AF es apoyada por la Fundación holandesa Tecnología STW, que es la división de ciencia aplicada de la NWO, y el Programa de Tecnología del Ministerio de Asuntos Económicos. (STW OTP 11114).

<img alt="Figura 1" fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/51847/51847fig1highres.jpg" width="500" /> Figura 1. Esquema que ilustra la configuración del microscopio CARS con el flujo a través de la configuración intrínseca de disolución. Esta cifra ha sido modificado de Fussell et al 13. 1. Inicio del sistema <ol><li> Encienda el 20 psec pulsada 1064 nm láser CARS y permitir que el láser se caliente (aproximadamente 1,5 horas). </li><li> Encienda la fuente de luz UV lámpara de deuterio y deje que se caliente (aprox. 10 min). </li><li> Abra el obturador de la fuente de luz UV lámpara de deuterio poniendo el interruptor del obturador para &quot;abrir&quot;. </li><li> Encienda el PC de control del microscopio y abrir el software de control del microscopio. </li><li> Encienda el espectrómetro UV PC y abra el software de control del espectrómetro. </li></ol> 2. MiConfiguración croscope <ol><li> Seleccione el objetivo del microscopio deseado. Utilice un objetivo 20X/0.5 NA para lograr los resultados que se presentan en este trabajo. </li><li> Establezca los filtros en la torreta juego de filtros para transmitir los láseres de excitación y de reflejar la señal CARS. Seleccionar un 775 nm de paso largo espejo dicroico y un filtro de paso de banda de 40 nm 650 nm para replicar los resultados que se muestran en este trabajo. </li><li> Coloque los filtros adecuados en frente del detector tubo fotomultiplicador (PMT) que transmiten la señal CARS y filtran la luz no deseada. Se filtra la luz con un filtro de paso corto nm 750 y un filtro de paso de banda de 40 nm 650 nm de reproducir los experimentos llevados a cabo en este trabajo. </li></ol> 3. Sistema de prueba <ol><li> Encienda la bomba peristáltica y la bomba de medio de disolución durante unos pocos minutos a través de la celda de flujo UV en forma de Z para borrar líquido anterior de la tubería. </li><li> Determinar el caudal de la bomba por pesada la cantidad de medio de disolución bombeado en 2 min. Ajuste de la bomba sin velocidadhasta que se alcanza la tasa de flujo deseada. Bombear el medio de disolución a una velocidad de flujo de 5 ml / min para lograr los resultados presentados en este trabajo. </li></ol> 4. Disolución UV Medición <ol><li> En el software de control del espectrómetro UV, haga clic en el menú &quot;Archivo&quot; y luego haga clic en &quot;Nueva medición absorbancia&quot; para abrir una ventana que enumera todos los espectrómetros disponibles. </li><li> Haga clic en el espectrómetro UV correcta y, a continuación, haga clic en &quot;Siguiente&quot; para abrir una ventana que muestra los parámetros de adquisición de datos. </li><li> Definir tanto el tiempo de integración y el promediado espectral. Elija un tiempo de integración de 150 ms con 200 promedios de replicar los resultados que se muestran en este trabajo. </li><li> Haga clic en el botón &quot;Siguiente&quot; para que aparezca la pantalla que se utiliza para registrar el espectro de referencia. </li><li> Haga clic en el botón que aparece como una bombilla amarilla para grabar un espectro de referencia. Bomba de medio de disolución continuamente durante esta medición. </li><li> Cierre la tapa de la fuente de luz UV lámpara de deuterio colocando el interruptor de &quot;cerrado&quot;. </li><li> Haga clic en el botón &quot;Siguiente&quot; para que aparezca la pantalla que se utiliza para registrar el espectro oscuro. </li><li> Haga clic en el botón que aparece como una bombilla gris para registrar un espectro oscuro. Bomba de medio de disolución continuamente durante esta medición. </li><li> Haga clic en el botón que dice &quot;Finalizar&quot; para iniciar las mediciones de absorbancia UV. </li></ol> 5. CARS Disolución Vídeo <ol><li> En los coches de control microscopio software clic en el botón que selecciona una medición &quot;XYT&quot;. </li><li> Haga clic en el cuadro desplegable y seleccione el tamaño de la imagen en píxeles. Seleccione un tamaño de imagen de 512 x 512 píxeles para reproducir las imágenes reportadas en este trabajo. </li><li> Arrastre el regulador de la velocidad de imagen ni a la &quot;rápida&quot;, la posición de &quot;lento&quot;, &quot;medio&quot; o. Utilice la rápida velocidad de exploración (1,12 segundos por imagen) para lograrlos resultados que se muestran en este trabajo. </li><li> Haga clic en las flechas etiquetadas &quot;zoom&quot; para ajustar el nivel de zoom. Seleccione zoom &quot;2x&quot; para replicar el nivel de zoom y el campo de visión (350 x 350 m) que se utiliza para estos resultados. </li><li> Haga clic en el cuadro desplegable y seleccione el objetivo utilizado. </li><li> Haga clic en el cuadro de entrada y escriba la cantidad de fotogramas requerido para el video disolución COCHES (dependiendo de la longitud del experimento). Llevar a cabo la disolución durante 15 min, registrando 900 marcos de reproducir los resultados que se muestran en este trabajo. </li></ol> 6. CARS Longitud de onda de sintonización <ol><li> Usando el oscilador paramétrico óptico (OPO) controlador de ajustar la configuración de la OPO tales como la temperatura, la posición piezoeléctrico, y la posición del filtro Lyot hasta que se alcance la salida de láser máxima a la frecuencia deseada de Raman. Sintonice el OPO a 2960 cm -1 para registrar los mismos resultados que los que se presentan en este artículo. </li></ol> 7. El experimento de disolución<ol><li> Coloque una tableta en el soporte de la muestra de la costumbre coches construidos fluyen celular, atornillar el soporte de muestra bien cerrada para evitar fugas. </li><li> Conecte la tubería a los coches de pila de flujo que conecta CARS fluyen célula al vaso que contiene el medio de disolución y la bomba peristáltica. </li><li> Coloque la celda de flujo CARS contiene una tableta en la platina del microscopio. </li><li> Comprobar que los coches flujo de células está conectado al medio vaso de precipitados de disolución, la bomba peristáltica, la celda de flujo UV en forma de Z y el recipiente de recogida de residuos. </li><li> Haga clic en el botón &quot;repeat XY&quot; para iniciar el análisis del sistema de microscopio en un modo de escaneo continuo. </li><li> Ajuste el enfoque del microscopio moviendo el objetivo hasta que la superficie de la tableta se encuentra en el campo de visión en la pantalla del ordenador de control de microscopio. </li><li> Haga clic en el control deslizante en el software de control del microscopio con la etiqueta &quot;PMT&quot;. Ajuste la sensibilidad del detector de aumento / disminución de voltaje PMT hastauna imagen satisfactoria (ni demasiado oscuro ni saturada) es visible en la pantalla. NOTA: Tenga cuidado de no sobrecargar el PMT mediante el uso de alta tensión. Para este trabajo, se utilizó un voltaje PMT alrededor de 600 V, pero esto puede variar dependiendo de la PMT utilizado. </li><li> Haga clic en &quot;Stop&quot; en el software de control del microscopio para detener la exploración continua. </li><li> Al mismo tiempo (o tan cerca como sea posible) comenzar a bombear medio de disolución, comenzar a grabar un solo escaneo XYT, y comenzar a recoger absorbancia espectros UV. </li><li> Durante el experimento de disolución, controlar la grabación de vídeo y ajustar manualmente el enfoque del microscopio para asegurar la tableta está continuamente en foco. </li></ol> 8. Publicar Disolución <ol><li> Parar la bomba peristáltica apagándolo. </li><li> Haga clic en el menú &quot;Archivo&quot; y luego haga clic en &quot;Guardar como de vídeo&quot; en el software de control de microscopio para guardar el escaneo XYT como un video. </li><li> Haga clic en el menú &quot;Archivo&quot;, luego haga clic en &quot;Guardar &quot;y luego haga clic en&quot; Stop Exportar &quot;en el software de control del espectrómetro para detener la recogida de los espectros de absorción UV. </li><li> Eliminar CARS flujo de células de la platina del microscopio y saque la tableta de la celda de flujo COCHES. </li><li> Lávese las CARS fluyen celular utilizando agua y etanol, y luego se secan utilizando un pañuelo de papel. </li></ol>

