This work has been financially supported by Grants-in-Aid for Scientific Research from the Ministry of Education, Culture, Sports, Science, and Technology (No. 25248027 to M.S.).

לדוגמא הכנה 1. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> טיהור של מונומרים הטמפרטורה המגיבים <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ממיסים 20 גרם של N -isopropylacrylamide (ניפה) ב 100 מ&quot;ל של טולואן. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> סנן את הפתרון תחת יניקה לחסל אבק. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מערבבים את תסנין עם 500 מ&quot;ל של האתר נפט. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מניחים את כלי התגובה באמבט קרח-מים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מערבב את הפתרון עד מונומרים הם זרזו (בדרך כלל 30 דקות). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> סנן את הפתרון תחת יניקה להשיג את מונומרים זרז. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ייבש את מונומרים בלחץ מופחת (100 אבא) הלילה. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הכנת תמיסת פולימר הטמפרטורה המגיבים <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> דגה 20 מ&quot;ל של מים ללא יונים עבור 1.0 דקות באמצעות משאבת דיאפרגמה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ממיסים 780.8 מ&quot;ג של ניפה מטוהרים ב 9.5 מ&quot;ל של מים degassed ו deionized. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מניחים את כלי התגובה באמבט קרח-מים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הגן על התגובהאור על ידי כיסוי המנגנון ברדיד אלומיניום. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מערבבים בעדינות את הפתרון במשך 10 דקות תוך כדי החדרת הזרימה מתונה של גז Ar בעדינות באמצעות קצה פיפטה מצורף בלון גז עם צינור. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להוסיף 11.9 μL של N, N, N &#39;, N&#39; -tetramethylethylenediamine לפתרון באמצעות micropipette. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מערבב את הפתרון עבור 1.0 דקות תוך החדרת גז Ar, כאמור בשלב 1.2.5. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> תוך ערבוב המדגם, לפזר 4.0 מ&quot;ג של persulfate אמוניום ב 0.5 מ&quot;ל של מים degassed ו deionized. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מערבב את הפתרון המדגם (משלב 1.2.7) ופתרון persulfate אמוניום (משלב 1.2.8). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מערבב את הפתרון עבור 30 שניות תוך החדרת גז Ar, כאמור בשלב 1.2.5. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מכסה את הפתרון עם רדיד אלומיניום ולשמור אותו במקרר (4 ° C) הלילה. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הכנת mounts מדגם <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מניחים 60 μL של פתרון המדגם (מצעד 1.2.11) ב שקופית חלל. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מכסה את הפתרון עם מכסה זכוכית עגולה. היזהר שלא בועות אוויר מלכודת. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הסר פתרון עודף באמצעות מגבונים micropipette ומעבדה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חותם את המדגם עם דבק. תנו יבש דבק בטמפרטורת החדר (בדרך כלל 6 שעות). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> כן אחר שקופית מלאה 0.1% WT פוליסטירן לטקס (קוטר חלקיקים 100 ננומטר) השעיה על ידי ביצוע שלבי 1.3.1-1.3.4. שקופית זו משמשת כסטנדרט. </li></ol></li></ol> 2. מדידת גודל חלקיקים עם מיקרוסקופ פיזור אור דינאמי <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> אופטימיזציה של המכשיר <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מניח את שקף השעיה לטכס קלקר (משלב 1.3.5) על הבמה של מיקרוסקופ ההפוכה. צד זכוכית המכסה צריך פנים למטה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מניח מנחת קורה מול הגלאי (photodiode מפולת וכן autocorrelator). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> החל קרן לייזר (לייזר מצב מוצק, λ = 488 ננומטר, 30 mW, רציפהגל) המדגם דרך עדשה אובייקטיבית (10 ×). חלק מן האור המוחזר עובר דרך מראה ההשקה של המיקרוסקופ היא נצפתה על ידי מצלמת CCD רכוב בנמל בצד של המיקרוסקופ (איור 1). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> התאם את גובה של העדשה אובייקטיבי להגדיר את מוקד ב ההשעיה מדגם ידי הסטה את גובה העדשה אובייקטיבי מעמדת נמוכה עד גבוהה. במהלך הליך זה, הבבואה מתמקדת שלוש פעמים: על פני השטח של הזכוכית המכסה, על קו התפר בין הזכוכית המכסה ואת המדגם, על קו התפר בין המדגם לבין זכוכית שקופית חור. הגדר את המוקד בין הנקודות השניות ושלישיות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להחליש את עוצמת האור הפזורה על ידי שינוי כוח הליזר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הצג את האור המפוזר לתוך הגלאי על ידי הסרה מנחת הקורה מול הגלאי. יחידה זו מודדת את מתאם הזמן של עוצמת האור. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הגדרה (מיקרומטר φ = 50) חריר between המיקרוסקופ הגלאי כדי להשיג את האפקט confocal. התאם את המיקום של החריר כדי למקסם את עוצמת האור על הגלאי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מדוד את פונקצית קורלציה הזמן של עוצמת אור פזורה למשך 30 שניות על ידי ייזום המבצע של קורלטור באמצעות מחשב. פונקציית המתאם הנמדדת מתבטאת לעתים קרובות ככל g (2) (t) - 1, כאשר t הוא מתאם הזמן 4 ו <img alt="משוואה 1" src="/files/ftp_upload/54885/54885eq1.jpg" /> . הנה, אני (t) היא עוצמת האור המפוזרת בזמן t ו (•••) T הוא מיצוע זמן. שעת הריקבון תעמוד על כ 0.1 ms. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> התאם את המוקד להשיג מגוון רחב של משרעת הראשונית של פונקצית קורלציה הזמן (g (2) (t = 0) - 1). הערה: משרעת הראשונית מושפעת במידה רבה על ידי כמות האור המוחזר. באמצעות הזזת גרירת המוקדARD הממשק בין הזכוכית מכסה את המדגם, בסך של עליות אור מוחזרות. עבור מפזרי אור חזקים, כגון לטקס קלקר, משרעת הראשונית ניתן לשנות מ -0 עד 1. עם זאת, קשה להגדיר את משרעת הראשונית קרובה ל -1 לפתרונות פולימר נפוצים יותר בגלל עוצמת האור המוחזר היא גבוהה בהרבה זה של האור המפוזר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> החל את ההופכי של טרנספורמציית Laplace (באמצעות התכנית להסדרה המוגבלת Contin 13,14) לפונקצית קורלציה זמן המתקבלת לרכוש את פונקציית התפלגות גודל. במקרים בהם משרעת הראשונית מוגדר פחות מ 0.2, פונקצית ההתפלגות של רדיוס הידרודינמית יראה פסגה חדה סביב 100 ננומטר, שהוא כפול רדיוס בפועל (ראה דיון לפרטים נוספים). </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מדידת מדגם <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הגדר את הטמפרטורה הבמה כדי 25 מעלות צלזיוס. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מקום שקופיות מוכנות עם פולי-ניפיתי (PNIPA) solutיון (שלב 1.3.4) על הבמה של המיקרוסקופ. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מדוד את פונקצית קורלציה הזמן של עוצמת האור מפוזרים על ידי ביצוע השלבים 2.1.4-2.1.8. אם משרעת הראשונית גדולה מ 0.2, להתאים את המוקד להפוך את משרעת הראשונית של פונקצית קורלציה הזמן פחות מ -0.2 ידי ביצוע צעד 2.1.9. משרעת ראשונית קטנה מפשטת את הניתוח. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הגדר את הטמפרטורה הבמה כדי 35 מעלות צלזיוס ולחכות עד הפתרון הופך עכור. טמפרטורת הפתרון הקריטית הנמוך (LCST) של פתרון PNIPA היא 32 ° C 15. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מדוד את פונקצית קורלציה העת על ידי השלבים הבאים 2.1.4-2.1.8. אם הדבר אפשרי, להתאים את המיקום של נקודת המוקד על מנת להפוך את משרעת הראשונית של פונקצית קורלציה זמן פחות מ -0.2. לקבלת פתרונות עכורים, אמפליטודות הראשונית שלהם נוטה להגדיל, מאז עוצמת עליות האור המפוזרות ואילו זה של האור המוחזר נשאר קבוע. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> החל ההופכי Laplace transformatiאל פונקציות קורלציה הזמן להשיג כדי להשיג את פונקציות התפלגות גודל. ראוי לציין, כי הגודל האמיתי הוא מחצית הערך המתקבל במקרים בהם משרעת הראשונית היא פחות מ -0.2. </li></ol></li></ol>

