AF נתמך על ידי ההולנדים הטכנולוגיה הקרן STW, המהווה את חטיבת המדע היישומי של NWO, וטכנולוגית התכנית של המשרד לענייני כלכלה. (STW OTP 11114).

<img alt="איור 1" fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/51847/51847fig1highres.jpg" width="500" /> איור 1. סכמטי הממחיש את התקנת מיקרוסקופ מכוניות עם הזרימה הפנימית באמצעות התקנת פירוק. נתון זה שונה מפוסל et 13 אל. 1. הפעלת המערכת <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הפעל את psec 20 פעמה 1,064 לייזר מכוניות ננומטר ולאפשר הלייזר לחימום (כ 1.5 שעות). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הפעל את מקור אור UV מנורת דאוטריום ולאפשר לו לחימום (כ 10 דקות). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לפתוח את התריס על מקור אור UV מנורת דאוטריום ידי הגדרת מתג התריס כדי &quot;לפתוח&quot;. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הפעל את מחשב שליטת מיקרוסקופ ולפתוח את תוכנת שליטת מיקרוסקופ. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הפעל את מחשב ספקטרומטר UV ולפתוח את תוכנת שליטת ספקטרומטר. </li></ol> 2. Miהתקנת croscope <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בחר את מטרת מיקרוסקופ הרצויה. השתמש אובייקטיבי 20X/0.5 NA כדי להשיג את התוצאות שהוצגו בעבודה זו. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הגדר את המסננים בצריח להגדיר מסנן לשדר לייזרי עירור ומשקפים את אות המכוניות. בחר מראה 775 ננומטר ארוך לעבור dichroic ומסנן 40 ננומטר להקה עובר 650 ננומטר לשכפל את התוצאות שמוצגים בעבודה זו. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הנח מסננים מתאימים מול גלאי צינור מכפיל (PMT) שמשדרים מכוניות לאותת ולסנן אור לא רצוי. לסנן את האור עם מסנן 750 ננומטר קצר לעבור ומסנן 40 ננומטר להקה עובר 650 ננומטר כדי לשחזר את הניסויים שנערכו בעבודה זו. </li></ol> 3. בדיקת מערכת <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הפעל את משאבת peristaltic ובינוני פירוק משאבה לכמה דרך זרימת UV התא בצורת Z דקות כדי לנקות את הנוזל קודם מהצנרת. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לקבוע את קצב הזרימה של המשאבה על ידי שקילת כמות בינונית פירוק נשאבת בדקות 2. התאם בלתי מהירות משאבההוא הגיע עד שקצב זרימה רצויה. לשאוב את מדיום הפירוק בקצב זרימה של 5 מיליליטר / דקה כדי להשיג את התוצאות שדווחו בעבודה זו. </li></ol> 4. מדידת פירוק UV <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בתוכנת שליטת ספקטרומטר UV, לחץ על התפריט &quot;קובץ&quot; ולאחר מכן לחץ על &quot;מדידת הספיגה חדשה&quot; כדי לפתוח חלון המפרט את כל ספקטרומטרים הזמינים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לחץ על ספקטרומטר UV הנכון ולאחר מכן לחץ על &quot;הבא&quot; כדי לפתוח חלון המציג את הפרמטרים רכישת נתונים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להגדיר גם את זמן האינטגרציה ומיצוע של רוח רפאים. בחר זמן אינטגרציה של 150 אלפיות שניים עם 200 ממוצעים לשכפל את התוצאות שמוצגים בעבודה זו. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לחץ על הכפתור שכותרתו &quot;הבא&quot; כדי להעלות את המסך משמש להקלטת ספקטרום ההתייחסות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לחץ על הכפתור שנראה כמו נורה צהובה להקליט ספקטרום התייחסות. לשאוב בינוני פירוק ברציפות במדידה זו. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> סגור את התריס על מקור אור UV מנורת דאוטריום ידי הגדרת המתג למצב &quot;סגור&quot;. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לחץ על הכפתור שכותרתו &quot;הבא&quot; כדי להעלות את המסך משמש להקלטת הספקטרום הכהה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לחץ על הכפתור שנראה כמו הנורה אפורה כדי להקליט ספקטרום כהה. לשאוב בינוני פירוק ברציפות במדידה זו. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לחץ על הכפתור שאומר &quot;סיום&quot; על מנת להתחיל את המדידות ספיגת UV. </li></ol> וידאו פירוק 5. מכוניות <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בשליטת מיקרוסקופ קליק תוכנת מכוניות על הכפתור שבוחר מדידה &quot;XYT&quot;. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לחץ על התיבה הנפתחת ולבחור את גודל התמונה בפיקסלים. בחר את גודל תמונה של 512 x 512 פיקסלים לשחזר את התמונות שדווחו בעבודה זו. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> גרור את מחוון מהירות הדמיה לאחד, &quot;בינוני&quot;, &quot;המהיר&quot;, או העמדה &quot;איטית&quot;. השתמש במהירות הסריקה מהירה (1.12 שניות לכל תמונה) על מנת להשיגהתוצאות שמוצגים בעבודה זו. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לחץ על החצים שכותרתו &quot;זום&quot; כדי לכוונן את רמת הזום. בחר זום &quot;2x&quot; לשכפל את רמת הזום ושדה הראייה (350 x 350 מיקרומטר) המשמש לתוצאות הללו. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לחץ על התיבה הנפתחת ובחר את המטרה בשימוש. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לחץ על תיבת הקלט והקלד את כמות המסגרות הנדרשות לוידאו מכוניות פירוק (תלוי באורך של ניסוי). לנהל פירוק ל-15 דקות על ידי הקלטת 900 מסגרות לשחזר את התוצאות שמוצגים בעבודה זו. </li></ol> 6. מכוניות אורך גל כוונון <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שימוש במתנד הפרמטרים האופטי (OPO) בקר להתאים את ההגדרות של OPO כגון טמפרטורה, מיקום piezo, ואת מיקום מסנן Lyot עד לפלט לייזר מקסימאלי בתדירות ראמאן הרצויה. מנגינת OPO ל2,960 -1 סנטימטר כדי להקליט את אותן תוצאות כמו אלו שהוצגו במאמר זה. </li></ol> 7. ניסוי הפירוק<ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הנח לוח לבעל מדגם של מנהג מכוניות נבנו תא הזרימה, לדפוק את בעל המדגם סגור היטב כדי למנוע דליפה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> צרף את הצנרת למכוניות תא זרימת חיבור מכוניות תא זרימה לכוס המכילה מדיום הפירוק ומשאבת peristaltic. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הנח את תא זרימת מכוניות המכיל לוח על הבמה מיקרוסקופ. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בדוק שמכוניות תא הזרימה מחובר לכוס הפירוק בינונית, משאבת peristaltic, תא זרימת UV בצורת Z ואת כוס האיסוף פסולת. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לחץ על לחצן &quot;חזור על XY&quot; כדי להתחיל בסריקת מערכת מיקרוסקופ במצב סריקה רציפה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> התאם את המיקוד של המיקרוסקופ ידי הזזת האובייקטיבית עד פני השטח של הלוח הוא בשדה הראייה על מסך מחשב שליטת מיקרוסקופ. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לחץ על המחוון בתוכנת שליטת מיקרוסקופ שכותרתו &quot;PMT&quot;. התאם את רגישות הגלאי על ידי הגדלת / הקטנת מתח PMT עדתמונת משביעת רצון (לא כהה מדי ולא רווי) היא נראה על המסך. הערה: שים לב שלא יעמיסו יותר מדי על PMT באמצעות מתח גבוה. עבור עבודה זו, השתמשנו מתח PMT סביב 600 V אבל זה יכול להשתנות בהתאם לPMT בשימוש. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לחץ על &quot;עצור&quot; בתוכנת שליטת מיקרוסקופ כדי לעצור את הסריקה רציפה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בו זמנית (או קרוב זה לזה ככל האפשר) להתחיל לשאוב בינוני פירוק, להתחיל להקליט סריקת XYT יחידה, ולהתחיל לאסוף ספקטרום ספיגת UV. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> במהלך ניסוי הפירוק, לפקח על קלטת וידאו ולהתאים את הפוקוס באופן ידני מיקרוסקופ כדי להבטיח את הלוח הוא ללא הרף בפוקוס. </li></ol> 8. פירוק ההודעה <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> עצור את משאבת peristaltic ידי כיבויו. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לחץ על התפריט &quot;הקובץ&quot; ולאחר מכן לחץ על &quot;שמור כוידאו&quot; בתוכנת שליטת מיקרוסקופ כדי לשמור את סריקת XYT כוידאו. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לחץ על התפריט &quot;הקובץ&quot;, ולאחר מכן לחץ על &quot;שמור &quot;ולאחר מכן לחץ על&quot; עצור יצוא &quot;על תוכנת שליטת ספקטרומטר לעצור את האוסף של ספקטרום ספיגת UV. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הסר את מכוניות תא זרימה מבמת מיקרוסקופ והסירו את הלוח מתא זרימת מכוניות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שטוף את מכוניות תא זרימת שימוש במים ואתנול, ולאחר מכן לייבש באמצעות נייר טישו. </li></ol>