<ol>
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T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Label-Free+Cellular+Imaging+by+Broadband+Coherent+Anti-Stokes+Raman+Scattering+Microscopy.">Label-Free Cellular Imaging by Broadband Coherent Anti-Stokes Raman Scattering Microscopy.</a> Biophys. J. 99, 2695-2704 (2010).</li><li>Kang, 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=In+Situ+Visualization+of+Paclitaxel+Distribution+and+Release+by+Coherent+Anti-Stokes+Raman+Scattering+Microscopy.">In Situ Visualization of Paclitaxel Distribution and Release by Coherent Anti-Stokes Raman Scattering Microscopy.</a> Anal. Chem. 78, 8036-8043 (2006).</li><li>Kang, E., Robinson, J., Park, K., Cheng, J. -. X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Paclitaxel+distribution+in+poly(ethylene+glycol)/poly(lactide-co-glycolic+acid)+blends+and+its+release+visualized+by+coherent+anti-Stokes+Raman+scattering+microscopy.">Paclitaxel distribution in poly(ethylene glycol)/poly(lactide-co-glycolic acid) blends and its release visualized by coherent anti-Stokes Raman scattering microscopy.</a> J. Controlled Release. 122, 261-268 (2007).</li><li>Kang, 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=Application+of+coherent+anti-stokes+Raman+scattering+microscopy+to+image+the+changes+in+a+paclitaxel-poly(styrene-b-isobutylene-b-styrene)+matrix+pre-+and+post-drug+elution.">Application of coherent anti-stokes Raman scattering microscopy to image the changes in a paclitaxel-poly(styrene-b-isobutylene-b-styrene) matrix pre- and post-drug elution.</a> Journal of Biomedical Materials Research Part A. 87A, 913-920 (2008).</li><li>Jurna, 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=Coherent+anti-Stokes+Raman+scattering+microscopy+to+monitor+drug+dissolution+in+different+oral+pharmaceutical+tablets.">Coherent anti-Stokes Raman scattering microscopy to monitor drug dissolution in different oral pharmaceutical tablets.</a> Journal of Innovative Optical Health Sciences. 2, 37-43 (2009).</li><li>Windbergs, 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=Chemical+Imaging+of+Oral+Solid+Dosage+Forms+and+Changes+upon+Dissolution+Using+Coherent+Anti-Stokes+Raman+Scattering+Microscopy.">Chemical Imaging of Oral Solid Dosage Forms and Changes upon Dissolution Using Coherent Anti-Stokes Raman Scattering Microscopy.</a> Anal. Chem. 81, 2085-2091 (2009).</li><li>Fussell, A., Garbacik, E., Offerhaus, H., Kleinebudde, P., Strachan, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+situ+dissolution+analysis+using+coherent+anti-Stokes+Raman+scattering+(CARS)+and+hyperspectral+CARS+microscopy.">In situ dissolution analysis using coherent anti-Stokes Raman scattering (CARS) and hyperspectral CARS microscopy.</a> European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics. 85, 1141-1147 (2013).</li><li>Lua, Y. -. Y., Cao, X., Rohrs, B. R., Aldrich, D. 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Los autores declaran que no tienen intereses financieros en competencia.

