Name: microfluidic chips for in situ crystal x-ray diffraction and in situ dynamic light scattering for serial crystallography
Uploaded: 2018-04-24T13:00:00.000+00:00
Duration: 11 min 48 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Microfluidic Chips for In Situ Crystal X-ray Diffraction and In Situ Dynamic Light Scattering for Serial Crystallography at JoVE.com

هذا العمل كان يدعمها الصندوق البذور الرصيف PIF-2015-46، ومنح الفدرالية 05K16GUA و 05K12GU3، ومجموعة التميز '"مركز هامبورغ""التصوير فائق السرعة"– هيكل، وديناميات ومراقبة هذه المسألة على"الصعيد الذري"' الألمانية الأوقيانوغرافية (DFG). "هلمهولتز الرابطة" من خلال صناديق البرامج الموجهة لتمويل أعمال المؤلفين المنتسب المركز "علوم ليزر" الإلكترون الحر. جمعت البيانات MX السنكروتروني في بيمليني P14 تعمل بهامبورج EMBL في الحلبة تخزين "البتراء الثالث" (قد، هامبورغ، ألمانيا).

<ol>
	<li>Rasmussen, B. F., Stock, A. M., Ringe, D., Petsko, G. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Crystalline+ribonuclease+A+loses+function+below+the+dynamical+transition+at+220+K.">Crystalline ribonuclease A loses function below the dynamical transition at 220 K.</a> Nature. 357 (6377), 423-424 (1992).</li><li>Tilton, R. F. J. R., Dewan, J. C., Petsko, G. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effects+of+temperature+on+protein+structure+and+dynamics:+X-ray+crystallographic+studies+of+the+protein+ribonuclease-A+at+nine+different+temperatures+from+98+to+320+K.">Effects of temperature on protein structure and dynamics: X-ray crystallographic studies of the protein ribonuclease-A at nine different temperatures from 98 to 320 K.</a> Biochemistry. 31 (9), 2469-2481 (1992).</li><li>Fraser, J. S., Clarkson, M. W., Degnan, S. C., Erion, R., Kern, D., Alber, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hidden+alternative+structures+of+proline+isomerase+essential+for+catalysis.">Hidden alternative structures of proline isomerase essential for catalysis.</a> Nature. 462 (7273), 669-673 (2009).</li><li>Juers, D. H., Matthews, B. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+role+of+solvent+transport+in+cryo-annealing+of+macromolecular+crystals.">The role of solvent transport in cryo-annealing of macromolecular crystals.</a> Acta Crystallogr. D. 60 (Pt 3), 412-421 (2004).</li><li>Huang, C. Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+meso+in+situ+serial+X-ray+crystallography+of+soluble+and+membrane+proteins.">In meso in situ serial X-ray crystallography of soluble and membrane proteins.</a> Acta Crystallogr. D. 71 (Pt 6), 1238-1256 (2015).</li><li>Gati, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Atomic+structure+of+granulin+determined+from+native+nanocrystalline+granulovirus+using+an+X-ray+free-electron+laser.">Atomic structure of granulin determined from native nanocrystalline granulovirus using an X-ray free-electron laser.</a> P. Natl. Acad. Sci. USA. 114 (9), 2247-2252 (2017).</li><li>Gati, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Serial+crystallography+on+in+vivo+grown+microcrystals+using+synchrotron+radiation.">Serial crystallography on in vivo grown microcrystals using synchrotron radiation.</a> IUCrJ. 1 (Pt 2), 87-94 (2014).</li><li>von Dreele, R. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Multipattern+Rietveld+refinement+of+protein+powder+data.">Multipattern Rietveld refinement of protein powder data.</a> J. Appl. Crystallogr. 40 (1), 133-143 (2007).</li><li>Cherezov, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Lipidic+cubic+phase+technologies+for+membrane+protein+structural+studies.">Lipidic cubic phase technologies for membrane protein structural studies.</a> Curr. Opin. Struct. Biol. 21 (4), 559-566 (2011).</li><li>Gati, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Data processing and analysis in serial crystallography at advanced X-ray sources. , (2015).</li><li>Stellato, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Room-temperature+macromolecular+serial+crystallography+using+synchrotron+radiation.">Room-temperature macromolecular serial crystallography using synchrotron radiation.</a> IUCrJ. 1 (Pt 4), 204-212 (2014).</li><li>Botha, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Room-temperature+serial+crystallography+at+synchrotron+X-ray+sources+using+slowly+flowing+free-standing+high-viscosity+microstreams.">Room-temperature serial crystallography at synchrotron X-ray sources using slowly flowing free-standing high-viscosity microstreams.</a> Acta Crystallogr. D. 71 (Pt 2), 387-397 (2015).</li><li>Nogly, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Lipidic+cubic+phase+serial+millisecond+crystallography+using+synchrotron+radiation.">Lipidic cubic phase serial millisecond crystallography using synchrotron radiation.</a> IUCrJ. 2 (Pt 2), 168-176 (2015).</li><li>Martin-Garcia, J. M., Conrad, C. E., Coe, J., Roy-Chowdhury, S., Fromme, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Review:+Serial+femtosecond+crystallography:+A+revolution+in+structural+biology.">Review: Serial femtosecond crystallography: A revolution in structural biology.</a> Arch. Biochem. Biophys. 602, 32-47 (2016).</li><li>White, T. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=CrystFEL:+A+software+suite+for+snapshot+serial+crystallography.">CrystFEL: A software suite for snapshot serial crystallography.</a> J Appl Crystallogr. 45 (2), 335-341 (2012).</li><li>Perry, S. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+microfluidic+approach+for+protein+structure+determination+at+room+temperature+via+on-chip+anomalous+diffraction.">A microfluidic approach for protein structure determination at room temperature via on-chip anomalous diffraction.</a> Lab Chip. 13 (16), 3183-3187 (2013).</li><li>Schlichting, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Serial+femtosecond+crystallography:+the+first+five+years.">Serial femtosecond crystallography: the first five years.</a> IUCrJ. 2 (Pt 2), 246-255 (2015).</li><li>Sui, S., Perry, S. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microfluidics:+From+crystallization+to+serial+time-resolved+crystallography.">Microfluidics: From crystallization to serial time-resolved crystallography.</a> Struct. Dynam.-US. 4 (3), (2017).</li><li>Ghazal, A., Lafleur, J. P., Mortensen, K., Kutter, J. P., Arleth, L., Jensen, G. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Recent+advances+in+X-ray+compatible+microfluidics+for+applications+in+soft+materials+and+life+sciences.">Recent advances in X-ray compatible microfluidics for applications in soft materials and life sciences.</a> Lab Chip. 16 (22), 4263-4295 (2016).</li><li>Heymann, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Room-temperature+serial+crystallography+using+a+kinetically+optimized+microfluidic+device+for+protein+crystallization+and+on-chip+X-ray+diffraction.">Room-temperature serial crystallography using a kinetically optimized microfluidic device for protein crystallization and on-chip X-ray diffraction.</a> IUCrJ. 1 (Pt 5), 349-360 (2014).</li><li>Schubert, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+multicrystal+diffraction+data-collection+approach+for+studying+structural+dynamics+with+millisecond+temporal+resolution.">A multicrystal diffraction data-collection approach for studying structural dynamics with millisecond temporal resolution.