<ol>
	<li>Ku, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Use+of+the+Biopharmaceutical+Classification+System+in+Early+Drug+Development.">Use of the Biopharmaceutical Classification System in Early Drug Development.</a> The AAPS Journal. 10, 208-212 (2008).</li><li>. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+United+States+Pharmacopeia.">The United States Pharmacopeia.</a> United States Pharmacopeial Convention 32nd ed. , 1-8 (2009).</li><li>Florence, A. J., Johnston, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Applications+of+ATR+UV/vis+spectroscopy+in+physical+form+characterisation+of+pharmaceuticals.">Applications of ATR UV/vis spectroscopy in physical form characterisation of pharmaceuticals.</a> Spectrosc. Eur. 4, (2004).</li><li>Aaltonen, 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=In+situ+measurement+of+solvent-mediated+phase+transformations+during+dissolution+testing.">In situ measurement of solvent-mediated phase transformations during dissolution testing.</a> J. Pharm. Sci. 95, 2730-2737 (2006).</li><li>Savolainen, 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=Better+understanding+of+dissolution+behaviour+of+amorphous+drugs+by+in+situ+solid-state+analysis+using+Raman+spectroscopy.">Better understanding of dissolution behaviour of amorphous drugs by in situ solid-state analysis using Raman spectroscopy.</a> European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics. 71, 71-79 (2009).</li><li>Slipchenko, M. 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=Vibrational+imaging+of+tablets+by+epi-detected+stimulated+Raman+scattering+microscopy.">Vibrational imaging of tablets by epi-detected stimulated Raman scattering microscopy.</a> Analyst. 135, 2613-2619 (2010).</li><li>Parekh, S. H., Lee, Y. J., Aamer, K. A., Cicerone, M. 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. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Surface+Characterizations+of+Spin-Coated+Films+of+Ethylcellulose+and+Hydroxypropyl+Methylcellulose+Blends.+.">Surface Characterizations of Spin-Coated Films of Ethylcellulose and Hydroxypropyl Methylcellulose Blends. .</a> Langmuir. 23, 4286-4292 (2007).</li><li>Skoog, F. J., Holler, S. R., Crouch, <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Principles of Instrument analysis. 6 ed. , (2007).</li><li>Rodr&#237;guez-Hornedo, N., Lechuga-Ballesteros, D., Hsiu-Jean, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Phase+transition+and+heterogeneous/epitaxial+nucleation+of+hydrated+and+anhydrous+theophylline+crystals.">Phase transition and heterogeneous/epitaxial nucleation of hydrated and anhydrous theophylline crystals.</a> Int. J. Pharm. 85, 149-162 (1992).</li></ol>

החוקרים מצהירים כי אין להם אינטרסים כלכליים מתחרים.

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.