When performing CARS microscopic dissolution experiments there are a few critical aspects that need to be monitored during the experiment. Firstly, introducing the dissolution medium to the CARS flow cell causes the focus to move. This means that the image is immediately lost and it takes a few microns of objective adjustment to find the surface again. Secondly, there is risk of liquid leakage from the CARS flow cell if the glass cover breaks during the experiment. This can potentially cause liquid damage to the optics, so it is important to listen for any cracking sound that could mean the glass has broken. Finally, there is also a small chance that the piping can become blocked due to particulate matter in the system during the experiment, this can be seen as a sudden unusual change in the UV spectra and also through periodically checking the flow during the experiment.
Particulate blockage of the piping is mainly an issue with tablets that have been designed to disintegrate during dissolution. This is one of the limitations for this technique as this system requires the surface of the tablet to remain intact throughout the dissolution to allow imaging. In addition to disintegrating tablets, it is currently not possible to image tablets that are designed to swell during dissolution as this can lead to breakage of the CARS flow cell.
Imaging tablets during dissolution provides a greater understanding of what is occurring on the surface of a dissolving tablet. Conventional pharmaceutical dissolution methods focus only on the drug content dissolved in the dissolution medium which can identify whether the tablet passes or fails the required standard. However, in the case of a failed test it is difficult to determine what caused the failure. The case of a failed dissolution test is potentially where in situ dissolution analysis using CARS microscopy can provide answers.
Future applications for in situ dissolution analysis using CARS microscopy could include investigations using more complicated tablets containing more than one drug or excipient, in particular non-swelling sustained or controlled release dosage forms during formulation development. Additionally, it could be possible to investigate samples using biorelevant dissolution media creating conditions more closely related to in vivo. 
In conclusion, this work shows that CARS microscopy is capable of rapid chemically specific imaging based on Raman vibrational frequencies allowing selective imaging of the drug in a tablet containing both drug and excipient. Additionally, CARS microscopy combined with inline UV absorption spectroscopy is a powerful tool capable of monitoring the surface of tablets undergoing dissolution and correlating surface changes seen using CARS with changes in dissolution rate.

