر 24-27 والفوضىإد نظارات 28-31 32-35 والمواد الهلامية. غيرها من خوارزميات تحليل الصور يمكن تطبيقها لقياس ديناميكية الجسيمات من سلسلة زمنية من الميكروسكوب متحد البؤر. على سبيل المثال، وديناميات الجسيمات ناشر يمكن دراستها من خلال تحليل التقلبات في كثافة بمرور الوقت باستخدام المجهر متحد البؤر الفرق ديناميكية 36. عندما التشريد الجسيمات أكبر من التباعد بين الجسيمات، وصورة العلاقة القائمة على 37 صورة الجسيمات velocimetry 38-40 يمكن تطبيقها لقياس ملامح سرعة الجسيمات. سمح مزيج من تتبع وارتباط خوارزميات ديناميات الغروية التي يمكن قياسها في النظم تمر بطيئة وسريعة التدفق 11-16،41-45. نستخدم مخاليط البوليمر الغروانية كنماذج لتعليق الغروية جذابة 9. في هذه الخلائط، يتم التحكم في مدى وقوة محتملة بين الجسيمات جذابة عن طريق نسبةفي دائرة نصف قطرها من الدوران البوليمر إلى دائرة نصف قطرها الجسيمات وتركيز البوليمر والتنافر الكهربائي يتم التحكم فيها عن طريق إضافة الملح العضوية الأحادي التكافؤ 46. لأن التفاعلات بين الجسيمات يمكن ضبطها بعناية، وترسيخ هذه الخلائط وقد درس على نطاق واسع مع المجهري متحد البؤر 34،47-51. نحن هنا لشرح التصوير متحد البؤر وتحليل الصور 37 من مخاليط البوليمر الغروانية هادئة وتتدفق، والذي يقام على جزء من حجم الغروانية ثابتة في Φ = 0.15، وهذا التحقيق أثر الحبس على سلوك المرحلة وخصائص تدفق هذه الخلائط. هذه التقنيات قابلة للتطبيق على نطاق واسع لأنظمة الجسيمات التي هي الانكسار وفيها الجسيمات و / أو المذيبات يمكن المسمى مع صبغة الفلورسنت يقابل مؤشر.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style="width:752px;" width="751">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Name of Material/ Equipment</td>
			<td style="width:103px;">Company</td>
			<td style="width:119px;">Catalog Number</td>
			<td style="width:315px;">Comments/Description</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Cyclohexyl bromide</td>
			<td style="width:103px;">Sigma Aldrich</td>
			<td style="width:119px;">135194</td>
			<td style="width:315px;">CAS Number&#160; 108-85-0, Molecular wt. =163.06, Used in stock solvent</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Decahydronapthalene</td>
			<td style="width:103px;">Sigma Aldrich</td>
			<td style="width:119px;">D251</td>
			<td style="width:315px;">CAS Number 91-17-8, Molecular wt. = 138.25, Used in stock solvent</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Nile Red</td>
			<td style="width:103px;">Sigma Aldrich</td>
			<td style="width:119px;">72485</td>
			<td style="width:315px;">Fluorescent dye</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Fluorescein 5(6)-isothiocyanate</td>
			<td style="width:103px;">Sigma Aldrich</td>
			<td style="width:119px;">F3651</td>
			<td style="width:315px;">Fluorescent dye</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Rhodamine B</td>
			<td style="width:103px;">Sigma Aldrich</td>
			<td style="width:119px;">83689</td>
			<td style="width:315px;">Fluorescent dye</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Dynamic Light Scattering&#160;</td>
			<td style="width:103px;">Brookhaven Instruments</td>
			<td style="width:119px;">BI-APD</td>
			<td style="width:315px;">DLS equipment used for particle size measurement</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Polystyrene&#160;</td>
			<td style="width:103px;">Varian/Agilent</td>
			<td style="width:119px;">PL20138-23</td>
			<td style="width:315px;">Polystyrene (polymer) for inducing depletion attraction</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">tetrabutyl(ammonium chloride) (TBAC)</td>
			<td style="width:103px;">Sigma Aldrich</td>
			<td style="width:119px;">86870</td>