במהלך הפיתוח של צורות מינון תרופות אוראליות כגון טבליות וקפסולות יש דגש חזק על בדיקות פירוק. צורות מינון אוראלית נדרשות לפזר לפני שהם יכולים להיספג ליעילות טיפולית. יש תרופות מסיסים היטב בדרך כלל בעיות להגיע ריכוז נאות מה שהופך את בדיקת פירוק חשובה במיוחד 1. שיטות פירוק פרמקופאות הם נפוצים ביותר לניתוח פירוק. ברוב המקרים זה דורש הכנת התרופה כטבליות או כמוסה אשר ממוקמות אז לתוך כוס של זורם בינוני פירוק. ריכוז התרופה המומס נקבע אז על ידי ניתוח דגימות של מדיום הפירוק באמצעות טכניקה ספקטרוסקופיות סטנדרטית כגון ספיגת UV ספקטרוסקופיה 2. שיטות פירוק תרופות המסורתיות אלה אינם מספקים כל ניתוח ישיר של המדגם או כל שינוי שעשוי להיות המתרחש על פני השטח ההמסה של צורת המינון.ניתוח ישיר של המדגם במהלך הפירוק יכול לספק מידע נוסף על צורת מינון ההמסה ואפשרות לזהות בעיות גורם לכשל בבדיקת פירוק. ניתוח ישיר של המסת צורות מינון מחייב שימוש בטכניקות אנליטיות אתרו שהם מסוגלים ניטור תהליך הפירוק. כדי להקליט באתר במהלך פירוק השיטה אנליטית לא חייבת להיות מושפעת על ידי נוכחותו של מדיום הפירוק והטכניקה צריכה רזולוציה גבוהה זמנית למדוד באופן מהימן את שינויים בצורת מינון ההמסה בסדר הגודל של שניות. סך הכל ספקטרוסקופיה UV ההחזרה נחלש הוכח להיות מתאים למדידת שינויים במהלך פירוק אך חסרת רזולוציה מרחבית הניתנת על ידי טכניקות הדמיה 3. טכניקות הדמיה תרופות מסורתיות כגון מיקרוסקופיה סריקת אלקטרונים (SEM), ומיפוי ראמאן ספונטני לשניהם יש גורמים מגבילים שימנעו את השימוש שלהם באתרו לפירוק. ההדמיה SEM היא טכניקת הדמיה מהירה ברזולוציה גבוהה מסוגלת הדמיה פני השטח של צורות מינון תרופות. עם זאת, ההדמיה SEM מבוצעת בדרך כלל בתנאי ואקום ודורשת ציפוי מדגם שהופך אותו מתאים בתחום ההדמיה פירוק אתרו. ספקטרוסקופיית ראמאן הספונטנית מצמידים סיבים בשילוב עם זרימה דרך התא וספקטרוסקופיה קליטת זרימה דרך UV, שבוצעה כדי לפקח על מערכות סמים שונות באתרו במהלך פירוק, כולל תאופילין 4, קרבמזפין, וindomethacin 5. ספקטרוסקופיית ראמאן הייתה מסוגלת לזהות שינויי פני השטח מתרחשים במהלך פירוק אבל זה לא נתן שום מידע מרחבי על איפה שינויי פני השטח היו מתרחשים. מיפוי ראמאן ספונטני משתמש בספקטרום ראמאן ומספק מידע מרחבי על פני השטח של המדגם אבל הדמיה לוקחת בסדר הגודל של דקות עד שעות, תלוי באזור בתמונה, מה שהופךזה לא מתאים להדמית פירוק אתרו. מיקרוסקופיה קוהרנטית אנטי סטוקס פיזור ראמאן (CARS) היא טכניקת ההדמיה מהירה ושילוב עם ספקטרוסקופיה קליטת UV מוטבע, זה אפשר לנו לפתח טכניקה מסוגלת בניתוח פירוק אתרו. מיקרוסקופיה מכוניות מספקת הדמיה כימי סלקטיבית מהירה שאינו מושפעת על ידי הנוכחות של מדיום פירוק מה שהופך את שיטה למתאימה לניתוח בפירוק אתרו. טכניקות מכוניות מחולקות באופן גס לשתי קבוצות על בסיס משך הפעימה של הלייזרים; אחד להיות מכוניות צר (לייזרים פעמו picosecond), ומכוניות האחרות להיות בפס רחב (לייזרים פעמו femtosecond). מערכת מיקרוסקופ מכוניות טיפוסית מורכבת משני מקורות לייזר פעם ומיקרוסקופ הפוכה. כדי לייצר אות מכוניות, אחד מהלייזרים פעמו צריך להיות מתכונן כך יש הבדל בתדר בין שני הלייזרים התואמים רטט ראמאן. בנוסף,שני הלייזרים נדרשים חפיפה במרחב (מרחבי) וזמן (זמני), עם פולסים משני הלייזרים המגיעים באותו האזור של המדגם באותו הזמן. כתנודות ראמאן הן כימיים ספציפיות ואות מכוניות נוצרה רק בתוך נפח המוקד של מיקרוסקופ, מיקרוסקופית מכוניות מסוגל הדמיה כימית סלקטיבית עם רזולוציה עד לגבול ההשתברות. מיקרוסקופיה המכוניות צר באמצעות מצב רטט ראמאן בודד מאפשרת הדמיה על 100x מהר יותר בהשוואה לטכניקות מיפוי ראמאן הספונטניות 6. תמונות מיקרוסקופית מכוניות בפס רחב על פני טווח רחב יותר של רוח רפאים (600-3,200 -1 סנטימטר לעומת ~ 4 סנטימטר -1) אך יש לו רזולוציה נמוכה יותר של רוח רפאים (כ -1 סנטימטר לעומת 10 ~ 4 -1 סנטימטר) ומהירות איטית הדמיה (50 אלפיות השני / פיקסל לעומת 5 ~ μsec / פיקסל) בהשוואה למיקרוסקופיה מכוניות צרת 7. מיקרוסקופיה המכוניות צר כבר בשימוש לDRU תמונהשחרור גרם מכמה מערכות תרופות. באזור של ניסוחים תרופות, קאנג et al. 8-10 סרטי פולימר סמים נטענים הדמיה. בתחילה הם צילמו את ההפצה של התרופה הטעונה, אשר בעקבות הדמיה של שחרור התרופה ממדיום פירוק סטטי. Jurna et al. 11 וWindbergs et al. 12 הלכו צעד אחד קדימה וצלמו ראשית את התפלגות תאופילין בצורות מינון שומנים בדם ואחרי ההדמיה פירוק התרופה באמצעות מדיום פירוק דינמי. פיתחנו שיטה אנליטית חדשה כדי לפקח בו זמנית משטח שינויים בלוח עוברים פירוק עם מיקרוסקופיה מכוניות צר בעת הקלטת ריכוז התרופה מומסת עם ספקטרוסקופיה קליטת UV. אנו מדגימים את השימוש בטבליות הדמיה בשיטה זו המכילות תאופילין תרופת המודל בשילוב עם תאית אתיל עוברת פירוק במים כמדיום פירוק.