Durante el desarrollo de formas farmacéuticas orales tales como comprimidos y cápsulas hay un fuerte énfasis en las pruebas de disolución. Se requieren formas de dosificación orales para disolver antes de que puedan ser absorbidos para la eficacia terapéutica. Los medicamentos poco solubles generalmente tienen problemas alcanzando una concentración adecuada que hace que las pruebas de disolución particularmente importante 1. Métodos de disolución de la farmacopea son los más utilizados para el análisis de la disolución. En la mayoría de los casos esto requiere la preparación de la droga en forma de tabletas o cápsula que se coloca luego en un vaso de precipitados de fluir medio de disolución. La concentración de fármaco disuelto se determina entonces mediante el análisis de muestras del medio de disolución usando una técnica espectroscópica estándar tales como espectroscopía de absorción UV 2. Estos métodos de disolución farmacéutica tradicionales no proporcionan ningún análisis directo de la muestra o cualquier cambio que pudiera estar ocurriendo en la superficie de disolución de la forma farmacéutica.El análisis directo de la muestra durante la disolución puede dar más información acerca de la forma de dosificación de disolución y potencialmente identificar los problemas que causa el fracaso ensayo de disolución. El análisis directo de la disolución de formas de dosificación requiere el uso de técnicas de análisis in situ en la que son capaces de vigilar el proceso de disolución. Para grabar in situ durante la disolución de la técnica analítica no debe ser influenciada por la presencia del medio de disolución y la técnica necesita una alta resolución temporal para medir de forma fiable cambios en la forma de dosificación de disolución en el orden de segundos. Espectroscopía de reflectancia total atenuada UV ha demostrado ser adecuado para medir cambios durante la disolución, pero carece de la resolución espacial proporcionada por técnicas de imagen 3. Técnicas de imagen farmacéutica tradicionales como la microscopía electrónica de barrido (SEM), y el mapeo Raman espontánea ambos tienen factores que impiden su uso en la limitaciónsitu para la disolución. Proyección de imagen SEM es una técnica de imagen de alta resolución rápida capaz de visualizar la superficie de formas de dosificación farmacéuticas. Sin embargo, las imágenes de SEM se realiza generalmente bajo condiciones de vacío y requiere recubrimiento de la muestra lo que es inadecuado para la formación de imágenes en la disolución in situ. Espectroscopía Raman espontánea de fibra acoplado combinado con un flujo a través de la célula y la espectroscopia de absorción de flujo a través de los rayos UV, se ha realizado para supervisar varios sistemas de fármacos in situ durante la disolución, incluyendo teofilina 4, carbamazepina, indometacina y 5. Espectroscopia Raman fue capaz de identificar los cambios superficiales que ocurren durante la disolución, pero no dio ninguna información espacial sobre dónde se estaban produciendo los cambios en la superficie. Mapeo Raman espontánea utiliza los espectros de Raman y proporciona información espacial sobre la superficie de la muestra, pero toma de imágenes en el orden de minutos a horas dependiendo de área de la imagen, haciendoinadecuado para imágenes en disolución situ. Anti-Stokes Raman (CARS) microscopía coherente es una técnica de imagen rápida y en combinación con la espectroscopia de absorción UV en línea, que ha permitido desarrollar una técnica capaz de disolución en el análisis in situ. CARS microscopía proporciona una rápida formación de imágenes químicamente selectivo que no está influenciada por la presencia de medio de disolución por lo que es una técnica adecuada para el análisis en disolución in situ. Técnicas de los coches se dividen a grandes rasgos en dos grupos en función de la duración del pulso de los láseres; uno de ellos CARS banda estrecha (picosegundos láseres pulsados), y los otros coches de banda ancha son (láseres pulsados ​​de femtosegundos). Un sistema típico microscopio CARS consta de dos fuentes de láser de impulsos y un microscopio invertido. Para producir una señal CARS, uno de los láseres pulsados ​​necesita ser sintonizable de modo que hay una diferencia de frecuencia entre los dos láseres que empareja una vibración de Raman. Además,se requieren los dos láseres para solapar en el espacio (espacial) y el tiempo (temporal), con impulsos de ambos láseres que llegan a la misma zona de la muestra al mismo tiempo. Como vibraciones Raman son específicos químicamente y la señal CARS sólo se genera dentro del volumen focal del microscopio, la microscopía CARS es capaz de formación de imágenes químicamente selectivo con una resolución de hasta el límite de difracción. Banda estrecha CARS microscopía utilizando un único modo vibracional Raman permite obtener imágenes sobre 100 veces más rápido en comparación con las técnicas de mapeo Raman espontánea 6. COCHES Broadband imágenes de microscopía en un rango espectral más amplia (600-3,200 cm -1 vs ~ 4 cm-1), pero tiene una menor resolución espectral (alrededor de 10 cm -1 vs ~ 4 cm -1) y más lenta la velocidad de imagen (50 ms / pixel vs ~ 5 microsegundos / pixel) en comparación con la microscopía CARS banda estrecha 7. Banda estrecha CARS microscopía se ha utilizado para la imagen drug liberación de algunos sistemas farmacéuticos. En el área de las formulaciones farmacéuticas, Kang et al. 8-10 películas poliméricas cargadas con el fármaco de imágenes. Inicialmente se tomó imágenes de la distribución del fármaco cargado, que fue seguido por formación de imágenes de la liberación del fármaco desde un medio de disolución estática. Jurna et al. 11 y Windbergs et al. 12 Yendo un paso más allá y va a examinar en primer lugar la distribución de la teofilina en las formas de dosificación de lípidos, seguido de imágenes de la disolución del fármaco utilizando un medio de disolución dinámica. Hemos desarrollado un nuevo método analítico para monitorear simultáneamente cambios en la superficie sobre la tableta se someten a la disolución con los coches de banda estrecha microscopía durante la grabación de la concentración de fármaco disuelto con espectroscopia de absorción UV. Se ilustra el uso de este método de formación de imágenes comprimidos que contienen el fármaco modelo teofilina combinada con etil celulosa de someterse a la disolución con agua como medio de disolución.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="827">
	<tbody>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:219px;">Name of the Material/Equipment</td>
			<td style="width:139px;">Company</td>
			<td style="width:99px;">Catlog number</td>
			<td style="width:189px;">Comments/Description</td>
			<td style="width:183px;">Website</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Paladin 1064nm laser</td>
			<td>Coherent&#160;</td>
			<td>N/A</td>
			<td>Prototype model not for sale</td>
			<td><a href="http://www.coherent.com/">http://www.coherent.com/</a></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Levante Emerald Optical parametric oscillator</td>
			<td>APE Berlin</td>
			<td>N/A</td>
			<td></td>
			<td><a href="http://www.ape-berlin.de/en/products/levante/levante-emerald-opo#block-views-products-block-1">http://www.ape-berlin.de/en/products/levante/levante-emerald-opo#block-views-products-block-1</a></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">IX 71 Microscope</td>
			<td>Olympus</td>
			<td>N/A</td>
			<td></td>
			<td><a href="http://www.olympusamerica.com/seg_section/product.asp?product=1023">http://www.olympusamerica.com/seg_section/product.asp?product=1023</a></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Fluoview 300 scanning unit</td>
			<td>Olympus</td>
			<td>N/A</td>
			<td></td>
			<td>http://www.olympusamerica.com/seg_section/seg_product_print.asp?product=133</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Photon multiplier tube R3896</td>
			<td>Hamamatsu</td>
			<td>N/A</td>
			<td></td>
			<td><a href="https://www.hamamatsu.com/jp/en/R3896.html">https://www.hamamatsu.com/jp/en/R3896.html</a></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Free standing optics / filters</td>
			<td>Thorlabs and Chroma</td>
			<td>N/A</td>
			<td></td>
			<td><a href="http://www.chroma.com/">http://www.chroma.com/</a></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;"></td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td><a href="http://www.thorlabs.de/index.cfm?">http://www.thorlabs.de/index.cfm?</a></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Reglo peristaltic pump</td>
			<td>ISMATEC</td>
			<td>N/A</td>
			<td></td>
			<td><a href="http://www.ismatec.com/int_e/pumps/t_reglo/reglo.htm">http://www.ismatec.com/int_e/pumps/t_reglo/reglo.htm</a></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">USB2000+ spectrometer</td>
			<td>Ocean Optics</td>
			<td>N/A</td>
			<td></td>
			<td><a href="http://www.oceanoptics.com/products/usb2000+.asp">http://www.oceanoptics.com/products/usb2000+.asp</a></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">DT-MINI-2-GS light source</td>
			<td>Ocean Optics</td>
			<td>N/A</td>
			<td></td>
			<td><a href="http://www.oceanoptics.com/Products/dtmini.asp">http://www.oceanoptics.com/Products/dtmini.asp</a></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">FIA-Z-SMA-TEF Z shaped flow cell</td>
			<td>Ocean Optics</td>
			<td>N/A</td>
			<td></td>
			<td><a href="http://www.oceanoptics.com/Products/fiazsmaflowcells.asp">http://www.oceanoptics.com/Products/fiazsmaflowcells.asp</a></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">QP400-2-SR-BX optical fiber</td>
			<td>Ocean Optics</td>
			<td>N/A</td>
			<td></td>
			<td><a href="http://www.oceanoptics.com/Products/premgradesol.asp">http://www.oceanoptics.com/Products/premgradesol.asp</a></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Plastic piping</td>
			<td>ISMATEC</td>
			<td>N/A</td>
			<td></td>
			<td><a href="http://www.ismatec.com/int_e/tubing/misc/tubing_home.htm">http://www.ismatec.com/int_e/tubing/misc/tubing_home.htm&#160;</a></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">CARS dissolution tablet flow cell</td>
			<td>N/A</td>
			<td>N/A</td>
			<td colspan="2">Homebuilt at university - designed to hold 12mm diameter, 3mm thick tablets. The flowcell has a channel depth of around 0.5mm.</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Glass beakers</td>
			<td>VWR</td>
			<td>D108980</td>
			<td></td>
			<td><a href="https://us.vwr.com/store/catalog/product.jsp?product_id=4537423">https://us.vwr.com/store/catalog/product.jsp?product_id=4537423</a></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Theophylline anhydrate</td>
			<td>BASF</td>
			<td>30058079</td>
			<td></td>
			<td><a href="http://www.basf.com/group/corporate/en/brand/THEOPHYLLINE">http://www.basf.com/group/corporate/en/brand/THEOPHYLLINE</a></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">ethylcellulose</td>
			<td>Colorcon</td>
			<td>N/A</td>
			<td></td>
			<td><a href="http://www.colorcon.com/products-formulation/all-products/film-coatings/sustained-release/ethocel">http://www.colorcon.com/products-formulation/all-products/film-coatings/sustained-release/ethocel&#160;</a></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

coherent anti-stokes raman scattering (cars) microscopy visualizes pharmaceutical tablets during dissolution