<ol>
	<li>Hiroi, T., Shibayama, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dynamic+Light+Scattering+Microscope:+Accessing+Opaque+Samples+with+High+Spatial+Resolution.">Dynamic Light Scattering Microscope: Accessing Opaque Samples with High Spatial Resolution.</a> Opt. Express. 21, 20260-20267 (2013).</li><li>Barth, H. G., Flippen, R. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Particle+Size+Analysis.">Particle Size Analysis.</a> Anal. Chem. 67, 257-272 (1995).</li><li>Liu, Y., Wang, Z., Zhang, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Characterization+of+supramolecular+polymers.">Characterization of supramolecular polymers.</a> Chem. Soc. Rev. 41, 5922-5932 (2012).</li><li>Berne, B. J., Pecora, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Dynamic Light Scattering with Applications to Chemistry, Biology and Physics. , (2000).</li><li>Phillies, G. D. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Experimental+demonstration+of+ruultiple-scattering+suppression+in+quasielastic-light-scattering+spectroscopy+by+homodyne+coincidence+techniques.">Experimental demonstration of ruultiple-scattering suppression in quasielastic-light-scattering spectroscopy by homodyne coincidence techniques.</a> Phys. Rev. A. 24, 1939-1943 (1981).</li><li>Phillies, G. D. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Suppression+of+multiple+scattering+effects+in+quasielastic+light+scattering+by+homodyne+crosscorrelation+techniques.">Suppression of multiple scattering effects in quasielastic light scattering by homodyne crosscorrelation techniques.</a> J. Chem. Phys. 74, 260-262 (1981).</li><li>Ishii, K., Yoshida, R., Iwai, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Single-scattering+spectroscopy+for+extremely+dense+colloidal+suspensions+by+use+of+a+low-coherence+interferometer.">Single-scattering spectroscopy for extremely dense colloidal suspensions by use of a low-coherence interferometer.</a> Opt. Lett. 30, 555-557 (2005).</li><li>Xia, H., Ishi, K., Iwai, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hydrodynamic+Radius+Sizing+of+Nanoparticles+in+Dense+Polydisperse+Media+by+Low-Coherence+Dynamic+Light+Scattering.">Hydrodynamic Radius Sizing of Nanoparticles in Dense Polydisperse Media by Low-Coherence Dynamic Light Scattering.</a> Jpn. J. Appl. Phys. 44, 6261-6264 (2005).</li><li>Maret, G., Wolf, P. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Multiple+light+scattering+from+disordered+media.+The+effect+of+brownian+motion+of+scatterers.">Multiple light scattering from disordered media. The effect of brownian motion of scatterers.</a> Z. Phys. B. 65, 409-413 (1987).</li><li>Pine, D. J., Weitz, D. A., Chaikin, P. M., Herbolzheimer, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Diffusing+wave+spectroscopy.">Diffusing wave spectroscopy.</a> Phys. Rev. Lett. 60, 1134-1137 (1988).</li><li>Cerbino, R., Trappe, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Differential+Dynamic+Microscopy:+ProbingWave+Vector+Dependent+Dynamics+with+a+Microscope.">Differential Dynamic Microscopy: ProbingWave Vector Dependent Dynamics with a Microscope.</a> Phys. Rev. Lett. 108, 188102 (2012).</li><li>Lu, P. 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=Characterizing+Concentrated,+Multiply+Scattering,+and+Actively+Driven+Fluorescent+Systems+with+Confocal+Differential+Dynamic+Microscopy.">Characterizing Concentrated, Multiply Scattering, and Actively Driven Fluorescent Systems with Confocal Differential Dynamic Microscopy.</a> Phys. Rev. Lett. 108, 218103 (2012).</li><li>Provencher, S. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+constrained+regularization+method+for+investing+data+represented+by+linear+algebraic+or+integral+equations.">A constrained regularization method for investing data represented by linear algebraic or integral equations.</a> Comp. Phys. Comm. 27, 213-227 (1982).</li><li>Provencher, S. W., Stepanek, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Global+analysis+of+dynamic+light+scattering+autocorrelation+functions.">Global analysis of dynamic light scattering autocorrelation functions.</a> Part. Part. Syst. Charact. 13, 291 (1996).</li><li>Takata, S., Norisuye, T., Shibayama, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Small-angle+Neutron+Scattering+Study+on+Preparation+Temperature+Dependence+of+Thermosensitive+Gels.">Small-angle Neutron Scattering Study on Preparation Temperature Dependence of Thermosensitive Gels.</a> Macromolecules. 35, 4779-4784 (2002).</li><li>Pusey, P. N., van Megen, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dynamic+Light+Scattering+by+Non-Ergodic+Media.">Dynamic Light Scattering by Non-Ergodic Media.</a> Physica A. 157, 705-741 (1989).</li><li>Chu, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Laser Light Scattering. 2nd Ed. , (1991).</li><li>Shibayama, M., Tanaka, T., Han, C. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Small-Angle+Neutron-Scattering+Study+on+Poly(N-Isopropyl+Acrylamide)+Gels+near+Their+Volume-Phase+Transition-Temperature.">Small-Angle Neutron-Scattering Study on Poly(N-Isopropyl Acrylamide) Gels near Their Volume-Phase Transition-Temperature.</a> J. Chem. Phys. 97, 6829-6841 (1992).</li><li>Tanaka, T., Sato, E., Hirokawa, Y., Hirotsu, S., Peetermans, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Critical+Kinetics+of+Volume+Phase+Transition+of+Gels.">Critical Kinetics of Volume Phase Transition of Gels.</a> Phys. Rev. Lett. 55, 2455-2458 (1985).</li><li>Hiroi, T., Ata, S., Shibayama, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Transitions+of+Aggregation+States+for+Concentrated+Carbon+Nanotube+Dispersion.">Transitions of Aggregation States for Concentrated Carbon Nanotube Dispersion.</a> J. Phys. Chem. C. 120, 5776-5782 (2016).</li></ol>