<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

בדיקות פירוק תרופות מסורתיות לקבוע את כמות התרופה מומסת לאורך זמן על ידי מדידת תכולת סמים במדיום הפירוק. שיטה זו מספקת מידע ישיר מועט על מה שקורה על פני השטח של לוח ההמסה. כרכב פני השטח הלוח והמבנה יכולים להשתנות במהלך פירוק, זה חיוני כדי לפקח על זה במהלך בדיקת פירוק. בעבודה זו מיקרוסקופיה אנטי סטוקס ראמאן קוהרנטי פיזור משמשת לתמונת פני השטח של טבליות במהלך פירוק תוך ספקטרוסקופיה קליטת UV היא בו זמנית לספק ניתוח מוטבע של ריכוז תרופה מומס לכמוסות המכילות תערובת 50% מanhydrate תאופילין ותאית אתיל. המדידות הראו כי במכוניות אתר מיקרוסקופיה מסוגלת הדמיה סלקטיבי תאופילין בנוכחות תאית אתיל. בנוסף, anhydrate תאופילין יומר למונוהידראט תאופילין במהלך פירוק, בקריאה בצורת מחטstals גובר על פני השטח הלוח בזמן הפירוק. המרה של anhydrate תאופילין למונוהידראט, בשילוב עם חשיפה מופחתת של התרופה למדיום הפירוק זורם הביאה שיעורי פירוק ירד. התוצאות שלנו מראות כי בשילוב במיקרוסקופיה מכוניות אתרו עם ספקטרוסקופיה קליטת UV המוטבעים הוא מסוגל ניטור פירוק לוח תרופות ומקשרים שינויי פני השטח עם שינויים בקצב פירוק.