</a> IUCrJ. 3 (Pt 6), 393-401 (2016).</li><li>Weierstall, U., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Lipidic+cubic+phase+injector+facilitates+membrane+protein+serial+femtosecond+crystallography.">Lipidic cubic phase injector facilitates membrane protein serial femtosecond crystallography.</a> Nat. Commun. 5, 3309 (2014).</li><li>Conrad, C. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+novel+inert+crystal+delivery+medium+for+serial+femtosecond+crystallography.">A novel inert crystal delivery medium for serial femtosecond crystallography.</a> IUCrJ. 2 (Pt 4), 421-430 (2015).</li><li>Cohen, A. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Goniometer-based+femtosecond+crystallography+with+X-ray+free+electron+lasers.">Goniometer-based femtosecond crystallography with X-ray free electron lasers.</a> P. Natl. Acad. Sci. USA. 111 (48), 17122-17127 (2014).</li><li>Erskine, D., YU, P. Y., Freilich, S. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High-Pressure+Visible+Spectroscopy+of+Polyimide+Film.">High-Pressure Visible Spectroscopy of Polyimide Film.</a> J. Polym. Sci. Pol. Lett. 26 (11), 465-468 (1988).</li><li>Tsai, C. -. L., Yen, H. -. J., Chen, W. -. C., Liou, G. -. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Novel+solution-processable+optically+isotropic+colorless+polyimidothioethers-TiO2+hybrids+with+tunable+refractive+index.">Novel solution-processable optically isotropic colorless polyimidothioethers-TiO2 hybrids with tunable refractive index.</a> J. Mater. Chem. 22 (33), 17236-17244 (2012).</li><li>Destremaut, F., Salmon, J. -. B., Qi, L., Chapel, J. -. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microfluidics+with+on-line+dynamic+light+scattering+for+size+measurements.">Microfluidics with on-line dynamic light scattering for size measurements.</a> Lab Chip. 9 (22), 3289-3296 (2009).</li><li>Chastek, T. Q., Iida, K., Amis, E. J., Fasolka, M. J., Beers, K. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+microfluidic+platform+for+integrated+synthesis+and+dynamic+light+scattering+measurement+of+block+copolymer+micelles.">A microfluidic platform for integrated synthesis and dynamic light scattering measurement of block copolymer micelles.</a> Lab Chip. 8 (6), 950-957 (2008).</li><li>Heymann, M., Fraden, S., Kim, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Multi-Height+Precision+Alignment+With+Selectively+Developed+Alignment+Marks.">Multi-Height Precision Alignment With Selectively Developed Alignment Marks.</a> J. Microelectromech. S. 23 (2), 424-427 (2014).</li><li>Schubert, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reliably+distinguishing+protein+nanocrystals+from+amorphous+precipitate+by+means+of+depolarized+dynamic+light+scattering.">Reliably distinguishing protein nanocrystals from amorphous precipitate by means of depolarized dynamic light scattering.</a> J Appl Crystallogr. 48 (5), 1476-1484 (2015).</li><li>Aghvami, S. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rapid+prototyping+of+cyclic+olefin+copolymer+(COC)+microfluidic+devices.">Rapid prototyping of cyclic olefin copolymer (COC) microfluidic devices.</a> Sensor Actuat. B-Chem. 247, 940-949 (2017).</li><li>Walker, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> The Proteomics Protocols Handbook. , (2005).</li><li>Kabsch, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=XDS.">XDS.</a> Acta Crystallogr D. 66 (Pt 2), 125-132 (2010).</li><li>Vagin, A., Teplyakov, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Molecular+replacement+with+MOLREP.">Molecular replacement with MOLREP.</a> Acta Crystallogr. D. 66 (Pt 1), 22-25 (2010).</li><li>Winn, M. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Overview+of+the+CCP4+suite+and+current+developments.">Overview of the CCP4 suite and current developments.</a> Acta Crystallogr. D. 67, 235-242 (2011).</li><li>Murshudov, G. N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=REFMAC5+for+the+refinement+of+macromolecular+crystal+structures.">REFMAC5 for the refinement of macromolecular crystal structures.</a> Acta Crystallogr. D. 67 (Pt 4), 355-367 (2011).</li><li>Emsley, P., Lohkamp, B., Scott, W. G., Cowtan, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Features+and+development+of+Coot.">Features and development of Coot.</a> Acta Crystallogr. D. 66 (Pt 4), 486-501 (2010).</li><li>Owen, R. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Exploiting+fast+detectors+to+enter+a+new+dimension+in+room-temperature+crystallography.">Exploiting fast detectors to enter a new dimension in room-temperature crystallography.</a> Acta Crystallogr. D. 70 (Pt 5), 1248-1256 (2014).</li><li>Kabsch, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Automatic-Indexing+of+Rotation+Diffraction+Patterns.">Automatic-Indexing of Rotation Diffraction Patterns.</a> J. Appl. Crystallogr. 21, 67-71 (1988).</li><li>Zarrine-Afsar, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Crystallography+on+a+chip.">Crystallography on a chip.</a> Acta Crystallogr. D. 68 (Pt 3), 321-323 (2012).</li><li>Boukellal, H., Selimovi&#263;, S., Jia, Y., Cristobal, G., Fraden, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Simple,+robust+storage+of+drops+and+fluids+in+a+microfluidic+device.">Simple, robust storage of drops and fluids in a microfluidic device.</a> Lab Chip. 9 (2), 331-338 (2009).</li><li>Aghvami, S. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rapid+prototyping+of+cyclic+olefin+copolymer+(COC)+microfluidic+devices.">Rapid prototyping of cyclic olefin copolymer (COC) microfluidic devices.</a> Sens. Actuator B Chem. 247, 940-949 (2017).</li><li>Shemesh, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Stationary+nanoliter+droplet+array+with+a+substrate+of+choice+for+single+adherent/nonadherent+cell+incubation+and+analysis.">Stationary nanoliter droplet array with a substrate of choice for single adherent/nonadherent cell incubation and analysis.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 111 (31), 11293-11298 (2014).</li><li>Sun, M., Bithi, S. S., Vanapalli, S. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microfluidic+static+droplet+arrays+with+tuneable+gradients+in+material+composition.">Microfluidic static droplet arrays with tuneable gradients in material composition.</a> Lab Chip. 11 (23), 3949-3952 (2011).</li><li>Shim, J. -. U., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Control+and+measurement+of+the+phase+behavior+of+aqueous+solutions+using+microfluidics.">Control and measurement of the phase behavior of aqueous solutions using microfluidics.</a> J. Am. Chem. Soc. 129 (28), 8825-8835 (2007).</li><li>Schubert, R., Meyer, A., Baitan, D., Dierks, K., Perbandt, M., Betzel, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Real-Time+Observation+of+Protein+Dense+Liquid+Cluster+Evolution+during+Nucleation+in+Protein+Crystallization.">Real-Time Observation of Protein Dense Liquid Cluster Evolution during Nucleation in Protein Crystallization.</a> Cryst. Growth Des. 17 (6), 3579 (2017).</li></ol>

الكتاب ليس لها علاقة بالكشف عن.