The authors have nothing to disclose.

משרעת הראשונית של פונקצית קורלציה הזמן תלוי בכבדות על מוקד, כפי שמוצג באיור 2 (א). זה לכאורה סותר את העובדה שהפתרון הוא הומוגני (למעט שכבה דקה על הממשק) 8. וריאציה זו משרעת הראשונית מיוחסת וריאציה בסך של אור מוחזר. התיאוריה heterodyne חלקית 16 צופה כי משרעת הראשונית, A, עוצמת אור מפוזר, אני s, ואת עוצמת האור המוחזר, I r, יקיימו את הנוסחה 1 <img alt="משוואה 2" src="/files/ftp_upload/54885/54885eq2.jpg" /> משוואה זו מראה כי גדול I r הופך, א הקטן הופך. לכן, הוא מופחת על ידי הגדרת מוקדי העמדה הקרובה לממשק. רשות האישורים הקבוע D דיפוזיה לכאורהn להיות מושגת על ידי התאמת פונקצית קורלציה זמן במקרה של פתרונות monodisperse: <img alt="משוואה 3" src="/files/ftp_upload/54885/54885eq3.jpg" /> איפה <img alt="משוואה 4" src="/files/ftp_upload/54885/54885eq4.jpg" /> . במקרה זה, n היא מקדמת השבירה של הממס (מים, 1.33), θ היא הזווית המפוזרת (180 °), ו λ הוא אורך הגל של אור (514.5 nm). מאז אנחנו מוחלים גיאומטרית backscattering, הערך של q הוא קבוע. עם זאת, בשלב זה נפתר באמצעות אורכי גל שונים של אור. יש לציין כי כל סוג של מקור לייזר גל רציף זמין לבנות מיקרוסקופ DLS. הודות נפח המוקרן הקטן, גורם קוהרנטיות 17 מוערך יותר 0.99 והוא זניח. לקבלת פתרונות polydisperse, פונקצית ההתפלגות של D של מתקבלת על ידי טרנספורמציה Laplace ההפוכה. ה heterodyne חלקיתEory גם צופה כי D A אינו זהה D הדיפוזיה בפועל. קבועי דיפוזיה שני אלה יקיימו את המשוואה הבאה: <img alt="משוואה 5" src="/files/ftp_upload/54885/54885eq5.jpg" /> הדי דיפוזיה המתמידים מומר h הידרודינמית רדיוס R באמצעות משוואת איינשטיין-סטוקס 4. כאשר A = 1, מערכת היחסים הזאת הולכת D A = D. במקרה זה, תהליך המרת נתונים הוא זהה לזה של פיזור אור דינאמי המשותף. הקו האדום שמוצג באיור 2 (ב) מתאים במקרה זה. לעומת זאת, מערכת היחסים הזאת הולכת D A = 0.5 D על גבול A → 0. לכן, הגודל מוערך פעמים גדולות כמו הגודל האמיתי כאשר A הוא קטן (למעשה, פחות מ 0.2), כפי שמוצג על ידי הקו הכחול של איור 2 (ב) </sטרונג&gt;. אם אנו יודעים כי הוא קטן משמעותי, הציר האופקי יכול להיות מוזז, כפי שמוצג באיור 2 (ג). באופן עקרוני, אנו יכולים להמיר D לתוך D עבור כל ערך של A. בפועל, עם זאת, עדיף להגדיר את משרעת הראשונית קטן מ -0.2, מאז פשוט קירוב D של ~ 0.5 D נכון. המאפיינים הבולטים של טכניקת מיקרוסקופ פיזור אור דינאמי הודגמו באמצעות פתרון PNIPA. הקונפורמציה של PNIPA מעל ומתחת LCST נחקרה בהרחבה באמצעות נויטרונים קטן זווית פיזור 15,18. לעומת זאת, פיזור אור דינאמי לא נוצל לניתוח PNIPA מעל LCST בגלל העכירות שלה 19. בעיה זו נפתרה על ידי המיקרוסקופ פיזור אור דינאמי, כפי שמוצג איורים 3 (א) ו- (ב). גודלו של אגרגטים אלה הוא מספר &amp;# 181; מ &#39;, אשר לא ניתן להשיג גם על ידי פיזור קרני רנטגן / ניטרוני זווית קטנה או טכניקות פיזור אור קונבנציונליות. מדידות זמן נפתר באמצעות מערכת זו לתת מידע על תהליך הצבירה במהלך שינוי הטמפרטורה. החיסרון של המיקרוסקופ פיזור אור דינאמי מודגם גם באיור 3. לקבלת תוצאה מתחת LCST, פונקציית המתאם זמן מושפעת במידה רבה על ידי כמות קטנה מאוד של הנוכחי אבק (הקווים השחורים באיור 3). לדוגמה, פונקציית המתאם הזמן אינו להירקב לגמרי, אפילו עם זמני מתאם בסדר גודל של 1.0 s. הסיבה לכך היא כי הנפח מוקרן עם המנגנון הזה (כ 1.0 מיקרומטר) קטן באופן משמעותי מזה מוקרן עם מנגנון פיזור אור דינאמי הרגיל (כ 100 מיקרומטר). במקרים בהם עוצמת אור מפוזר חלש, האות מוסתר על ידי רעש, כגון לנזקים שנגרמו עקב sכמויות בקניון אבק הפתרון. לכן, שלוש פסגות שמוצגות באיור 3 (ב) לא יכולות להיות חשיבות כמותית למרות הסדר הכללי של הגודל הוא משמעותי. שים לב scatterer כזה חלש יכול להימדד על ידי מנגנון פיזור אור דינאמי קונבנציונאלי. אנחנו הוכחנו כי מיקרוסקופ פיזור אור דינאמי מאפשר לנו למדוד הן דגימות שקופות עכורות עם אותו ההתקנה. מאז המרחק האופטי בדגימות הוא קצר, טכניקה זו יכולה להיות מיושמת על דגימות אור קליטות חזקות, כגון השעיות-צינורות פחמן 20. בנוסף, בשל ברזולוציה מרחבית גבוהה, טכניקה זו יכולה להיות מיושמת על תאים ביולוגיים. עבור היישום שלה לביולוגיה, שיטה זו יכולה גם להיות משולבת עם שיטות הדמיה אחרות, כגון קרינת הדמית ראמאן. לפיכך, אנו סבורים כי מיקרוסקופ פיזור אור דינאמי הוא כלי רב עוצמה עבור מגוון רחב של תחומי מחקר.