			<td style="width:315px;">monovalent salt</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Cover slips</td>
			<td style="width:103px;">Fisher Scientific</td>
			<td style="width:119px;">12-518-210&#160;</td>
			<td style="width:315px;">48&#10761;65 mm</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Cover slips</td>
			<td style="width:103px;">Fisher Scientific</td>
			<td style="width:119px;">12-540B</td>
			<td style="width:315px;">22&#10761;22 mm</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">UV Adhesive</td>
			<td style="width:103px;">Norland Adhesive</td>
			<td style="width:119px;">NOA 68T</td>
			<td style="width:315px;">Part Number 68T01 (UV cured adhesive)</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">VT Eye</td>
			<td style="width:103px;">Visitech</td>
			<td style="width:119px;">VT Eye</td>
			<td style="width:315px;">confocal scanner</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">VT Infinity</td>
			<td style="width:103px;">Visitech</td>
			<td style="width:119px;">VT Infinity</td>
			<td style="width:315px;">confocal scanner</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Microscope&#160;</td>
			<td style="width:103px;">Leica</td>
			<td style="width:119px;">DMI3000B</td>
			<td style="width:315px;">Inverted Microscope</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Centrifuge</td>
			<td style="width:103px;">Thermo Scientific&#160;</td>
			<td style="width:119px;">Sorvall ST 16</td>
			<td style="width:315px;">1-5000 rpm</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Glass slides</td>
			<td style="width:103px;">VWR</td>
			<td style="width:119px;">48382-171</td>
			<td style="width:315px;">25&#10761;75 mm, 1.0 mm thick</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">microcapillary</td>
			<td style="width:103px;">Vitrocom</td>
			<td style="width:119px;">8510-100</td>
			<td style="width:315px;">0.1&#10761;0.1 mm square cross section, 100 mm length</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Teflon tubing</td>
			<td style="width:103px;">smallparts</td>
			<td style="width:119px;">SLTT 26-72</td>
			<td style="width:315px;">Zeus PTFE Sublite Wall Tubing 26 AWG .016&#34; ID x .0030&#34; Wall</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Epoxy</td>
			<td style="width:103px;">Devcon</td>
			<td style="width:119px;">DA051</td>
			<td style="width:315px;">5 minute epoxy</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Syringe</td>
			<td style="width:103px;">Micromate/Cadence</td>
			<td style="width:119px;">5004</td>
			<td style="width:315px;">glass syringe with metal luer lock tip</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Syringe tips&#160;</td>
			<td style="width:103px;">Nordson</td>
			<td align="right">7018462</td>
			<td style="width:315px;">32 GA precision tips&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Syringe pump&#160;</td>
			<td style="width:103px;">New Era Pump system Inc.&#160;</td>
			<td style="width:119px;">NE1002X</td>
			<td style="width:315px;">Programmable microfluidic pump (syringepump.com)</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Weigh balance</td>
			<td style="width:103px;">Mettler Toledo</td>
			<td style="width:119px;">AB204-S</td>
			<td style="width:315px;">0.0001-220 g</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">PMMA particles</td>
			<td style="width:103px;">synthesized</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:315px;">poly(methylmethacrylate) colloidal particles</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