Ensayos de disolución farmacéuticas tradicionales determinan la cantidad de fármaco disuelto en el tiempo mediante la medición de contenido de fármaco en el medio de disolución. Este método proporciona poca información directa sobre lo que ocurre en la superficie de la tableta de disolución. Como la composición de la superficie de la tableta y la estructura pueden cambiar durante la disolución, es esencial para su seguimiento durante la prueba de disolución. En este trabajo de microscopía coherente dispersión anti-Stokes Raman se utiliza para la imagen de la superficie de las tabletas durante la disolución, mientras que la espectroscopia de absorción de rayos UV está proporcionando simultáneamente análisis en línea de la concentración de fármaco disuelto para las tabletas que contienen una mezcla de 50% de anhidrato de teofilina y etilcelulosa. Las mediciones mostraron que en CARS in situ microscopía es capaz de formación de imágenes selectivamente teofilina en presencia de acetato de celulosa. Además, el anhidrato de la teofilina convierte en monohidrato de teofilina durante la disolución, con grito forma de agujaStals que crece en la superficie del comprimido durante la disolución. La conversión de la teofilina anhidrato de monohidrato, combinado con la exposición reducida del fármaco al medio de disolución que fluye dio lugar a velocidades de disolución disminuyó. Nuestros resultados muestran que en CARS in situ microscopía combina con espectroscopia de absorción UV en línea es capaz de supervisar la disolución de la tableta farmacéutica y correlacionar cambios en la superficie con los cambios en la velocidad de disolución.

En el análisis de la disolución in situ utilizando microscopía CARS se llevó a cabo en comprimidos (12 mm de diámetro, de cara plana) que contienen una mezcla 50:50 del modelo anhidrato fármaco teofilina y etilcelulosa con agua destilada bombeado a 5 ml / min como medio de disolución. CARS imágenes (512 x 512 píxeles) se recogieron cada 1,12 segundos a la frecuencia de vibración de Raman 2960 cm -1 que es selectivo para el contenido de teofilina en la tableta para la duración del experimento de disolución. Figura 2 muestra una selección de los fotogramas de vídeo de disolución. Al comienzo de la disolución (Figura 2, el tiempo de 0 segundos) hay áreas de color verde que muestra el contenido de la teofilina de la tableta y también hay zonas oscuras donde sólo hay acetato de celulosa presente en la superficie de la tableta. En las zonas oscuras en la superficie de la tableta es posible ver ligeramente el contenido de etil celulosa. Esto es porque se ha informado de que cellulo acetatosí tiene Raman frecuencias vibratorias con máximos en torno a 2930 y 2975 cm -1 14. Después de aproximadamente 60 segundos no parece ser el comienzo de la teofilina monohidrato de crecimiento de cristales en la superficie que se puede ver en forma de cristales en forma de agujas estrechas creciente hacia el exterior a partir de al menos un núcleo de cristal en el centro de la trama (Figura 2, el tiempo de 60 seg) . El crecimiento de cristales de monohidrato puede ser mucho ve más claramente después de 130 segundos (Figura 2, el tiempo de 130 seg). Además, en el punto de 130 segundos de tiempo se puede ver que el cristal monohidrato no se ha extendido completamente a través de la superficie de la tableta. Parece como si la presencia de las regiones de celulosa etil ha bloqueado físicamente el alargamiento de las agujas monohidrato. Después de 250 segundos, se puede observar que el monohidrato de cobertura de la superficie no es tan prominente que sugiere que los cristales de monohidrato se sí mismos empezando a disolver. Figura 2. Marcos de CARS vídeo disolución. Imágenes seleccionadas CARS (2960 cm -1) de un video de la disolución durante un anhidrato teofilina con la tableta de etil celulosa. La imagen de 0 segundos se graba a un área de la muestra, mientras que los 60, 130 y 250 seg imágenes se graban a otra área de la muestra. El vídeo CARS está disponible como información complementaria. La barra de escala es de 50 micras. Espectroscopia ultravioleta (UV) es una forma de espectroscopia de absorción usando luz UV como la fuente de excitación. Medidas de espectroscopia UV de electrones transiciones desde el estado fundamental a un estado excitado 15. La teofilina tiene un pico amplio centrado alrededor de 270 nm, mientras que etilcelulosa es prácticamente insoluble en el medio de disolución por lo que no se espera que contribuya a la espectro de UV registrado. Análisis de la disomedio lución utilizando la celda de flujo UV en forma de z-línea nos permite determinar cuantitativamente la cantidad de fármaco disuelto durante la disolución. Figura 3 muestra el perfil de UV de disolución para la disolución de la teofilina anhidrato con la tableta de etil celulosa. El perfil de disolución UV (Figura 3) muestra que la disolución de teofilina anhidra comienza alcanzar rápidamente una concentración máxima de alrededor de 90 mg / ml en 120 s; después de este punto de tiempo de la velocidad de disolución comienza a disminuir. La disminución en la velocidad de disolución puede ser debido a la presencia del monohidrato de teofilina (solubilidad 6 mg / ml a 25 ° C) 16 cristales en la superficie que son menos soluble que el anhidrato de teofilina (solubilidad de 12 mg / ml a 25 ° C 16 ) y se ve claramente en el video CARS disolución (Figura 2) en este punto del tiempo. La velocidad de disolución reduciendo gradualmente podría también ser explicada parcialmente breducción ya en la exposición a la teofilina medio que fluye. Esta reducción se produce debido a etil celulosa es prácticamente insoluble en agua, así como la teofilina se disuelve la celulosa de etilo restante impide la exposición teofilina al medio de disolución. <img alt="Figura 3" fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/51847/51847fig3highres.jpg" width="500" /> Figura 3. Perfil de disolución UV. Concentración vs gráfico de tiempo para un anhidrato teofilina combinada con la tableta de etilcelulosa que muestra la concentración de teofilina en el medio de disolución durante el experimento de disolución.