Particle size is one of the most fundamental properties of colloidal and polymer solutions. Numerous techniques are used to measure the particle size. Particle sizes of 1.0 &#181;m or larger can be measured directly using an optical microscope. For smaller particles, alternative techniques, such as laser diffraction, electron microscopy, or atomic force microscopy, are used2,3. Dynamic light scattering is a commonly-used technique for the measurement of particle size distributions in solutions4. The results obtained using this technique are not derived from images of the particles but from the characteristic time of the fluctuations in scattered light intensity. These fluctuations originate from Brownian motion, which is characterized by a diffusion constant. The size distribution is obtained from the distribution of diffusion constants using the Einstein-Stokes equation. Due to its simplicity, dynamic light scattering is widely used for the routine assessment of solutions, such as paints and food colloids.
Pretreatment is required for most of the techniques used for the particle size measurement of solution samples. In the case of electron microscopy and atomic force microscopy, the sample must be analyzed under vacuum conditions. Therefore, it is difficult to observe the samples in their native forms. Furthermore, for laser diffraction and dynamic light scattering, only diluted samples that are free from multiple scattering and light absorption can be measured. To overcome this difficulty, several new techniques have been proposed for the measurement of dynamic light scattering from undiluted, concentrated solutions, such as cross-correlation spectroscopy5,6, low-coherence dynamic light scattering7,8, diffusing-wave spectroscopy9,10, and differential dynamic microscopy11,12.
We have developed a new apparatus called a dynamic light scattering microscope1. This apparatus enables us to measure turbid samples without dilution by means of a confocal optical system in which multiple scattering is eliminated using a pinhole. However, the measurement procedure and data analysis are slightly more complicated than those of commercially-available instruments. This video explains the measurement procedure and data analysis in detail using the analysis of the temperature-responsive polymer, poly(N-isopropylacrylamide), as an example.

<table><tbody><tr><td>&lt;em&gt;N&lt;/em&gt;-isopropylacrylamide, 98%</td><td>Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.</td><td>I0401</td><td></td></tr><tr><td>toluene, 99%</td><td>Wako Pure Chemical Industries, Ltd.</td><td>201-01876</td><td></td></tr><tr><td>petroleum ether, distillation temperature 30 ~ 60 &amp;deg;C</td><td>Wako Pure Chemical Industries, Ltd.</td><td>169-22565</td><td></td></tr><tr><td>&lt;em&gt;N,N,N&#039;,N&#039;&lt;/em&gt;-tetramethylethylenediamine, 99%</td><td>Sigma</td><td>T9281</td><td></td></tr><tr><td>ammonium persulfate, 98%</td><td>Sigma</td><td>248614</td><td></td></tr><tr><td>polystyrene latex suspension, 1 wt%</td><td>Duke Scientific Corporation</td><td>3500A</td><td></td></tr><tr><td>argon</td><td>Koike Sanso Kogyo Co., Ltd.</td><td></td><td>purity &gt; 99.999 vol.%</td></tr><tr><td>cavity slide</td><td>Matsunami Glass Ind.,Ltd.</td><td>83-0336</td><td></td></tr><tr><td>inverted microscope</td><td>Nikon Instech Co., Ltd.</td><td>ECLIPSE Ti-U</td><td></td></tr><tr><td>Thermo Plate</td><td>Tokai Hit CO.,Ltd</td><td>TP-108R-C</td><td></td></tr><tr><td>Solid-state laser</td><td>Coherent</td><td>OBIS 488LX</td><td></td></tr><tr><td>avalanche photodiode</td><td>ALV-GmbH</td><td>ALV-High Q.E. Avalanche Photo Diode</td><td></td></tr><tr><td>correlator</td><td>ALV-GmbH</td><td>ALV-5000/EPP</td><td></td></tr></tbody></table>

measurement of particle size distribution in turbid solutions by dynamic light scattering microscopy

A protocol for measuring polydispersity of concentrated polymer solutions using dynamic light scattering is described. Dynamic light scattering is a technique used to measure the size distribution of polymer solutions or colloidal particles. Although this technique is widely used for the assessment of polymer solutions, it is difficult to measure the particle size in concentrated solutions due to the multiple scattering effect or strong light absorption. Therefore, the concentrated solutions should be diluted before measurement. Implementation of the confocal optical component in a dynamic light scattering microscope1 helps to overcome this barrier. Using such a microscopic system, both transparent and turbid systems can be analyzed under the same experimental setup without a dilution. As a representative example, a size distribution measurement of a temperature-responsive polymer solution was performed. The sizes of the polymer chains in an aqueous solution were several tens of nanometers at a temperature below the lower critical solution temperature (LCST). In contrast, the sizes increased to more than 1.0 &#181;m when above the LCST. This result is consistent with the observation that the solution turned turbid above the LCST.