confocal imaging of confined quiescent and flowing colloid-polymer mixtures

سلوك المعلقات الغروية تقتصر التفاعلات بين الجسيمات مع جذابة أمر حاسم لتصميم الرشيد للمواد موجهة لتجميع 1-3، تسليم المخدرات 4، وتحسين الانتعاش 5-7 الهيدروكربونية، وأقطاب flowable لتخزين الطاقة 8. معلقات تحتوي على الغرويات والبوليمرات الفلورية غير التكثيف-جذابة أنظمة النموذج، كما أن نسبة نصف قطر الدوران البوليمر إلى دائرة نصف قطرها الجسيمات وتركيز السيطرة بوليمر مدى وقوة الجذب بين الجسيمات، على التوالي. عن طريق ضبط خصائص البوليمر وجزء حجم الغرويات والسوائل الغروانية، والسوائل التجمعات، والمواد الهلامية، والبلورات، والنظارات ويمكن الحصول على 9. المجهري متحد البؤر، وهو البديل من مضان المجهري، يسمح للعينة شفافة بصريا والفلورسنت ليمكن تصوير مع مكانية عالية والقرار الزماني في ثلاثة أبعاد. في هذه التقنية، وهي ذات الثقب صغير أو شق كتل ضوء الفلورسنت المنبعثة من المناطق من العينة التي هي خارج الحجم البؤري للنظام بصري المجهر. ونتيجة لذلك، يتم تصوير سوى جزء رقيقة من العينة في المستوى البؤري. بشكل خاص يناسب هذه التقنية بشكل جيد لتحقيق بنية وديناميات في تعليق الغروية كثيفة في نطاق واحد الجسيمات: الجسيمات هي كبيرة بما يكفي لحلها باستخدام الضوء المرئي ومنتشر ببطء بما فيه الكفاية ليتم القبض بسرعات المسح نموذجية نظم متحد البؤر التجارية 10 . وقد مكنت التحسينات في سرعة المسح الضوئي وخوارزميات التحليل أيضا التصوير متحد البؤر الكمية المتدفقة تعليق 11-16،37. في هذه الورقة، ونحن لشرح التجارب المجهري متحد البؤر للتحقيق في سلوك المرحلة المحصورة وخصائص تدفق مخاليط الغروانية البوليمر. علينا أولا إعداد كولالخلائط OID البوليمر التي هي الكثافة والانكسار مؤشر المتطابقة. المقبل، ونحن التقرير بروتوكول قياسي لتصوير هادئة مخاليط البوليمر الغروانية كثيفة تحت الحبس متفاوتة في الخلايا على شكل وتد رقيقة. أخيرا، علينا أن نظهر بروتوكول لتصوير مخاليط البوليمر الغروانية خلال تدفق متناهية.

لإثبات التصوير متحد البؤر والجسيمات تتبع، ونحن دراسة تأثير الحبس على سلوك المرحلة مخاليط البوليمر الغروانية 63-65. لهذه التجارب كانت قطر الغروانية 2 أ = 0.865 ميكرون. تم إصلاح الكسر حجم الغروي في Φ = 0.15 وكان تباينت تركيز البوليمر ج ع 0-23،6 ملغ / مل. وتظهر ...

Watch this Scientific Journal Video about Confocal Imaging of Confined Quiescent and Flowing Colloid-polymer Mixtures at JoVE.com

Confocal Imaging of Confined Quiescent and Flowing Colloid-polymer Mixtures

ويستخدم المجهر متحد البؤر لصورة مخاليط البوليمر الغروانية هادئة وتتدفق، والتي يتم دراستها كما نظم نموذج للمعلقات جذابة. وتستخدم خوارزميات تحليل الصور لحساب المقاييس الهيكلية وديناميكية للالجسيمات الغروية التي تقيس التغيرات بسبب الحبس هندسية.

التصوير متحد البؤر المحصورة من هادئة ويتدفق مخاليط البوليمر المادة الغروية

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

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

Research

JoVE Journal

Chemistry

12.0K Views.  University of Houston.  ويستخدم المجهر متحد البؤر لصورة مخاليط البوليمر الغروانية هادئة وتتدفق، والتي يتم دراستها كما نظم نموذج للمعلقات جذابة. وتستخدم خوارزميات تحليل الصور لحساب المقاييس الهيكلية وديناميكية للالجسيمات الغروية التي تقيس التغيرات بسبب الحبس ?...

Video: Confocal Imaging of Confined Quiescent and Flowing Colloid-polymer Mixtures

Synthesis of Immunotargeted Magneto-plasmonic Nanoclusters

Magnetic and plasmonic properties combined in a single nanoparticle provide a synergy that is advantageous in a number of biomedical applications including contrast enhancement in novel magnetomotive imaging modalities, simultaneous capture&#160;and detection of circulating tumor cells (CTCs),&#160;and multimodal molecular imaging combined with photothermal therapy of cancer cells. These applications have stimulated significant interest in development of protocols for synthesis of magneto-plasmonic nanoparticles with optical absorbance in the near-infrared (NIR) region and a strong magnetic moment. Here, we present a novel protocol for synthesis of such hybrid nanoparticles that is based on an oil-in-water microemulsion method. The unique feature of the protocol described herein is synthesis of magneto-plasmonic nanoparticles of various sizes from primary blocks which also have magneto-plasmonic characteristics. This approach yields nanoparticles with a high density of magnetic and plasmonic functionalities which are uniformly distributed throughout the nanoparticle volume. The hybrid nanoparticles can be easily functionalized by attaching antibodies through the Fc moiety leaving the Fab portion that is responsible for antigen binding available for targeting.