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Coherent anti-Stokes Raman Scattering CARS Microscopy Visualizes Pharmaceutical Tablets During Dissolution

Anti-Stokes dispersión Raman (CARS) microscopía coherente se combina con una configuración de disolución de flujo a través intrínseca para permitir in situ y visualización en tiempo real de la superficie de comprimidos farmacéuticos sometidos a la disolución. Utilizando esta configuración a la medida, es posible correlacionar COCHES vídeos con perfiles de disolución de fármacos grabados mediante espectroscopía de absorción UV inline.

Coherent anti-Stokes Raman Scattering (CARS) Microscopía visualiza Tablets Farmacéuticos durante la disolución

Traditional pharmaceutical dissolution tests determine the amount of drug dissolved over time by measuring drug content in the dissolution medium. This ...

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Research

JoVE Journal

Engineering

Coherent anti-Stokes Raman Scattering (CARS) Microscopy Visualizes Pharmaceutical Tablets During Dissolution

18.0K vistas.  University of Twente.  Anti-Stokes dispersión Raman (CARS) microscopía coherente se combina con una configuración de disolución de flujo a través intrínseca para permitir in situ y visualización en tiempo real de la superficie de comprimidos farmacéuticos sometidos a la disolución. Utilizando esta configuración a la medida, es posible correlacionar COCHES vídeos con perfiles de disolución de fármacos grabados mediante espectroscopía de absorción UV inline. 

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Measuring Spatially- and Directionally-varying Light Scattering from Biological Material

Light interacts with an organism's integument on a variety of spatial scales. For example in an iridescent bird: nano-scale structures produce color; the milli-scale structure of barbs and barbules largely determines the directional pattern of reflected light; and through the macro-scale spatial structure of overlapping, curved feathers, these directional effects create the visual texture. Milli-scale and macro-scale effects determine where on the organism's body, and from what viewpoints and under what illumination, the iridescent colors are seen. Thus, the highly directional flash of brilliant color from the iridescent throat of a hummingbird is inadequately explained by its nano-scale structure alone and questions remain. From a given observation point, which milli-scale elements of the feather are oriented to reflect strongly? Do some species produce broader "windows" for observation of iridescence than others? These and similar questions may be asked about any organisms that have evolved a particular surface appearance for signaling, camouflage, or other reasons.
In order to study the directional patterns of light scattering from feathers, and their relationship to the bird's milli-scale morphology, we developed a protocol for measuring light scattered from biological materials using many high-resolution photographs taken with varying illumination and viewing directions. Since we measure scattered light as a function of direction, we can observe the characteristic features in the directional distribution of light scattered from that particular feather, and because barbs and barbules are resolved in our images, we can clearly attribute the directional features to these different milli-scale structures. Keeping the specimen intact preserves the gross-scale scattering behavior seen in nature. The method described here presents a generalized protocol for analyzing spatially- and directionally-varying light scattering from complex biological materials at multiple structural scales.

We present a non-destructive method for sampling spatial variation in the direction of light scattered from structurally complex materials. By keeping the material intact, we preserve gross-scale scattering behavior, while concurrently capturing fine-scale directional contributions with high-resolution imaging. Results are visualized in software at biologically-relevant positions and scales.

Medición espacialmente y direccionalmente variable dispersión de luz de material biológico

Light interacts with an organism's integument on a variety of spatial scales. For example in an iridescent bird: nano-scale structures produce color; the ...

Investigación

Ingeniería

Surface Enhanced Raman Spectroscopy Detection of Biomolecules Using EBL Fabricated Nanostructured Substrates

Fabrication and characterization of conjugate nano-biological systems interfacing metallic nanostructures on solid supports with immobilized biomolecules is reported. The entire sequence of relevant experimental steps is described, involving the fabrication of nanostructured substrates using electron beam lithography, immobilization of biomolecules on the substrates, and their characterization utilizing surface-enhanced Raman spectroscopy (SERS). Three different designs of nano-biological systems are employed, including protein A, glucose binding protein, and a dopamine binding DNA aptamer. In the latter two cases, the binding of respective ligands, D-glucose and dopamine, is also included. The three kinds of biomolecules are immobilized on nanostructured substrates by different methods, and the results of SERS imaging are reported. The capabilities of SERS to detect vibrational modes from surface-immobilized proteins, as well as to capture the protein-ligand and aptamer-ligand binding are demonstrated. The results also illustrate the influence of the surface nanostructure geometry, biomolecules immobilization strategy, Raman activity of the molecules and presence or absence of the ligand binding on the SERS spectra acquired.

We describe the fabrication and characterization of nano-biological systems interfacing nanostructured substrates with immobilized proteins and aptamers. The relevant experimental steps involving lithographic fabrication of nanostructured substrates, bio-functionalization, and surface-enhanced Raman spectroscopy (SERS) characterization, are reported. SERS detection of surface-immobilized proteins, and probing of protein-ligand and aptamer-ligand binding is demonstrated.

Surface Enhanced Raman Spectroscopy detección de biomoléculas mediante EBL Fabricados Nanoestructurados Sustratos

Fabrication and characterization of conjugate nano-biological systems interfacing metallic nanostructures on solid supports with immobilized biomolecules ...

Characterization of Nanocrystal Size Distribution using Raman Spectroscopy with a Multi-particle Phonon Confinement Model

Analysis of the size distribution of nanocrystals is a critical requirement for the processing and optimization of their size-dependent properties. The common techniques used for the size analysis are transmission electron microscopy (TEM), X-ray diffraction (XRD) and photoluminescence spectroscopy (PL). These techniques, however, are not suitable for analyzing the nanocrystal size distribution in a fast, non-destructive and a reliable manner at the same time. Our aim in this work is to demonstrate that size distribution of semiconductor nanocrystals that are subject to size-dependent phonon confinement effects, can be quantitatively estimated in a non-destructive, fast and reliable manner using Raman spectroscopy. Moreover, mixed size distributions can be separately probed, and their respective volumetric ratios can be estimated using this technique. In order to analyze the size distribution, we have formulized an analytical expression of one-particle PCM and projected it onto a generic distribution function that will represent the size distribution of analyzed nanocrystal. As a model experiment, we have analyzed the size distribution of free-standing silicon nanocrystals (Si-NCs) with multi-modal size distributions. The estimated size distributions are in excellent agreement with TEM and PL results, revealing the reliability of our model.