זמן פונקציות קורלציה של עוצמת האור התפזרו לבתיהם השעיה לטקס קלקר (רדיוס החלקיק: 50 ננומטר) נמדדו בנקודות מוקד שונים, כפי שמוצג באיור 2 (א). פונקציות קורלציה אלה הוסבו פונקציות ההתפלגות של רדיוס הידרודינמית ידי טרנספורמציה Laplace ההופכי (עיין איור 2 (ב) ו- (ג)). שימוש באותו הליך, פונקציות קורלציה זמן פונקציות ההפצה של רדיוס הידרודינמית של הפתרון PNIPA התקבלו במהירות של 25 ° C ו -35 ° C, בהתאמה. איורים 3 (א) ו- (ב) להראות את פונקציות קורלציה הזמן של עוצמת האור המפוזרת פונקציות התפלגות גודל מקביל פתרון PNIPA להלן (25 ° C) ומעלה (35 ° C) את LCST. תפקידי התפלגות הגודל התקבלו על ידי הפיכת Laplace הפוך ואחריותיקון של heterodyne חלקית. רדיוס הידרודינמית הממוצע מתחת LCST הוא כמה עשרות ננומטרים, אשר אופיינית עבור פתרונות פולימר. לעומת זאת, רדיוס הידרודינמית מעל LCST הוא כ 1.0 מיקרומטר. תוצאה זו עולה בקנה אחד עם העובדה כי הפתרון הוא עכור מעל LCST. הקווים האדומים וכחולים באיור 3 מייצגים את התפלגות הגודל של פתרונות PNIPA מתקבלים מייד לאחר ו -20 דקות לאחר הפתרון הפכו עכורות, בהתאמה. איור 3 (ב) מצביע בבירור על הגידול של הצבירה. <img alt="איור 1" src="/files/ftp_upload/54885/54885fig1.jpg" /> באיור 1. שרטוטים של המיקרוסקופ פיזור אור דינאמי. חריר (PH), קרן splitter (BS), מקטב (Pol), ו photodiode מפולת (APD). <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/54885/54885fig1large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן לצפייה</a>גרסה גדולה יותר של דמות זו. <img alt="איור 2" src="/files/ftp_upload/54885/54885fig2.jpg" /> איור 2. תוצאות עבור נציג השעית לטקס קלקר. (א) פונקציות קורלציה זמן של עוצמת אור הפזורה השעייתו לטקס קלקר. הרדיוס הנקוב הוא 50 ננומטר ואת הריכוז הוא 0.1% WT. שני מערכי נתונים התקבלו נקודות פיזור שונות. (ב), (ג) פונקציות התפלגות הגודל מתאימות עבור ההשעיה לטכס קלקר שהשיגו שינוי Laplace ההופכי של (א). הקו האדום תואם את פונקצית קורלציה שזמנה משרעת ראשוני הוא כ 1.0, ואת הקו הכחול שקולה לזו עם משרעת ראשונית כי הוא כ 0.2. הציר האופקי חושב ללא (ב) ועם (ג) בהתחשב השפעת אִבּוּך חלקית (PHD) כאשר &lt;&lt;<html> ; 1. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/54885/54885fig2large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.</a> <img alt="איור 3" src="/files/ftp_upload/54885/54885fig3.jpg" /> איור 3. תוצאות עבור נציג פתרון PNIPA. (א) פונקציות קורלציה זמן של עוצמת אור הפזורה לפתרון PNIPA. (ב) תפקידי התפלגות הגודל מתאימים פתרון PNIPA שהשיג שינוי Laplace ההופכי של (א). הציר האופקי חושב בהתחשב השפעת אִבּוּך חלקית עבור כל קבוצת נתונים. הקו השחור מייצג את הנתונים שהתקבלו על 25 מעלות צלזיוס. הקו האדום מייצג את הנתונים שהתקבלו רק לאחר הפתרון פנה עכור (35 מעלות צלזיוס). הקו הכחול מייצג את הנתונים המתקבלים לאחר מדידה של 20 דק &#39;של הקו האדום./54885/54885fig3large.jpg &quot;Target =&quot; _ blank &quot;&gt; לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

Watch this Scientific Journal Video about Measurement of Particle Size Distribution in Turbid Solutions by Dynamic Light Scattering Microscopy at JoVE.com

Measurement of Particle Size Distribution in Turbid Solutions by Dynamic Light Scattering Microscopy

פרוטוקול עבור המדידה הישירה של התפלגות גודל חלקיקי תמיסות מרוכזות באמצעות מיקרוסקופ פיזור אור דינאמי מוצג.

מדידת הפצת החלקיקים גודל פתרונות דלוחים ידי Dynamic Light פיזור מיקרוסקופי

A protocol for measuring polydispersity of concentrated polymer solutions using dynamic light scattering is described. Dynamic light scattering is a ...

measurement-particle-size-distribution-turbid-solutions-dynamic-light

Research

Education

JoVE Core

JoVE Journal

Electrical Engineering

Chemistry

Unit 1

The Laplace Transform

SCIENTISTS IN ACTION

14.2K Views.  University of Tokyo.  פרוטוקול עבור המדידה הישירה של התפלגות גודל חלקיקי תמיסות מרוכזות באמצעות מיקרוסקופ פיזור אור דינאמי מוצג. 

Video: Measurement of Particle Size Distribution in Turbid Solutions by Dynamic Light Scattering Microscopy

Constant Pressure-controlled Extrusion Method for the Preparation of Nano-sized Lipid Vesicles