Here, we describe a protocol for synthesis of magneto-plasmonic nanoparticles with a strong magnetic moment and a strong near-infrared (NIR) absorbance. The protocol also includes antibody conjugation to the nanoparticles through the Fc moiety for various biomedical applications which require molecular specific targeting.

تركيب Immunotargeted مغناطيسي plasmonic Nanoclusters

Magnetic and plasmonic properties combined in a single nanoparticle provide a synergy that is advantageous in a number of biomedical applications ...

Preparation and In Vitro Characterization of Dendrimer-based Contrast Agents for Magnetic Resonance Imaging

Paramagnetic complexes of gadolinium(III) with acyclic or macrocyclic chelates are the most commonly used contrast agents (CAs) for magnetic resonance imaging (MRI). Their purpose is to enhance the relaxation rate of water protons in tissue, thus increasing the MR image contrast and the specificity of the MRI measurements. Current clinically approved contrast agents are low molecular weight molecules that are rapidly cleared from the body. The use of dendrimers as carriers of paramagnetic chelators can play an important role in the future development of more efficient MRI contrast agents. Specifically, the increase in local concentration of the paramagnetic species results in a higher signal contrast. Furthermore, this CA provides a longer tissue retention time due to its high molecular weight and size. Here, we demonstrate a convenient procedure for the preparation of macromolecular MRI contrast agents based on poly(amidoamine) (PAMAM) dendrimers with monomacrocyclic DOTA-type chelators (DOTA &#8211; 1,4,7,10-tetraazacyclododecane-1,4,7,10-tetraacetate). The chelating unit was appended by exploiting the reactivity of the isothiocyanate (NCS) group towards the amine surface groups of the PAMAM dendrimer to form thiourea bridges. Dendrimeric products were purified and analyzed by means of nuclear magnetic resonance spectroscopy, mass spectrometry, and elemental analysis. Finally, high resolution MR images were recorded and the signal contrasts obtained from the prepared dendrimeric and the commercially available monomeric agents were compared.

Preparation and In Vitro Characterization of Dendrimer-based Contrast Agents for Magnetic Resonance Imaging

This protocol describes the preparation and characterization of a dendrimeric magnetic resonance imaging (MRI) contrast agent that carries cyclen-based macrocyclic chelates coordinating paramagnetic gadolinium ions. In a series of MRI experiments in vitro, this agent produced an amplified MRI signal when compared to the commercially available monomeric analogue.

إعداد و<em&gt; في المختبر</em&gt; توصيف وكلاء التباين القائم Dendrimer للتصوير بالرنين المغناطيسي

Paramagnetic complexes of gadolinium(III) with acyclic or macrocyclic chelates are the most commonly used contrast agents (CAs) for magnetic resonance ...

Direct Imaging of Laser-driven Ultrafast Molecular Rotation

We present a method for visualizing laser-induced, ultrafast molecular rotational wave packet dynamics. We have developed a new 2-dimensional Coulomb explosion imaging setup in which a hitherto-impractical camera angle is realized. In our imaging technique, diatomic molecules are irradiated with a circularly polarized strong laser pulse. The ejected atomic ions are accelerated perpendicularly to the laser propagation. The ions lying in the laser polarization plane are selected through the use of a mechanical slit and imaged with a high-throughput, 2-dimensional detector installed parallel to the polarization plane. Because a circularly polarized (isotropic) Coulomb exploding pulse is used, the observed angular distribution of the ejected ions directly corresponds to the squared rotational wave function at the time of the pulse irradiation. To create a real-time movie of molecular rotation, the present imaging technique is combined with a femtosecond pump-probe optical setup in which the pump pulses create unidirectionally rotating molecular ensembles. Due to the high image throughput of our detection system, the pump-probe experimental condition can be easily optimized by monitoring a real-time snapshot. As a result, the quality of the observed movie is sufficiently high for visualizing the detailed wave nature of motion. We also note that the present technique can be implemented in existing standard ion imaging setups, offering a new camera angle or viewpoint for the molecular systems without the need for extensive modification.

We present a protocol for creating a real-time movie of a molecular rotational wave packet using a high-resolution Coulomb explosion imaging setup.

التصوير المباشر مدفوعة الليزر فائق السرعة الجزيئية دوران

We present a method for visualizing laser-induced, ultrafast molecular rotational wave packet dynamics. We have developed a new 2-dimensional Coulomb ...