בניתוח פירוק אתרו באמצעות מכוניות מיקרוסקופיה נערכה בטבליות (בקוטר מ&quot;מ 12, פנים שטוח) המכיל תערובת של 50:50 anhydrate מודל תאופילין סמים ותאית אתיל עם מים מזוקקים נשאב ב5 מיליליטר / דקה כמדיום הפירוק. תמונות מכוניות (512 x 512 פיקסלים) נאספו כל שניות 1.12 בתדירות רטט ראמאן 2,960 -1 סנטימטר שהוא סלקטיבי לתוכן תאופילין בלוח למשך תקופת ניסוי הפירוק. איור 2 מראה שנבחר מסגרות מוידאו הפירוק. בתחילת הפירוק (איור 2, זמן 0 שניות) יש תחומים של ירוק המראים את תוכן תאופילין של הלוח ויש גם אזורים הכהים שבו יש רק אתיל הווה תאית על פני השטח של הלוח. באזורים הכהים על פני השטח של הלוח ניתן לראות את תוכן תאית אתיל קלוש. זאת, משום שהוא דיווח כי cellulo אתיל<html> יש se תדרי רטט ראמאן עם מקסימום סביב 2,930 ו2,975 -1 סנטימטר 14. לאחר כ60 שניות נראה שיש ההתחלה של צמיחת גביש מונוהידראט תאופילין על פני השטח שבו ניתן לראות כגבישים בצורת מחט צרים גדל החוצה מגרעין גביש אחד לפחות במרכז הפריים (איור 2, שניות 60 זמן) . גידול גבישי מונוהידראט יכול להיות הרבה ראה בצורה ברורה יותר לאחר 130 שניות (איור 2, שניות 130 זמן). בנוסף, בשלב 130 שניות זמן זה ניתן לראות כי גביש מונוהידראט לא התפשט לגמרי על פני השטח של הלוח. נראה כאילו הנוכחות של אזורי תאית אתיל חסמה את ההתארכות של מחטי מונוהידראט מבחינה פיזית. לאחר 250 שניות, ניתן לראות שכיסוי מונוהידראט של פני השטח הוא לא בולט כמו שמצביע על כך שגבישי מונוהידראט הם עצמם מתחילים להתמוסס. ether.within-page = &quot;תמיד&quot;&gt; <img alt="איור 2" fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/51847/51847fig2highres.jpg" width="500" /> איור 2. מסגרות מוידאו פירוק מכוניות. תמונות נבחרות מכוניות (2,960 -1 סנטימטר) מוידאו לפירוק anhydrate תאופילין עם לוח תאית אתיל. תמונת 0 שניות נרשמה באזור אחד של המדגם תוך 60, 130, ו250 תמונות שניות נרשמות באזור אחר של המדגם. וידאו המכוניות זמין כמידע משלים. בר סולם הוא 50 מיקרומטר. ספקטרוסקופיה אולטרה סגול (UV) היא סוג של ספקטרוסקופיה קליטה באמצעות אור UV כמקור העירור. צעדי ספקטרוסקופיה UV אלקטרון מעברים ממדינת הקרקע למדינה מתרגשת 15. יש תאופילין שיא רחב סביב 270 ננומטר תוך תאית אתיל היא כמעט בלתי ניתנת לפתרון בטווח בינוני הפירוק ולכן לא צפויה לתרום לספקטרום UV המוקלט. ניתוח של dissoבינוני lution באמצעות תא זרימת UV בצורת z מוטבע מאפשר לנו לקבוע את כמות התרופה מומסת במהלך פירוק כמותית. איור 3 מציג את פרופיל UV-הפירוק לפירוקה של anhydrate תאופילין עם לוח תאית אתיל. פרופיל פירוק UV (איור 3) מראה כי פיזור anhydrate תאופילין מתחיל להגיע לריכוז מרבי של כ -90 מיקרוגרם / מיליליטר בתוך 120 שניות במהירות; לאחר זמן שלב זה קצב הפירוק מתחיל ירידה. הירידה בקצב הפירוק יכולה להיות בגלל הנוכחות של מונוהידראט תאופילין (מסיסות 6 מ&quot;ג / מיליליטר ב25 ° 16 C) גבישים על פני השטח שבו הם פחות מסיסים מאשר anhydrate תאופילין (מסיסות 12 מ&quot;ג / מיליליטר ב ° C25 16 ) ונראה בבירור בוידאו פירוק מכוניות (איור 2) בנקודה זו בזמן. קצב פירוק הפחתה ההדרגתית יכול גם להיות מוסבר באופן חלקי בהפחתת יה בחשיפת תאופילין למדיום זורם. ירידה זו מתרחשת משום תאית אתיל היא כמעט בלתי מסיס במים, ולכן כתאופילין ממס את תאית אתיל שנותר מעכבת חשיפת תאופילין למדיום הפירוק. <img alt="איור 3" fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/51847/51847fig3highres.jpg" width="500" /> איור 3. פרופיל פירוק UV. ריכוז לעומת עלילת זמן לanhydrate תאופילין בשילוב עם לוח תאית אתיל מראה את הריכוז של תאופילין במדיום הפירוק במהלך ניסוי הפירוק.