نحن اختﻻق أجهزة موائع جزيئية في الموقع حيود الأشعة السينية بالزخرفة راتنج الإيبوكسي كملء إحباط المادية وبوليميد كمواد للنافذة. لدينا الإجراء الأمثل الخطوات المختلفة لعملية التصنيع عبر الأشعة السينية السابق الرقاقة التصاميم16،21. وخفضنا سمك الإطار ومما الخلفية التشتت وأيضا تخفيف تلفيق خطوات عملية أقل مطلوبة. وقد تبلور في الموقع على استخدام بروتوكول وصف فوائد كبيرة. يتيح جمع البيانات حيود في درجة حرارة الغرفة ومما يستبعد الحاجة إلى حماية البرد، التي تحتوي على مخاطر إدخال المشغولات الحرفية في بنية البروتين في بعض الحالات. وعلاوة على ذلك، البلورات لا تخضع للإجهاد البدني، لأنه يمكن أن يكون تجنب نقل البلورات من بيئتها الأصلية. من خلال هذا الإجراء، البلورات الاحتفاظ أعلى مستوى من الجودة ولا يعانون من أي علاج.
وفي تجربتنا، الخطوات الأكثر أهمية ضمن البروتوكول تدور حول السيطرة على عملية تبلور. يجب تحديد تجريبيا المعلمات للحصول على بلورات الأشعة السينية مناسبة مع الأبعاد المناسبة ولا يمكن أن تؤخذ مباشرة من تجارب نشر بخار. استخدام تركيزات مماثلة من البروتين ومرسب لم دائماً تسفر عن البلورات في رقائق مختلفة، أو في بعض الأوقات في آبار مختلفة داخل نفس الرقاقة. وهذا يشير إلى أن جميع العوامل التي تؤثر على التنو كريستال والنمو ينبغي النظر بعناية، مثل الأم الخمور تكوين أو بلورة حركية (من خلال مسار التبخر). كما ديفراكت بلورات أكبر بدقة أعلى، من الناحية المثالية تزرع بلورات كبيرة تأهيلاً مناسباً. قد يتبع عملية التنو كريستال والنمو مع قياسات DLS. ضبط تركيز الليزر داخل ميكرومتر ~ 50 المقصورات بلورة رقيقة من الرقائق يمكن أن تكون صعبة وقد يتطلب حذراً محاذاة يدوياً. باستخدام الآبار أعمق من 100 ميكرومتر، الليزر صناعة السيارات في محاذاة مجد وموثوق بها، مثل أنه يمكن رصد الآبار متعددة من خلال مخططات اقتناء الآلي.
إنتاج رقائق الأشعة السينية بوليميد على أساس خلفية منخفضة فقط ونثبت مدى ملاءمة هذه الأجهزة لجمع البيانات حيود الأشعة السينية الروتينية بحل هياكل لثلاثة النموذجي البروتينات. القرار أفضل حصلت في رقاقة تختلف، بالمقارنة مع القرارات المحققة سابقا، من البلورات البروتينية أكبر بشكل ملحوظ، وجمع بيانات الأشعة السينية التقليدية. يمكن أن يكون هذا بسبب عدة عوامل، وتبلور الشرط الأمثل قد كذلك تحسين الحيود. كان من الممكن لجمع البيانات في الموقع حيود تصل إلى 1.8 Å قرار تطبيق كريستال مع أبعاد أصغر من 30 ميكرومتر. تحليل مفصل لبيانات الحيود ثوماتين قدمت أفكاراً حول أضرار الإشعاع. للحد من التوسيع لأضرار الإشعاع، ينبغي أن تتعرض كريستال واحدة واحدة فقط كل حجرة في الجهاز موائع جزيئية، كما يمكن أن يحدث انتشار الجذور وفي البلورات المجاورة. لتحسين سرعة جمع البيانات، هذا ينبغي أن تكون تلقائية في المستقبل.
سبب مورفولوجيا كريستال، وفي بعض الحالات يمكن أن يحدث لاتجاه مفضل. على سبيل المثال هذا هو الحال بالنسبة dataset ثيوريدوكسين، حيث كان البلورات اتجاه مفضل بشدة بالنسبة للنوافذ رقاقة. وحتى هنا، يمكن أن نقوم بجمع dataset حيود كاملة. إذا كان يحمل بلورات اتجاه مفضل في رقاقة وخاصة إذا كان أيضا مجموعة الفضاء المقابلة تماثل منخفضة، ثم مدى اكتمال البيانات ينبغي رصدها أثناء جمع مثل أن تكون كافية قصب أنماط الحيود التي تم جمعها.
دراسات حل وقت استخدام هذه الرقائق مباشرة ممكنة عند استخدام الضوء الناجم عن تفاعلات مع اتباع نهج تحقيق مضخة. إحباط بوليميد انتقال ضوء الليزر من مضخة يحتاج إلى توضيح، وبدلاً من ذلك، بصريا مسح بوليميد أو يمكن أن تستخدم في مدونة قواعد السلوك. الهندسات موائع جزيئية الحالية لا تسمح بالركيزة خلط التجارب بعد أن تزرع البلورات. ومع ذلك، نحن نتوقع رقاقة الأشعة السينية وصف تلفيق البروتوكول أن تكون أيضا مناسبة لمثل هذه خلط التصاميم لكلا حيود الأشعة السينية وقت حلها، فضلا عن تناثر النهج19.