We demonstrate how to determine the size distribution of semiconductor nanocrystals in a quantitative manner using Raman spectroscopy employing an analytically defined multi-particle phonon confinement model. Results obtained are in excellent agreement with the other size analysis techniques like transmission electron microscopy and photoluminescence spectroscopy.

Caracterización de Nanocristal distribución por tamaño utilizando espectroscopia Raman con un multi-partícula Phonon Confinamiento Modelo

Analysis of the size distribution of nanocrystals is a critical requirement for the processing and optimization of their size-dependent properties. The ...

Measurement of Scattering Nonlinearities from a Single Plasmonic Nanoparticle

Plasmonics, which are based on the collective oscillation of electrons due to light excitation, involve strongly enhanced local electric fields and thus have potential applications in nonlinear optics, which requires extraordinary optical intensity. One of the most studied nonlinearities in plasmonics is nonlinear absorption, including saturation and reverse saturation behaviors. Although scattering and absorption in nanoparticles are closely correlated by the Mie theory, there has been no report of nonlinearities in plasmonic scattering until very recently. 
Last year, not only saturation, but also reverse saturation of scattering in an isolated plasmonic particle was demonstrated for the first time. The results showed that saturable scattering exhibits clear wavelength dependence, which seems to be directly linked to the localized surface plasmon resonance (LSPR). Combined with the intensity-dependent measurements, the results suggest the possibility of a common mechanism underlying the nonlinear behaviors of scattering and absorption. These nonlinearities of scattering from a single gold nanosphere (GNS) are widely applicable, including in super-resolution microscopy and optical switches. 
In this paper, it is described in detail how to measure nonlinearity of scattering in a single GNP and how to employ the super-resolution technique to enhance the optical imaging resolution based on saturable scattering. This discovery features the first super-resolution microscopy based on nonlinear scattering, which is a novel non-bleaching contrast method that can achieve a resolution as low as l/8 and will potentially be useful in biomedicine and material studies.

Saturable and reverse saturable scattering were discovered in isolated plasmonic particles and adopted as a novel non-bleaching contrast method in super-resolution microscopy. Here the experimental procedures of detecting and extracting nonlinear scattering are explained in detail, as well as how to enhance resolution with the aid of saturated excitation microscopy.

La medición de la dispersión no linealidades de una nanopartícula Individual plasmónicas

Plasmonics, which are based on the collective oscillation of electrons due to light excitation, involve strongly enhanced local electric fields and thus ...

Resonance Raman Spectroscopy of Extreme Nanowires and Other 1D Systems

This paper briefly describes how nanowires with diameters corresponding to 1 to 5 atoms can be produced by melting a range of inorganic solids in the presence of carbon nanotubes. These nanowires are extreme in the sense that they are the limit of miniaturization of nanowires and their behavior is not always a simple extrapolation of the behavior of larger nanowires as their diameter decreases. The paper then describes the methods required to obtain Raman spectra from extreme nanowires and the fact that due to the van Hove singularities that 1D systems exhibit in their optical density of states, that determining the correct choice of photon excitation energy is critical. It describes the techniques required to determine the photon energy dependence of the resonances observed in Raman spectroscopy of 1D systems and in particular how to obtain measurements of Raman cross-sections with better than 8% noise and measure the variation in the resonance as a function of sample temperature. The paper describes the importance of ensuring that the Raman scattering is linearly proportional to the intensity of the laser excitation intensity. It also describes how to use the polarization dependence of the Raman scattering to separate Raman scattering of the encapsulated 1D systems from those of other extraneous components in any sample.

The paper describes a method for producing extreme nanowires by melt infiltration into carbon nanotubes and how 1D systems may be characterized and investigated using Resonance Raman Spectroscopy to determine vibrational and optical excitation energies.

Resonancia Raman Spectroscopy de nanocables de riesgo y otros sistemas 1D

This paper briefly describes how nanowires with diameters corresponding to 1 to 5 atoms can be produced by melting a range of inorganic solids in the ...

Stimulated Stokes and Antistokes Raman Scattering in Microspherical Whispering Gallery Mode Resonators

Dielectric microspheres can confine light and sound for a length of time through high quality factor whispering gallery modes (WGM). Glass microspheres can be thought as a store of energy with a huge variety of applications: compact laser sources, highly sensitive biochemical sensors and nonlinear phenomena. A protocol for the fabrication of both the microspheres and coupling system is given. The couplers described here are tapered fibers. Efficient generation of nonlinear phenomena related to third order optical non-linear susceptibility &#935;(3) interactions in triply resonant silica microspheres is presented in this paper. The interactions here reported are: Stimulated Raman Scattering (SRS), and four wave mixing processes comprising Stimulated Anti-stokes Raman Scattering (SARS). A proof of the cavity-enhanced phenomenon is given by the lack of correlation among the pump, signal and idler: a resonant mode has to exist in order to obtain the pair of signal and idler. In the case of hyperparametric oscillations (four wave mixing and stimulated anti-stokes Raman scattering), the modes must fulfill the energy and momentum conservation and, last but not least, have a good spatial overlap.

Efficient generation of nonlinear phenomena related to third order optical non-linear susceptibility &#935;(3) interactions in triply resonant silica microspheres is presented in this paper. The interactions here reported are: Stimulated Raman Scattering (SRS), and four wave mixing processes comprising Stimulated Anti-stokes Raman Scattering (SARS).

Estimulada Stokes y Antistokes Raman Scattering en microesférico Whispering Gallery Mode resonadores

Dielectric microspheres can confine light and sound for a length of time through high quality factor whispering gallery modes (WGM). Glass microspheres ...

Scanning Light Scattering Profiler (SLPS) Based Methodology to Quantitatively Evaluate Forward and Backward Light Scattering from Intraocular Lenses

The scanning light scattering profiler (SLSP) methodology has been developed for the full-angle quantitative evaluation of forward and backward light scattering from intraocular lenses (IOLs) using goniophotometer principles. This protocol describes the SLSP platform and how it employs a 360&#176; rotational photodetector sensor that is scanned around an IOL sample while recording the intensity and location of scattered light as it passes through the IOL medium. The SLSP platform can be used to predict, non-clinically, the propensity for current and novel IOL designs and materials to induce light scatter. Non-clinical evaluation of light scattering properties of IOLs can significantly reduce the number of patient complaints related to unwanted glare, glistening, optical defects, poor image quality, and other phenomena associated with the unintended light scattering. Future studies should be conducted to correlate SLSP data with clinical results to help identify which measured light scatter is most problematic for patients that have undergone cataract surgery subsequent to IOL implantation.