Liposomes are artificially prepared vesicles consisting of natural and synthetic phospholipids that are widely used as a cell membrane mimicking platform to study protein-protein and protein-lipid interactions3, monitor drug delivery4,5, and encapsulation4. Phospholipids naturally create curved lipid bilayers, distinguishing itself from a micelle.6 Liposomes are traditionally classified by size and number of bilayers, i.e. large unilamellar vesicles (LUVs), small unilamellar vesicles (SUVs) and multilamellar vesicles (MLVs)7. In particular, the preparation of homogeneous liposomes of various sizes is important for studying membrane curvature that plays a vital role in cell signaling, endo- and exocytosis, membrane fusion, and protein trafficking8. Several groups analyze how proteins are used to modulate processes that involve membrane curvature and thus prepare liposomes of diameters &lt;100 - 400 nm to study their behavior on cell functions3. Others focus on liposome-drug encapsulation, studying liposomes as vehicles to carry and deliver a drug of interest9. Drug encapsulation can be achieved as reported during liposome formation9. Our extrusion step should not affect the encapsulated drug for two reasons, i.e. (1) drug encapsulation should be achieved prior to this step and (2) liposomes should retain their natural biophysical stability, securely carrying the drug in the aqueous core. These research goals further suggest the need for an optimized method to design stable sub-micron lipid vesicles.
Nonetheless, the current liposome preparation technologies (sonication10, freeze-and-thaw10, sedimentation) do not allow preparation of liposomes with highly curved surface (i.e. diameter &lt;100 nm) with high consistency and efficiency10,5, which limits the biophysical studies of an emerging field of membrane curvature sensing. Herein, we present a robust preparation method for a variety of biologically relevant liposomes.
Manual extrusion using gas-tight syringes and polycarbonate membranes10,5 is a common practice but heterogeneity is often observed when using pore sizes &lt;100 nm due to due to variability of manual pressure applied. We employed a constant pressure-controlled extrusion apparatus to prepare synthetic liposomes whose diameters range between 30 and 400 nm. Dynamic light scattering (DLS)10, electron microscopy11 and nanoparticle tracking analysis (NTA)12 were used to quantify the liposome sizes as described in our protocol, with commercial polystyrene (PS) beads used as a calibration standard. A near linear correlation was observed between the employed pore sizes and the experimentally determined liposomes, indicating high fidelity of our pressure-controlled liposome preparation method. Further, we have shown that this lipid vesicle preparation method is generally applicable, independent of various liposome sizes. Lastly, we have also demonstrated in a time course study that these prepared liposomes were stable for up to 16 hours. A representative nano-sized liposome preparation protocol is demonstrated below.

This protocol describes an extrusion method for preparing lipid vesicles of sub-micron sizes with a high degree of homogeneity. This method uses a pressure-controlled system with controlled nitrogen flow rates for liposome preparation. The lipid preparation1,2, liposome extrusion, and size characterization will be presented herein.

שחול קבוע לחץ שבשליטת שיטה להכנת בגודל ננו שלפוחית ​​שומנים

Liposomes are artificially prepared vesicles consisting of natural and synthetic phospholipids that are widely used as a cell membrane mimicking platform ...

Bioengineering

Dispersion of Nanomaterials in Aqueous Media: Towards Protocol Optimization

The sonication process is commonly used for de-agglomerating and dispersing nanomaterials in aqueous based media, necessary to improve homogeneity and stability of the suspension. In this study, a systematic step-wise approach is carried out to identify optimal sonication conditions in order to achieve a stable dispersion. This approach has been adopted and shown to be suitable for several nanomaterials (cerium oxide, zinc oxide, and carbon nanotubes) dispersed in deionized (DI) water. However, with any change in either the nanomaterial type or dispersing medium, there needs to be optimization of the basic protocol by adjusting various factors such as sonication time, power, and sonicator type as well as temperature rise during the process. The approach records the dispersion process in detail. This is necessary to identify the time points as well as other above-mentioned conditions during the sonication process in which there may be undesirable changes, such as damage to the particle surface thus affecting surface properties. Our goal is to offer a harmonized approach that can control the quality of the final, produced dispersion. Such a guideline is instrumental in ensuring dispersion quality repeatability in the nanoscience community, particularly in the field of nanotoxicology.

Here, we present a step-wise protocol for the dispersion of nanomaterials in aqueous media with real-time characterization to identify the optimal sonication conditions, intensity, and duration for improved stability and uniformity of nanoparticle dispersions without impacting the sample integrity.

פיזור של ננו בתקשורת מימית: לקראת פרוטוקול אופטימיזציה

The sonication process is commonly used for de-agglomerating and dispersing nanomaterials in aqueous based media, necessary to improve homogeneity and ...

Environment

Controlled Synthesis and Fluorescence Tracking of Highly Uniform Poly(N-isopropylacrylamide) Microgels

Stimuli-sensitive poly(N-isopropylacrylamide) (PNIPAM) microgels have various prospective practical applications and uses in fundamental research. In this work, we use single particle tracking of fluorescently labeled PNIPAM microgels as a showcase for tuning microgel size by a rapid non-stirred precipitation polymerization procedure. This approach is well suited for prototyping new reaction compositions and conditions or for applications that do not require large amounts of product. Microgel synthesis, particle size and structure determination by dynamic and static light scattering are detailed in the protocol. It is shown that the addition of functional comonomers can have a large influence on the particle nucleation and structure. Single particle tracking by wide-field fluorescence microscopy allows for an investigation of the diffusion of labeled tracer microgels in a concentrated matrix of non-labeled microgels, a system not easily investigated by other methods such as dynamic light scattering.

Controlled Synthesis and Fluorescence Tracking of Highly Uniform PolyN-isopropylacrylamide Microgels

Non-stirred precipitation polymerization provides a rapid, reproducible prototyping approach to the synthesis of stimuli-sensitive poly(N-isopropylacrylamide) microgels of narrow size distribution. In this protocol synthesis, light scattering characterization and single particle fluorescence tracking of these microgels in a wide-field microscopy setup are demonstrated.