معرفة هيكل ثلاثي الأبعاد للبروتين ضروري لفهم وظيفتها. حتى الآن الحصول على هياكل القرار قرب الذري هي الأكثر شيوعاً بالبلورات بالأشعة السينية. وهذا الأسلوب يعرض البلورات البروتينية للإشعاع بالأشعة السينية وثم يتم تحليل أنماط الحيود الناتج لتصميم الهيكل والصقل. في البلورات بالأشعة السينية التقليدية، يتم تسجيل dataset حيود كاملة من كريستال وحيد وكبير ومن الناحية المثالية، عند درجات حرارة المبردة. هذه البلورات، ومع ذلك، ليست معظمها تافهة لتنمو، وتحديد شروط مناسبة البرد--الحفاظ على يمكن أن يصبح تحديا في حد ذاته، وقد يتسبب أيضا في بعض الأحيان الانحرافات من هيكل البروتين الأصلي5.
أتاحت التطورات التكنولوجية الأخيرة في أشعة ليزر الإلكترون الحر (FEL) وبيملينيس السنكروتروني حل هياكل من بلورات أصغر، كالجديد بيملينيس التركيز الجزئي، شعاع الأشعة السينية زيادة تألق، وأصبح تحسين أجهزة كشف بالأشعة السينية تتوفر6،7. بشكل عام، يسهل بلورات صغيرة تنمو من كبير وعيب بلورات الحرة8،9. ومع ذلك، بلورات صغيرة تعاني من الأشعة السينية الإشعاع الضرر أسرع بكثير من بلورات كبيرة. هذا سبب بلورة كبيرة بالمقارنة مع، يجب توقع أعلى جرعة الأشعة سينية كريستال إلى حجم أصغر ديفراكت إلى قرار مماثل. ولذلك، كثيرا ما لم يتم حماية المبردة حتى كافية لتسجيل مجموعة من بيانات حيود كاملة من ميكروكريستال واحد.
للتغلب على هذه العقبة، أصبح علم البلورات المسلسل الأسلوب المفضل لجمع ودمج أنماط الحيود من العديد من ميكروكريستالس عشوائياً موجها للحصول على مجموعة كاملة من بيانات. الإشعاع هو التقليل إلى أدنى حد الأضرار العمدي كريستال بنشر إجمالي جرعة الأشعة السينية المستخدمة لحل بنية بروتين على عدد كبير من بلورات5،10. في 'ديفراكت قبل تدمير' تجربة FEL، كل الكريستال يستخدم فقط لواحد من التعرض باستخدام نبضات الأشعة السينية فيمتو ثانية. بيملينيس الصغير-التركيز على المصادر السنكروتروني الجيل الثالث بدوره يمكن أن تؤدي البلوري المسلسل مع بضع ميلي ثانية واحدة قصيرة الأشعة السينية التعرض11،12،،من1314. دون التذبذب الكريستال أو التناوب أثناء جمع البيانات، ومع ذلك، يمكن تسجيل إلا جزئيا براج تأملات ومن ثم عشرات الآلاف أو أكثر من أنماط الحيود مطلوبة عادة ل تصميم هيكل15. وحتى الآن، وضعت مجموعة متنوعة من أساليب تقديم عينة لعلم البلورات المسلسل، كما تمت مراجعتها مؤخرا14،،من1617،،من1819. بين تلك، أساس هدف ثابت عدة تسليم نموذج استراتيجيات تم بنجاح جنبا إلى جنب مع تناوب الكريستال أثناء التعرض للأشعة السينية أن إلى حد كبير أنماط الحيود أقل يمكن أن توفر أيضا مجموعات كاملة حين أيضا تستهلك أقل عينة مقارنة لعلم البلورات المسلسل الكلاسيكي سجلت التجارب التي تكون فيها الصور الثابتة7،16،،من2021،،من2223 , 24.
نقدم بروتوكولا لاختلاق أجهزة موائع جزيئية مع خلفية الأشعة السينية منخفضة. الأجهزة هي منقوشة من الغراء الإيبوكسي 5-دقيقة باستخدام الطباعة الحجرية الناعمة وهي مناسبة لتجارب حيود الأشعة السينية في الموقع في درجة حرارة الغرفة التي تستفيد من دمج إعداد عينة مباشرة في إنشاء الأشعة السينية، كما الحال مع حل وقت الدراسات التي تتبع حركية الناجمة عن خلط18،19. قنوات موائع جزيئية هي غطاء على كلا الجانبين مع إحباط بوليميد البوليمرية، أسفر عن الأشعة السينية ويندوز مع سمك مجتمعة حوالي 16 ميكرومتر التي تسمح لتصوير خلفية الأشعة السينية منخفضة. توفر جميع المواد المستخدمة جيدة مقاومة للمذيبات. يعد هذا الأسلوب تلفيق بسيطة وغير مكلفة نسبيا. بعد مصادر رقاقة سيد سو-8، يمكن إكمال تصنيع جميع خارج تنظيم في إعداد مختبر بحوث نموذجية.
في مثال على تطبيق، ونحن تصف رقائق goniometer تستند إلى هدف ثابت المسلسل علم البلورات. أولاً، يتم مناقشة اعتبارات التصميم والتصنيع باستخدام أحكام بصمام الشعرية إلى ميكروفلويديكالي تقسيم فعل مائي في عدد مختار من قطرات نانولتر الحجم. هذه الآلية تحميل يتجنب فقدان عينة من قناة الميت-حجم وتقسيم يمكن بسهولة إجراء يدوياً دون استخدام المضخات أو غيرها من المعدات ليشتغل السوائل. هذه قطرات معزولة نانولتر الحجم من حل البروتين المراقبة في الموقع باستخدام تشتت الضوء الحيوي (DLS) لمراقبة البروتين كريستال التنو والنمو. وقد ثبت سابقا أنه يمكن إجراء قياسات DLS في أجهزة موائع جزيئية تتكون من بنية بولي دايمثيل سيلوكسان (PDMS) المستعبدين إلى25،شرائح زجاجية26. لأن طبقة بوليميد إرسال عالية لأطوال موجية أطول من 550 نانومتر، النهج الذي يمكن توسيعه للقياسات في الأشعة السينية رقائق شفافة أيضا، عند استخدام27،الطول موجي ليزر مناسبة28. استناداً إلى نتائج دائرة الأراضي والمساحة، ويمكن ملاحظة نويات أولية، ويمكن وقفها مزيد الحبرية التبخر للحصول على بلورات البروتين أقل ولكن أكبر.
بعد أن تزرع البلورات كافية، مجموعات كاملة من حيود الأشعة السينية يمكن ثم جمعها باستخدام جونيوميتير على أساس في الموقع المحدد الهدف الأشعة السينية المسلسل البلورات في درجة حرارة الغرفة. وتجهز حيود مجموعات البيانات باستخدام مجموعة من أدوات البرامج والبرامج النصية المخصصة لحل بنية بلورية البروتين. هذا الأسلوب يتجنب المصنوعات اليدوية غالباً ما فعل أثناء البرد--الحفاظ على المستخدمة في التجارب علم البلورات التقليدية.
قارنا ثلاثة هياكل الهدف البروتين التي تم حلها باستخدام حول 10-20 ميكرومتر بلورات صغيرة تزرع في رقاقة للقرار Å أفضل ثم 2. بلورة وديفراكتينج في الموقع، المناولة والميكانيكية ومن ثم يتم تصغير اضطرابات بلورات هشة. يمكن تطبيق هذا البروتوكول للبلورات البروتينية التي ديفراكت بدقة عالية، فضلا عن دقة منخفضة (1.7 Å إلى 3.0 Å). كما يمكن أن تستخدم تقريبا كل كريستال الحيود، يضيع عينة صغيرة، مما يجعل هذا أسلوب توصيل كريستال فعالة جداً.
يوفر هذا البروتوكول دليل مفصل حول كيفية تحضير رقائق موائع جزيئية شفافة الأشعة السينية في الموقع البروتين تبلور والحيود جمع البيانات. الإجراء صمم بعناية الاستفادة من الدقة موائع جزيئية دون الحاجة إلى معدات متطورة في المعمل. أيضا، يمكن تنفيذ جمع البيانات في بيمليني السنكروتروني دون الحاجة إلى goniometer المتخصصة أو المرطب سهولة استنساخ النتائج غير الخبراء. يمكن تطبيق تقنية قدمت ميلي ثانية المسلسل البلوري جمع البيانات في درجة حرارة الغرفة مع الحفاظ على حد أدنى أضرار الإشعاع ودون إدخال الإجهاد للبلورات بعد نمو بالتعامل مع الحماية من البرد أو كريستال. ومن ثم فالاسلوب وصف مناسبة لأي مشروع بلورة البروتينات.