Measurements of Long-range Electronic Correlations During Femtosecond Diffraction Experiments Performed on Nanocrystals of Buckminsterfullerene

The precise details of the interaction of intense X-ray pulses with matter are a topic of intense interest to researchers attempting to interpret the results of femtosecond X-ray free electron laser (XFEL) experiments. An increasing number of experimental observations have shown that although nuclear motion can be negligible, given a short enough incident pulse duration, electronic motion cannot be ignored. The current and widely accepted models assume that although electrons undergo dynamics driven by interaction with the pulse, their motion could largely be considered &#39;random&#39;. This would then allow the supposedly incoherent contribution from the electronic motion to be treated as a continuous background signal and thus ignored. The original aim of our experiment was to precisely measure the change in intensity of individual Bragg peaks, due to X-ray induced electronic damage in a model system, crystalline C60. Contrary to this expectation, we observed that at the highest X-ray intensities, the electron dynamics in C60 were in fact highly correlated, and over sufficiently long distances that the positions of the Bragg reflections are significantly altered. This paper describes in detail the methods and protocols used for these experiments, which were conducted both at the Linac Coherent Light Source (LCLS) and the Australian Synchrotron (AS) as well as the crystallographic approaches used to analyse the data.

We describe an experiment designed to probe the electronic damage induced in nanocrystals of Buckminsterfullerene (C60) by intense, femtosecond pulses of X-rays. The experiment found that, surprisingly, rather than being stochastic, the X-ray induced electron dynamics in C60 are highly correlated, extending over hundreds of unit cells within the crystals1.

قياسات للارتباطات الإلكترونية البعيدة المدى خلال تجارب حيود Femtosecond على نانوكريستالس بوكمينستيرفوليريني

The precise details of the interaction of intense X-ray pulses with matter are a topic of intense interest to researchers attempting to interpret the ...

Separation of Aldehydes and Reactive Ketones from Mixtures Using a Bisulfite Extraction Protocol

The purification of organic compounds is an essential component of routine synthetic operations. The ability to remove contaminants into an aqueous layer by generating a charged structure provides an opportunity to use extraction as a simple purification technique. By combining the use of a miscible organic solvent with saturated sodium bisulfite, aldehydes and reactive ketones can be successfully transformed into charged bisulfite adducts that can then be separated from other organic components of a mixture by the introduction of an immiscible organic layer. Here, we describe a simple protocol for the removal of aldehydes, including sterically-hindered neopentyl aldehydes and some ketones, from chemical mixtures. Ketones can be separated if they are sterically unhindered cyclic or methyl ketones. For aliphatic aldehydes and ketones, dimethylformamide is used as the miscible solvent to improve removal rates. The bisulfite addition reaction can be reversed by basification of the aqueous layer, allowing for the re-isolation of the reactive carbonyl component of a mixture.

Here, we present a protocol to remove aldehydes and reactive ketones from mixtures by a liquid-liquid extraction protocol directly with saturated sodium bisulfite in a miscible solvent. This combined protocol is rapid and facile to perform. The aldehyde or ketone can be re-isolated by the basification of the aqueous layer.

الفصل بين الألدهيدات والكيتونات رد الفعل من الخلائط استخدام بروتوكول استخراج بيكبريتيت

The purification of organic compounds is an essential component of routine synthetic operations. The ability to remove contaminants into an aqueous layer ...

Regioselective O-Glycosylation of Nucleosides via the Temporary 2',3'-Diol Protection by a Boronic Ester for the Synthesis of Disaccharide Nucleosides

Disaccharide nucleosides, which consist of disaccharide and nucleobase moieties, have been known as a valuable group of natural products having multifarious bioactivities. Although chemical O-glycosylation is a commonly beneficial strategy to synthesize disaccharide nucleosides, the preparation of substrates such as glycosyl donors and acceptors requires&#160;tedious protecting&#160;group manipulations and a purification at each synthetic step. Meanwhile, several research groups have reported that boronic and borinic esters serve as a protecting or activating group of carbohydrate derivatives to achieve the regio- and/or stereoselective acylation, alkylation, silylation, and glycosylation. In this article, we demonstrate the procedure for the regioselective O-glycosylation of unprotected ribonucleosides utilizing boronic acid. The esterification of 2&#39;,3&#39;-diol of ribonucleosides with boronic acid makes the temporary protection of diol, and, following O-glycosylation with a glycosyl donor in the presence of p-toluenesulfenyl chloride and silver triflate, permits the regioselective reaction of the 5&#39;-hydroxyl group to afford the disaccharide nucleosides. This method could be applied to various nucleosides, such as guanosine, adenosine, cytidine, uridine, 5-metyluridine, and 5-fluorouridine. This article and the accompanying video represent&#160;useful (visual) information for the O-glycosylation of unprotected nucleosides and their analogs for the synthesis of not only disaccharide nucleosides, but also a variety of biologically relevant derivatives.