Watch this Scientific Journal Video about Coherent anti-Stokes Raman Scattering CARS Microscopy Visualizes Pharmaceutical Tablets During Dissolution at JoVE.com

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

מיקרוסקופיה קוהרנטית אנטי סטוקס פיזור ראמאן (CARS) בשילוב עם התקנת זרימה דרך פנימי פירוק כדי לאפשר באתר והדמיה של פני השטח של טבליות תרופות עוברות פירוק בזמן אמת. באמצעות התקנה שהותקן זה, זה אפשרי, כדי לקשר בין סרטוני מכוניות עם פרופילי פירוק תרופה שנרשמו באמצעות ספקטרוסקופיית ספיגת UV מוטבעת.

פיזור ראמאן (CARS) טבליות קוהרנטית אנטי סטוקס מדמיין מיקרוסקופית תרופות במהלך פירוק

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

coherent-anti-stokes-raman-scattering-cars-microscopy-visualizes

Research

JoVE Journal

Engineering

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

18.0K Views.  University of Twente.  מיקרוסקופיה קוהרנטית אנטי סטוקס פיזור ראמאן (CARS) בשילוב עם התקנת זרימה דרך פנימי פירוק כדי לאפשר באתר והדמיה של פני השטח של טבליות תרופות עוברות פירוק בזמן אמת. באמצעות התקנה שהותקן זה, זה אפשרי, כדי לקשר בין סרטוני מכוניות עם פרופילי פ...

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

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.

מדידת מרחבית ופיזור אור directionally-משתנה מחומר ביולוגי

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 ...

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.

משטח משופר ראמאן ספקטרוסקופיה איתור של מולקולות ביולוגיות באמצעות EBL מצעי Nanostructured המפוברק

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.

אפיון התפלגות גודל ננו באמצעות ראמאן ספקטרוסקופיה עם דגם Phonon מאסר רב-חלקיקים

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.

מדידת פיזור אי-לינאריות מNanoparticle Plasmonic יחיד

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.

תהודה ראמאן ספקטרוסקופיה של Nanowires אקסטרים מערכות 1D אחרים

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).

המאולץ סטוקס Antistokes פיזור ראמאן ב Microspherical Whispering גלרית מצב מההודים

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.

סריקה אור מפזר Profiler (SLPS) מתודולוגיה מבוססת כדי להעריך כמותית קדימה ואחורה אור פיזור מ עדשות עדשות

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.

ספקטרומטר פיזור מהיר ברילואן מגורה מכ לניתוח גשמי

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.

דור ושליטה קוהרנטי של הקוונטים פעמו תדירות מסרקים

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.

פיזור וקליטת האור בריגולסים פלנטרית

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