<table><tbody><tr><td>SU-8 3000 Series</td><td>MicroChem Corp.</td><td>SU-8 3000</td><td>Photoresist</td></tr><tr><td>PGMEA</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>484431</td><td>Developer</td></tr><tr><td>Isopropyl alcohol</td><td></td><td></td><td>Solvent</td></tr><tr><td>Ethanol</td><td></td><td></td><td>Solvent</td></tr><tr><td>Epoxy glue</td><td>UHU</td><td>Plus Schnellfest 5 min</td><td>Epoxy glue</td></tr><tr><td>PDMS</td><td>Dow Corning</td><td>Sylgard 184</td><td>Silicone</td></tr><tr><td>Kapton foil</td><td>Dupont/ American Durafilm</td><td>HN grade, gauge 30 (7.5 &amp;mu;m)</td><td>polyimide foil</td></tr><tr><td>APTS</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>440140</td><td>Chemical</td></tr><tr><td>GPTS</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>440167</td><td>Chemical</td></tr><tr><td>Cytop CTX-109AE</td><td>Asahi Glass Co. Ltd</td><td>Cytop CTX-109AE</td><td>Cytop fluoropolymer coating</td></tr><tr><td>CT-Solv 100E</td><td>Asahi Glass Co. Ltd</td><td>CT-Solv 100E</td><td>Cytop fluoro-solvent</td></tr><tr><td>HFE-7500</td><td>3M</td><td>Novec 7500</td><td>Fluorinated oil</td></tr><tr><td>AutoCAD</td><td>AutoDesk Inc.</td><td>AutoCAD</td><td>CAD Software</td></tr><tr><td>Biopsy Punch</td><td>Harris</td><td>Uni-core 0.75 mm</td><td></td></tr><tr><td>Photo mask</td><td>JD Photo Data</td><td></td><td></td></tr><tr><td>3 inch wafer</td><td>University Wafer</td><td></td><td>Silicon wafer</td></tr><tr><td>Mask aligner</td><td>S&amp;Uuml;SS MicroTec</td><td>MJB4</td><td>Mask aligner</td></tr><tr><td>PDMS mixer</td><td>Thinky</td><td>ARE-250</td><td></td></tr><tr><td>Plasma machine</td><td>Diener electronic</td><td>Zepto</td><td></td></tr><tr><td>Thaumatin</td><td>Sigma Aldrich</td><td>T7638</td><td>Protein</td></tr><tr><td>Glucose Isomerase</td><td>Hamton Research</td><td>HR7-102</td><td>Protein</td></tr><tr><td>Bis-Tris</td><td>Sigma Aldrich</td><td>B9754</td><td>Chemical</td></tr><tr><td>Sodium Tartrate</td><td>Merck</td><td>106664</td><td>Chemical</td></tr><tr><td>Tris-HCl</td><td>Sigma Aldrich</td><td>10812846001</td><td>Chemical</td></tr><tr><td>HEPES</td><td>Carl Roth</td><td>6763.2</td><td>Chemical</td></tr><tr><td>Magnesium Chloride</td><td>Sigma Aldrich</td><td>208337</td><td>Chemical</td></tr><tr><td>Ammonium Sulfate</td><td>Sigma Aldrich</td><td>A4418</td><td>Chemical</td></tr><tr><td>EDTA</td><td>Sigma Aldrich</td><td>E6758</td><td>Chemical</td></tr><tr><td>Sodium Chloride</td><td>Sigma Aldrich</td><td>1064060250</td><td>Chemical</td></tr><tr><td>PEG1500</td><td>Molecular Dimensions</td><td>MD2-100-6</td><td>Chemical</td></tr><tr><td>SPG buffer</td><td>Jena Bioscience</td><td>CSS-389</td><td>Chemical</td></tr><tr><td>SpectroLight600</td><td>XtalConcepts</td><td></td><td>DLS Instrument</td></tr><tr><td>Nanodrop</td><td>Thermo Scientific</td><td></td><td>Spectrophotometer</td></tr><tr><td>Zentrifuge</td><td>Eppendorf</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Ultimaker2</td><td>Ultimaker</td><td></td><td>3D printer</td></tr><tr><td>Form2</td><td>Formlabs</td><td></td><td>3D printer</td></tr><tr><td>Amicon Filter</td><td>Sartorius Stedim</td><td></td><td>0.2 &amp;micro;m filter</td></tr><tr><td>Tubing</td><td>Adtech Polymer Engineering Ltd</td><td>Bioblock/05</td><td>PTFE tubing 0.3 mm Inner Diameter x 0.76 mm Outer Diameter</td></tr><tr><td>Syringes&amp;nbsp;</td><td>BD</td><td>309628</td><td>1ml Luer-Lock Tip</td></tr><tr><td>Needle&amp;nbsp;</td><td>Terumo Agani Needle</td><td>AN*2716R1</td><td>27Gx5/8&quot;</td></tr></tbody></table>

microfluidic chips for in situ crystal x-ray diffraction and in situ dynamic light scattering for serial crystallography