Regioselective O-Glycosylation of Nucleosides via the Temporary 2&#039;,3&#039;-Diol Protection by a Boronic Ester for the Synthesis of Disaccharide Nucleosides

Here, we present protocols for the synthesis of disaccharide nucleosides by the regioselective O-glycosylation of ribonucleosides via a temporary protection of their 2&#39;,3&#39;-diol moieties utilizing a cyclic boronic ester. This method applies to several unprotected nucleosides such as adenosine, guanosine, cytidine, uridine, 5-methyluridine, and 5-fluorouridine to give corresponding disaccharide nucleosides.

ريجيوسيليكتيفي س-جليكوسيليشن من نوكليوسدس عن طريق المؤقتة 2 '، 3'-ديول الحماية إستر برونك لتركيب نوكليوسدس ديساكهارايد

Disaccharide nucleosides, which consist of disaccharide and nucleobase moieties, have been known as a valuable group of natural products having ...

Automation of a Positron-emission Tomography (PET) Radiotracer Synthesis Protocol for Clinical Production

The development of new positron-emission tomography (PET) tracers is enabling researchers and clinicians to image an increasingly wide array of biological targets and processes. However, the increasing number of different tracers creates challenges for their production at radiopharmacies. While historically it has been practical to dedicate a custom-configured radiosynthesizer and hot cell for the repeated production of each individual tracer, it is becoming necessary to change this workflow. Recent commercial radiosynthesizers based on disposable cassettes/kits for each tracer simplify the production of multiple tracers with one set of equipment by eliminating the need for custom tracer-specific modifications. Furthermore, some of these radiosynthesizers enable the operator to develop and optimize their own synthesis protocols in addition to purchasing commercially-available kits. In this protocol, we describe the general procedure for how the manual synthesis of a new PET tracer can be automated on one of these radiosynthesizers and validated for the production of clinical-grade tracers. As an example, we use the ELIXYS radiosynthesizer, a flexible cassette-based radiochemistry tool that can support both PET tracer development efforts, as well as routine clinical probe manufacturing on the same system, to produce [18F]Clofarabine ([18F]CFA), a PET tracer to measure in vivo deoxycytidine kinase (dCK) enzyme activity. Translating a manual synthesis involves breaking down the synthetic protocol into basic radiochemistry processes that are then translated into intuitive chemistry &#34;unit operations&#34; supported by the synthesizer software. These operations can then rapidly be converted into an automated synthesis program by assembling them using the drag-and-drop interface. After basic testing, the synthesis and purification procedure may require optimization to achieve the desired yield and purity. Once the desired performance is achieved, a validation of the synthesis is carried out to determine its suitability for the production of the radiotracer for clinical use.

Automation of a Positron-emission Tomography PET Radiotracer Synthesis Protocol for Clinical Production

Positron-emission tomography (PET) imaging sites that are involved in multiple early clinical research trials need robust and versatile radiotracer manufacturing capabilities. Using the radiotracer [18F]Clofarabine as an example, we illustrate how to automate the synthesis of a radiotracer using a flexible, cassette-based radiosynthesizer and validate the synthesis for clinical use.

التشغيل الآلي لانبعاث البوزيترون الطبقي (PET) Radiotracer التوليف بروتوكول للإنتاج السريرية

The development of new positron-emission tomography (PET) tracers is enabling researchers and clinicians to image an increasingly wide array of biological ...