Scanning Light Scattering Profiler SLPS Based Methodology to Quantitatively Evaluate Forward and Backward Light Scattering from Intraocular Lenses

This protocol describes the scanning light scattering profiler (SLSP) that enables the full-angle quantitative evaluation of forward and backward scattering of light from intraocular lenses (IOLs) using goniophotometer principles.

Metodología basada en el perfilador de dispersión de luz de barrido (SLPS) para evaluar cuantitativamente la dispersión de luz hacia delante y hacia atrás desde lentes intraoculares

The scanning light scattering profiler (SLSP) methodology has been developed for the full-angle quantitative evaluation of forward and backward light ...

High-speed Continuous-wave Stimulated Brillouin Scattering Spectrometer for Material Analysis

Recent years have witnessed a significant increase in the use of spontaneous Brillouin spectrometers for non-contact analysis of soft matter, such as aqueous solutions and biomaterials, with fast acquisition times. Here, we discuss the assembly and operation of a Brillouin spectrometer that uses stimulated Brillouin scattering (SBS) to measure stimulated Brillouin gain (SBG) spectra of water and lipid emulsion-based tissue-like samples in transmission mode with &lt;10 MHz spectral-resolution and &lt;35 MHz Brillouin-shift measurement precision at &lt;100 ms. The spectrometer consists of two nearly counter-propagating continuous-wave (CW) narrow-linewidth lasers at 780 nm whose frequency detuning is scanned through the material Brillouin shift. By using an ultra-narrowband hot rubidium-85 vapor notch filter and a phase-sensitive detector, the signal-to-noise-ratio of the SBG signal is significantly enhanced compared to that obtained with existing CW-SBS spectrometers. This improvement enables measurement of SBG spectra with up to 100-fold faster acquisition times, thereby facilitating high spectral-resolution and high-precision Brillouin analysis of soft materials at high speed.

We describe the construction of a rapid continuous-wave-stimulated-Brillouin-scattering (CW-SBS) spectrometer. The spectrometer employs single-frequency diode-lasers and an atomic vapor notch-filter to acquire transmission spectra of turbid/non-turbid samples with high spectral-resolution at speeds up to 100-fold faster than those of existing CW-SBS spectrometers. This improvement enables high-speed Brillouin material analysis.

Espectrómetro de dispersión de Brillouin estimulada onda continua alta velocidad para análisis de materiales

Recent years have witnessed a significant increase in the use of spontaneous Brillouin spectrometers for non-contact analysis of soft matter, such as ...

Generation and Coherent Control of Pulsed Quantum Frequency Combs

We present a method for the generation and coherent manipulation of pulsed quantum frequency combs. Until now, methods of preparing high-dimensional states on-chip in a practical way have remained elusive due to the increasing complexity of the quantum circuitry needed to prepare and process such states. Here, we outline how high-dimensional, frequency-bin entangled, two-photon states can be generated at a stable, high generation rate by using a nested-cavity, actively mode-locked excitation of a nonlinear micro-cavity. This technique is used to produce pulsed quantum frequency combs. Moreover, we present how the quantum states can be coherently manipulated using standard telecommunications components such as programmable filters and electro-optic modulators. In particular, we show in detail how to accomplish state characterization measurements such as density matrix reconstruction, coincidence detection, and single photon spectrum determination. The presented methods form an accessible, reconfigurable, and scalable foundation for complex high-dimensional state preparation and manipulation protocols in the frequency domain.

A protocol is presented for the practical generation and coherent manipulation of high-dimensional frequency-bin entangled photon states using integrated micro-cavities and standard telecommunications components, respectively.

Generación y Control coherente de peines de frecuencia pulsada Quantum

We present a method for the generation and coherent manipulation of pulsed quantum frequency combs. Until now, methods of preparing high-dimensional ...

Scattering And Absorption of Light in Planetary Regoliths

Theoretical, numerical, and experimental methods are presented for multiple scattering of light in macroscopic discrete random media of densely-packed microscopic particles. The theoretical and numerical methods constitute a framework of Radiative Transfer with Reciprocal Transactions (R2T2). The R2T2 framework entails Monte Carlo order-of-scattering tracing of interactions in the frequency space, assuming that the fundamental scatterers and absorbers are wavelength-scale volume elements composed of large numbers of randomly distributed particles. The discrete random media are fully packed with the volume elements. For spherical and nonspherical particles, the interactions within the volume elements are computed exactly using the Superposition T-Matrix Method (STMM) and the Volume Integral Equation Method (VIEM), respectively. For both particle types, the interactions between different volume elements are computed exactly using the STMM. As the tracing takes place within the discrete random media, incoherent electromagnetic fields are utilized, that is, the coherent field of the volume elements is removed from the interactions. The experimental methods are based on acoustic levitation of the samples for non-contact, non-destructive scattering measurements. The levitation entails full ultrasonic control of the sample position and orientation, that is, six degrees of freedom. The light source is a laser-driven white-light source with a monochromator and polarizer. The detector is a mini-photomultiplier tube on a rotating wheel, equipped with polarizers. The R2T2 is validated using measurements for a mm-scale spherical sample of densely-packed spherical silica particles. After validation, the methods are applied to interpret astronomical observations for asteroid (4) Vesta and comet 67P/Churyumov-Gerasimenko (Figure 1) recently visited by the NASA Dawn mission and the ESA Rosetta mission, respectively.

Numerical and experimental methods are presented for multiple scattering of light in discrete random media of densely-packed particles. The methods are utilized to interpret the observations of asteroid (4) Vesta and comet 67P/Churyumov-Gerasimenko.

Dispersión y absorción de la luz en los regolitos planetarios

Theoretical, numerical, and experimental methods are presented for multiple scattering of light in macroscopic discrete random media of densely-packed ...