ويصف هذا البروتوكول تصنيع أجهزة موائع جزيئية مع خلفية الأشعة السينية منخفضة الأمثل جونيوميتير على أساس الهدف الثابت المسلسل علم البلورات. الأجهزة هي منقوشة من الغراء الإيبوكسي باستخدام الطباعة الحجرية الناعمة، وهي مناسبة في الموقع تجارب حيود الأشعة السينية في درجة حرارة الغرفة. الآبار العينة هي غطاء على كلا الجانبين مع windows إحباط بوليميد البوليمرية التي تتيح جمع البيانات حيود مع خلفية الأشعة السينية منخفضة. يعد هذا الأسلوب تلفيق المتساهلة وغير مكلفة. بعد مصادر رقاقة سيد سو-8، يمكن إكمال تصنيع جميع خارج تنظيم في بيئة معمل بحوث نموذجية. استخدام بروتوكول تصميم وتصنيع الرقائق أحكام بصمام الشعرية إلى ميكروفلويديكالي تقسيم فعل مائي إلى قطيرات نانولتر محددة الحجم. هذه الآلية تحميل يتجنب فقدان عينة من قناة الميت-حجم، ويمكن بسهولة أن يؤديها يدوياً دون استخدام المضخات أو غيرها من المعدات ليشتغل السوائل. يصف لنا قطرات نانولتر الحجم كيف معزولة من حل البروتين يمكن أن تكون المراقبة في عين المكان بضوء دينامية تناثر التحكم البروتين كريستال التنو والنمو. بعد أن تزرع البلورات مناسبة، يمكن جمعها datasets حيود الأشعة السينية كاملة باستخدام جونيوميتير على أساس في الموقع المحدد الهدف الأشعة السينية المسلسل البلورات في درجة حرارة الغرفة. وينص البروتوكول على البرامج النصية المخصصة لمعالجة مجموعات البيانات الحيود باستخدام مجموعة من أدوات البرمجيات لحل وتحسين بنية بلورية البروتين. ويتجنب هذا النهج التحف ربما فعل أثناء البرد--الحفاظ على أو كريستال دليل المناولة في تجارب علم البلورات التقليدية. نحن الحاضر ومقارنة ثلاثة هياكل البروتين التي كانت تحل باستخدام بلورات صغيرة بإبعاد حوالي 10-20 ميكرومتر نمت في رقاقة. بلورة وديفراكتينج في الموقع، المناولة والميكانيكية ومن ثم يتم تصغير اضطرابات بلورات هشة. تفاصيل البروتوكول كيفية تلفيق رقاقة موائع جزيئية شفافة الأشعة سينية مخصص مناسب للبلورات المسلسل في الموقع . كما يمكن أن تستخدم تقريبا كل كريستال لجمع البيانات الحيود، هذه رقائق موائع جزيئية أسلوب توصيل كريستال فعالة جداً.

Watch this Scientific Journal Video about Microfluidic Chips for In Situ Crystal X-ray Diffraction and In Situ Dynamic Light Scattering for Serial Crystallography at JoVE.com

Microfluidic Chips for In Situ Crystal X-ray Diffraction and In Situ Dynamic Light Scattering for Serial Crystallography

ويصف هذا البروتوكول بالتفصيل كيفية تلفيق وتشغيل أجهزة موائع جزيئية لجمع البيانات حيود الأشعة السينية في درجة حرارة الغرفة. بالإضافة إلى ذلك، فهو يصف كيفية رصد تبلور البروتينات التي تشتت الضوء الحيوي والحصول على كيفية معالجة وتحليل البيانات الحيود.

رقائق موائع جزيئية لنثر الخفيفة الديناميكية في الموقع حيود الأشعة السينية كريستال و في الموقع لعلم البلورات المسلسل

This protocol describes fabricating microfluidic devices with low X-ray background optimized for goniometer based fixed target serial crystallography. The ...

microfluidic-chips-for-situ-crystal-x-ray-diffraction-situ-dynamic

Research

JoVE Journal

Chemistry

Microfluidic Chips for In Situ Crystal X-ray Diffraction and In Situ Dynamic Light Scattering for Serial Crystallography

14.6K Views.  DESY. ويصف هذا البروتوكول بالتفصيل كيفية تلفيق وتشغيل أجهزة موائع جزيئية لجمع البيانات حيود الأشعة السينية في درجة حرارة الغرفة. بالإضافة إلى ذلك، فهو يصف كيفية رصد تبلور البروتينات التي تشتت الضوء الحيوي والحصول على كيفية معالجة وتحليل البيانات الحيود.

Video: Microfluidic Chips for In Situ Crystal X-ray Diffraction and In Situ Dynamic Light Scattering for Serial Crystallography

Preparing Adherent Cells for X-ray Fluorescence Imaging by Chemical Fixation

X-ray fluorescence imaging allows us to non-destructively measure the spatial distribution and concentration of multiple elements simultaneously over large or small sample areas. It has been applied in many areas of science, including materials science, geoscience, studying works of cultural heritage, and in chemical biology. In the case of chemical biology, for example, visualizing the metal distributions within cells allows us to study both naturally-occurring metal ions in the cells, as well as exogenously-introduced metals such as drugs and nanoparticles. Due to the fully hydrated nature of nearly all biological samples, cryo-fixation followed by imaging under cryogenic temperature represents the ideal imaging modality currently available. However, under the circumstances that such a combination is not easily accessible or practical, aldehyde based chemical fixation remains useful and sometimes inevitable. This article describes in as much detail as possible in the preparation of adherent mammalian cells by chemical fixation for X-ray fluorescent imaging.

Here, we present a protocol on how to determine the quantity and distribution of metals in a sample using synchrotron X-ray fluorescence. We focus on adherent cells, and describe the chemical fixation method to prepare this sample. We then describe how to mount and image the sample using synchrotron X-rays.

إعداد خلايا منتسب للتصوير الإسفار الأشعة السينية من قبل التثبيت الكيميائية

X-ray fluorescence imaging allows us to non-destructively measure the spatial distribution and concentration of multiple elements simultaneously over ...

Growing Protein Crystals with Distinct Dimensions Using Automated Crystallization Coupled with In Situ Dynamic Light Scattering

The automated crystallization device is a patented technique1 especially developed for monitoring protein crystallization experiments with the aim to precisely maneuver the nucleation and crystal growth towards desired sizes of protein crystals. The controlled crystallization is based on sample investigation with in situ Dynamic Light Scattering (DLS) while all visual changes in the droplet are monitored online with the help of a microscope coupled to a CCD camera, thus enabling a full investigation of the protein droplet during all stages of crystallization. The use of in situ DLS measurements throughout the entire experiment allows a precise identification of the highly supersaturated protein solution transitioning to a new phase &#8211; the formation of crystal nuclei. By identifying the protein nucleation stage, the crystallization can be optimized from large protein crystals to the production of protein microcrystals. The experimental protocol shows an interactive crystallization approach based on precise automated steps such as precipitant addition, water evaporation for inducing high supersaturation, and sample dilution for slowing induced homogeneous nucleation or reversing phase transitions.

Growing Protein Crystals with Distinct Dimensions Using Automated Crystallization Coupled with In Situ Dynamic Light Scattering

Here we present a protocol for controlled production of protein microcrystals. The process uses an automated device allowing controlled manipulation of several crystallization parameters. The protein crystallization is carried-out by controlled and automated addition of crystallization solutions while monitoring and investigating the radius distribution of particles in the crystallization droplet.

تنامي البلورات البروتينية مع أبعاد متميزة باستخدام الآلي تبلور مقرونا في الموقع الحيوي تشتت الضوء

The automated crystallization device is a patented technique1 especially developed for monitoring protein crystallization experiments with the aim to ...