Imaging Corrosion at the Metal-Paint Interface Using Time-of-Flight Secondary Ion Mass Spectrometry

Corrosion developed at the paint and aluminum (Al) metal-paint interface of an aluminum alloy is analyzed using time-of-flight secondary ion mass spectrometry (ToF-SIMS), illustrating that SIMS is a suitable technique to study the chemical distribution at a metal-paint interface. The painted Al alloy coupons are immersed in a salt solution or exposed to air only. SIMS provides chemical mapping and 2D molecular imaging of the interface, allowing direct visualization of the morphology of the corrosion products formed at the metal-paint interface and mapping of the chemical after corrosion occurs. The experimental procedure of this method is presented to provide technical details to facilitate similar research and highlight pitfalls that may be encountered during such experiments.

Time-of-flight secondary ion mass spectrometry is applied to demonstrate the chemical mapping and corrosion morphology at the metal-paint interface of an aluminum alloy after being exposed to a salt solution compared with a specimen exposed to air.

التصوير التاكل في واجهه الطلاء المعدني باستخدام مقياس الطيف الطيفي الثانوي لأيونات الطيران

Corrosion developed at the paint and aluminum (Al) metal-paint interface of an aluminum alloy is analyzed using time-of-flight secondary ion mass ...

Technical Aspect of the Automated Synthesis and Real-Time Kinetic Evaluation of [11C]SNAP-7941

Positron emission tomography (PET) is an essential molecular imaging technique providing insights into pathways and using specific targeted radioligands for in vivo investigations. Within this protocol, a robust and reliable remote-controlled radiosynthesis of [11C]SNAP-7941, an antagonist to the melanin-concentrating hormone receptor 1, is described. The radiosynthesis starts with cyclotron produced [11C]CO2 that is subsequently further reacted via a gas-phase transition to [11C]CH3OTf. Then, this reactive intermediate is introduced to the precursor solution and forms the respective radiotracer. Chemical as well as the radiochemical purity are determined by means of RP-HPLC, routinely implemented in the radiopharmaceutical quality control process. Additionally, the molar activity is calculated as it is a necessity for the following real-time kinetic investigations. Furthermore, [11C]SNAP-7941 is applied to MDCKII-WT and MDCKII-hMDR1 cells for evaluating the impact of P-glycoprotein (P-gp) expression on cell accumulation. For this reason, the P-gp expressing cell line (MDCKII-hMDR1) is either used without or with blocking prior to experiments by means of the P-gp substrate (&#177;)-verapamil and the results are compared to the ones observed for the wildtype cells. The overall experimental approach demonstrates the importance of a precise time-management that is essential for every preclinical and clinical study using PET tracers radiolabelled with short-lived nuclides, such as carbon-11 (half-life: 20 min).

Technical Aspect of the Automated Synthesis and Real-Time Kinetic Evaluation of [11C]SNAP-7941

Here, we represent a protocol for the fully automated radiolabelling of [11C]SNAP-7941 and the analysis of the real-time kinetics of this PET-tracer on P-gp expressing and non-expressing cells.

الجانب التقني من التوليف الآلي والتقييم الحركي في الوقت الحقيقي من [11C] SNAP-7941

Positron emission tomography (PET) is an essential molecular imaging technique providing insights into pathways and using specific targeted radioligands ...

Resolving Water, Proteins, and Lipids from In Vivo Confocal Raman Spectra of Stratum Corneum through a Chemometric Approach

Development of this in vivo confocal Raman spectroscopic method enables the direct measurement of water, proteins, and lipids with depth resolution in human subjects. This information is very important for skin-related diseases and characterizing skin care product performance. This protocol illustrates a method for confocal Raman spectra collection and the subsequent analysis of the spectral dataset leveraging chemometrics. The goal of this method is to establish a standard protocol for data collection and provide general guidance for data analysis. Preprocessing (e.g., removal of outlier spectra) is a critical step when processing large datasets from clinical studies. As an example, we provide guidance based on prior knowledge of a dataset to identify the types of outliers and develop specific strategies to remove them. A principal component analysis is performed, and the loading spectra are compared with spectra from reference materials to select the number of components used in the final multivariate curve resolution (MCR) analysis. This approach is successful for extracting meaningful information from a large spectral dataset.

Here, we present a protocol for collection of confocal Raman spectra from human subjects in clinical studies combined with chemometric approaches for spectral outlier removal and the subsequent extraction of key features.

حل المياه والبروتينات والدهون من في فيفو الأطياف رامان البؤرية من الطبقة القرنية من خلال نهج قياس كيميائي

Development of this in vivo confocal Raman spectroscopic method enables the direct measurement of water, proteins, and lipids with depth resolution in ...