Biochemistry

X-ray Powder Diffraction in Conservation Science: Towards Routine Crystal Structure Determination of Corrosion Products on Heritage Art Objects

The crystal structure determination and refinement process of corrosion products on historic art objects using laboratory high-resolution X-ray powder diffraction (XRPD) is presented in detail via two case studies.
The first material under investigation was sodium copper formate hydroxide oxide hydrate, Cu4Na4O(HCOO)8(OH)2&#8729;4H2O (sample 1) which forms on soda glass/copper alloy composite historic objects (e.g., enamels) in museum collections, exposed to formaldehyde and formic acid emitted from wooden storage cabinets, adhesives, etc. This degradation phenomenon has recently been characterized as &#34;glass induced metal corrosion&#34;.
For the second case study, thecotrichite, Ca3(CH3COO)3Cl(NO3)2&#8729;6H2O (sample 2), was chosen, which is an efflorescent salt forming needlelike crystallites on tiles and limestone objects which are stored in wooden cabinets and display cases. In this case, the wood acts as source for acetic acid which reacts with soluble chloride and nitrate salts from the artifact or its environment.
The knowledge of the geometrical structure helps conservation science to better understand production and decay reactions and to allow for full quantitative analysis in the frequent case of mixtures.

Modern high resolution X-ray powder diffraction (XRPD) in the laboratory is used as an efficient tool to determine crystal structures of long-known corrosion products on historic objects.

حيود الأشعة السينية مسحوق في علوم الحفظ: نحو روتيني البنية البلورية تحديد التآكل المنتجات على كائنات التراث الفن

The crystal structure determination and refinement process of corrosion products on historic art objects using laboratory high-resolution X-ray powder ...

High Pressure Single Crystal Diffraction at PX^2

In this report we describe detailed procedures for carrying out single crystal X-ray diffraction experiments with a diamond anvil cell (DAC) at the GSECARS 13-BM-C beamline at the Advanced Photon Source. The DAC program at 13-BM-C is part of the Partnership for Extreme Xtallography (PX^2) project. BX-90 type DACs with conical-type diamond anvils and backing plates are recommended for these experiments. The sample chamber should be loaded with noble gas to maintain a hydrostatic pressure environment. The sample is aligned to the rotation center of the diffraction goniometer. The MARCCD area detector is calibrated with a powder diffraction pattern from LaB6. The sample diffraction peaks are analyzed with the ATREX software program, and are then indexed with the RSV software program. RSV is used to refine the UB matrix of the single crystal, and with this information and the peak prediction function, more diffraction peaks can be located. Representative single crystal diffraction data from an omphacite (Ca0.51Na0.48)(Mg0.44Al0.44Fe2+0.14Fe3+0.02)Si2O6 sample were collected. Analysis of the data gave a monoclinic lattice with P2/n space group at 0.35 GPa, and the lattice parameters were found to be: a = 9.496 &#177;0.006 &#197;, b = 8.761 &#177;0.004 &#197;, c = 5.248 &#177;0.001 &#197;, &#946; = 105.06 &#177;0.03&#186;, &#945; = &#947; = 90&#186;.

In this report, we describe detailed procedures for carrying out single crystal X-ray diffraction experiments with a diamond anvil cell at the GSECARS 13-BM-C beamline at the Advanced Photon Source. ATREX and RSV programs are used to analyze the data.

ارتفاع الضغط واحد كريستال حيود في مقصف ^ 2

In this report we describe detailed procedures for carrying out single crystal X-ray diffraction experiments with a diamond anvil cell (DAC) at the ...

An All-in-one Sample Holder for Macromolecular X-ray Crystallography with Minimal Background Scattering

Macromolecular X-ray crystallography (MX) is the most prominent method to obtain high-resolution three-dimensional knowledge of biological macromolecules. A prerequisite for the method is that highly ordered crystalline specimen need to be grown from the macromolecule to be studied, which then need to be prepared for the diffraction experiment. This preparation procedure typically involves removal of the crystal from the solution, in which it was grown, soaking of the crystal in ligand solution or cryo-protectant solution and then immobilizing the crystal on a mount suitable for the experiment. A serious problem for this procedure is that macromolecular crystals are often mechanically unstable and rather fragile. Consequently, the handling of such fragile crystals can easily become a bottleneck in a structure determination attempt. Any mechanical force applied to such delicate crystals may disturb the regular packing of the molecules and may lead to a loss of diffraction power of the crystals. Here, we present a novel all-in-one sample holder, which has been developed in order to minimize the handling steps of crystals and hence to maximize the success rate of the structure determination experiment. The sample holder supports the setup of crystal drops by replacing the commonly used microscope cover slips. Further, it allows in-place crystal manipulation such as ligand soaking, cryo-protection and complex formation without any opening of the crystallization cavity and without crystal handling. Finally, the sample holder has been designed in order to enable the collection of in situ X-ray diffraction data at both, ambient and cryogenic temperature. By using this sample holder, the chances to damage the crystal on its way from crystallization to diffraction data collection are considerably reduced since direct crystal handling is no longer required.

A novel sample holder for macromolecular X-ray crystallography along with a suitable handling protocol is presented. The system allows crystal growth, crystal soaking and in situ diffraction data collection at both, ambient and cryogenic temperature without the need of any crystal manipulation or mounting.

حامل عينة الكل في واحد لبلورات الأشعة السينية الجزيئية مع الحد الأدنى من تشتت الخلفية

Macromolecular X-ray crystallography (MX) is the most prominent method to obtain high-resolution three-dimensional knowledge of biological macromolecules. ...

A Microfluidic Chip for ICPMS Sample Introduction

This protocol discusses the fabrication and usage of a disposable low cost microfluidic chip as sample introduction system for inductively coupled plasma mass spectrometry (ICPMS). The chip produces monodisperse aqueous sample droplets in perfluorohexane (PFH). Size and frequency of the aqueous droplets can be varied in the range of 40 to 60 &#181;m and from 90 to 7,000&#160;Hz, respectively. The droplets are ejected from the chip with a second flow of PFH and remain intact during the ejection. A custom-built desolvation system removes the PFH and transports the droplets into the ICPMS. Here, very stable signals with a narrow intensity distribution can be measured, showing the monodispersity of the droplets. We show that the introduction system can be used to quantitatively determine iron in single bovine red blood cells. In the future, the capabilities of the introduction device can easily be extended by the integration of additional microfluidic modules.

We present a discrete droplet sample introduction system for inductively coupled plasma mass spectrometry (ICPMS). It is based on a cheap and disposable microfluidic chip that generates highly monodisperse droplets in a size range of 40&#8722;60 &#181;m at frequencies from 90 to 7,000 Hz.

رقاقة ميكروفلويديك لICPMS مقدمة عينة

This protocol discusses the fabrication and usage of a disposable low cost microfluidic chip as sample introduction system for inductively coupled plasma ...

Bioengineering

Synchrotron X-ray Microdiffraction and Fluorescence Imaging of Mineral and Rock Samples

In this report, we describe a detailed procedure for acquiring and processing&#160;x-ray microfluorescence (&#956;XRF), and Laue and powder microdiffraction two-dimensional (2D) maps at beamline 12.3.2 of the Advanced Light Source (ALS), Lawrence Berkeley National Laboratory. Measurements can be performed on any sample that is less than 10 cm x 10 cm x 5 cm, with a flat exposed surface. The experimental geometry is calibrated using standard materials (elemental standards for XRF, and crystalline samples such as Si, quartz, or Al2O3 for diffraction). Samples are aligned to the focal point of the x-ray microbeam, and raster scans are performed, where each pixel of a map corresponds to one measurement, e.g., one XRF spectrum or one diffraction pattern. The data are then processed using the in-house developed software XMAS, which outputs text files, where each row corresponds to a pixel position. Representative data from moissanite and an olive snail shell are presented to demonstrate data quality, collection, and analysis strategies.

We describe a beamline setup meant to carry out rapid two-dimensional x-ray fluorescence and x-ray microdiffraction mapping of single crystal or powder samples using either Laue (polychromatic radiation) or powder (monochromatic radiation) diffraction. The resulting maps give information about strain, orientation, phase distribution, and plastic deformation.

السنكروتروني ميكروديفراكتيون الأشعة السينية والتصوير Fluorescence المعدنية وعينات من الصخور

In this report, we describe a detailed procedure for acquiring and processing&#160;x-ray microfluorescence (&#956;XRF), and Laue and powder ...

Engineering

Crystallization and Structural Determination of an Enzyme:Substrate Complex by Serial Crystallography in a Versatile Microfluidic Chip

The preparation of well diffracting crystals and their handling before their X-ray analysis are two critical steps of biocrystallographic studies. We describe a versatile microfluidic chip that enables the production of crystals by the efficient method of counter-diffusion. The convection-free environment provided by the microfluidic channels is ideal for crystal growth and useful to diffuse a substrate into the active site of the crystalline enzyme. Here we applied this approach to the CCA-adding enzyme of the psychrophilic bacterium Planococcus halocryophilus in the presented example. After crystallization and substrate diffusion/soaking, the crystal structure of the enzyme:substrate complex was determined at room temperature by serial crystallography and the analysis of multiple crystals directly inside the chip. The whole procedure preserves the genuine diffraction properties of the samples because it requires no crystal handling.

A versatile microfluidic device is described that enables the crystallization of an enzyme using the counter-diffusion method, the introduction of a substrate in the crystals by soaking, and the 3D structure determination of the enzyme:substrate complex by a serial analysis of crystals inside the chip at room temperature.

التبلور والتصميم الهيكلي للانزيم: مجمع الركيزة بواسطة البلورات التسلسلية في رقاقة Microfluidic متعددة الاستخدامات

The preparation of well diffracting crystals and their handling before their X-ray analysis are two critical steps of biocrystallographic studies. We ...

Crystallization of Proteins on Chip by Microdialysis for In Situ X-ray Diffraction Studies

This protocol describes the manufacturing of reproducible and inexpensive microfluidic devices covering the whole pipeline for crystallizing proteins on-chip with the dialysis method and allowing in situ single-crystal or serial crystallography experiments at room temperature. The protocol details the fabrication process of the microchips, the manipulation of the on-chip crystallization experiments and the treatment of the in situ collected X-ray diffraction data for the structural elucidation of the protein sample. The main feature of this microfabrication procedure lies on the integration of a commercially available, semipermeable regenerated cellulose dialysis membrane in between two layers of the chip. The molecular weight cut-off of the embedded membrane varies depending on the molecular weight of the macromolecule and the precipitants. The device exploits the advantages of microfluidic technology, such as the use of minute volumes of samples (&#60;1 &#181;L) and fine tuning over transport phenomena. The chip coupled them with the dialysis method, providing precise and reversible control over the crystallization process and can be used for investigating phase diagrams of proteins at the microliter scale. The device is patterned using a photocurable thiolene-based resin with soft imprint lithography on an optically transparent polymeric substrate. Moreover, the background scattering of the materials composing the microchips and generating background noise was evaluated rendering the chip compatible for in situ X-ray diffraction experiments. Once protein crystals are grown on-chip up to an adequate size and population uniformity, the microchips can be directly mounted in front of the X-ray beam with the aid of a 3D printed holder. This approach addresses the challenges rising from the use of cryoprotectants and manual harvesting in conventional protein crystallography experiments through an easy and inexpensive manner. Complete X-ray diffraction data sets from multiple, isomorphous lysozyme crystals grown on-chip were collected at room temperature for structure determination.

Crystallization of Proteins on Chip by Microdialysis for In Situ X-ray Diffraction Studies

This paper details the fabrication protocol of microfluidic chips developed for on-chip protein crystallization with the dialysis method and in situ X-ray diffraction experiments. The microfabrication process makes it possible to integrate a semipermeable regenerated cellulose dialysis membrane with any molecular weight cut-off, between two layers of the chip.

تبلور البروتينات على رقاقة عن طريق المجهر دراسات الحيود في الموقع بالأشعة السينية

This protocol describes the manufacturing of reproducible and inexpensive microfluidic devices covering the whole pipeline for crystallizing proteins ...

On-Chip Crystallization and Large-Scale Serial Diffraction at Room Temperature

Biochemical reactions and biological processes can be best understood by demonstrating how proteins transition among their functional states. Since cryogenic temperatures are non-physiological and may prevent, deter, or even alter protein structural dynamics, a robust method for routine X-ray diffraction experiments at room temperature is highly desirable. The crystal-on-crystal device and its accompanying hardware and software used in this protocol are designed to enable in situ X-ray diffraction at room temperature for protein crystals of different sizes without any sample manipulation. Here we present the protocols for the key steps from device assembly, on-chip crystallization, optical scanning, crystal recognition to X-ray shot planning and automated data collection. Since this platform requires no crystal harvesting nor any other sample manipulation, hundreds to thousands of protein crystals grown on chip can be introduced into an X-ray beam in a programmable and high-throughput manner.

This contribution describes how to set up protein crystallization on crystal-on-crystal devices and how to perform automated serial data collection at room temperature using the on-chip crystallization platform.

التبلور على الرقاقة والحيود التسلسلي واسع النطاق في درجة حرارة الغرفة

Biochemical reactions and biological processes can be best understood by demonstrating how proteins transition among their functional states. Since ...

رقائق موائع جزيئية لنثر الخفيفة الديناميكية في الموقع حيود الأشعة السينية كريستال و في الموقع لعلم البلورات المسلسل

Summary

Explore More Videos

PLAYLIST