סינתזה מבוקרת מעקב הקרינה של פולי אחיד מאוד (<em&gt; N</em&gt; -isopropylacrylamide) Microgels

Stimuli-sensitive poly(N-isopropylacrylamide) (PNIPAM) microgels have various prospective practical applications and uses in fundamental research. In this ...

DNA-magnetic Particle Binding Analysis by Dynamic and Electrophoretic Light Scattering

Isolation of DNA using magnetic particles is a field of high importance in biotechnology and molecular biology research. This protocol describes the evaluation of DNA-magnetic particles binding via dynamic light scattering (DLS) and electrophoretic light scattering (ELS). Analysis by DLS provides valuable information on the physicochemical properties of particles including particle size, polydispersity, and zeta potential. The latter describes the surface charge of the particle which plays major role in electrostatic binding of materials such as DNA. Here, a comparative analysis exploits three chemical modifications of nanoparticles and microparticles and their effects on DNA binding and elution. Chemical modifications by branched polyethylenimine, tetraethyl orthosilicate and (3-aminopropyl)triethoxysilane are investigated. Since DNA exhibits a negative charge, it is expected that zeta potential of particle surface will decrease upon binding of DNA. Forming of clusters should also affect particle size. In order to investigate the efficiency of these particles in isolation and elution of DNA, the particles are mixed with DNA in low pH (~6), high ionic strength and dehydration environment. Particles are washed on magnet and then DNA is eluted by Tris-HCl buffer (pH = 8). DNA copy number is estimated using quantitative polymerase chain reaction (PCR). Zeta potential, particle size, polydispersity and quantitative PCR data are evaluated and compared. DLS is an insightful and supporting method of analysis that adds a new perspective to the process of screening of particles for DNA isolation.

This protocol describes the synthesis of magnetic particles and evaluation of their DNA-binding properties via dynamic and electrophoretic light scattering. This method focuses on monitoring changes in particle size, their polydispersity and zeta potential of particle surface which play major role in binding of materials such as DNA.

חלקיקים מגנטיים-DNA מחייב ניתוח לפי פיזור אור דינאמי, Electrophoretic

Isolation of DNA using magnetic particles is a field of high importance in biotechnology and molecular biology research. This protocol describes the ...

Application of Voltage in Dynamic Light Scattering Particle Size Analysis

Dynamic light scattering (DLS) is a common method for characterizing the size distribution of polymers, proteins, and other nano- and microparticles. Modern instrumentation permits measurement of particle size as a function of time and/or temperature, but currently there is no simple method for performing DLS particle size distribution measurements in the presence of applied voltage. The ability to perform such measurements would be useful in the development of electroactive, stimuli-responsive polymers for applications such as sensing, soft robotics, and energy storage. Here, a technique using applied voltage coupled with DLS and a temperature ramp to observe changes in aggregation and particle size in thermoresponsive polymers with and without electroactive monomers is presented. The changes in aggregation behavior observed in these experiments were only possible through the combined application of voltage and temperature control. To obtain these results, a potentiostat was connected to a modified cuvette in order to apply voltage to a solution. Changes in polymer particle size were monitored using DLS in the presence of constant voltage. Simultaneously, current data were produced, which could be compared with particle size data, to understand the relationship between current and particle behavior. The polymer poly(N-isopropylacrylamide) (pNIPAM) served as a test polymer for this technique, as pNIPAM's response to temperature is well-studied. Changes in the lower-critical solution temperature (LCST) aggregation behavior of pNIPAM and poly(N-isopropylacrylamide)-block-poly(ferrocenylmethyl methacrylate), an electrochemically active block-copolymer, in the presence of applied voltage are observed. Understanding the mechanisms behind such changes will be important when trying to achieve reversible polymer structures in the presence of applied voltage.

Here, a protocol to apply voltage to solution during dynamic light scattering particle size measurements with the intent to explore the effect of voltage and temperature changes on polymer aggregation is presented.

יישום מתח בניתוח מידת החלקיקים של פיזור אור דינמי

Dynamic light scattering (DLS) is a common method for characterizing the size distribution of polymers, proteins, and other nano- and microparticles. ...

Assembly and Characterization of Polyelectrolyte Complex Micelles

Polyelectrolyte complex micelles (PCMs), core-shell nanoparticles formed by self-assembly of charged polymers in aqueous solution, provide a powerful platform for exploring the physics of polyelectrolyte interactions and also offer a promising solution to the pressing problem of delivering therapeutic oligonucleotides in vivo. Developing predictive structure-property relationships for PCMs has proven difficult, in part due to the presence of strong kinetic traps during nanoparticle self-assembly. This article discusses criteria for choosing polymers for PCM construction and provides protocols based on salt annealing that enable assembly of repeatable, low-polydispersity nanoparticles. We also discuss PCM characterization using light scattering, small-angle X-ray scattering, and electron microscopy.

We provide protocols and representative data for designing, assembling, and characterizing polyelectrolyte complex micelles, core-shell nanoparticles formed by polyelectrolytes and hydrophilic charged-uncharged block copolymers.

הרכבה ואפיון של מטלות מורכבות פוליאלקטרוליט

Polyelectrolyte complex micelles (PCMs), core-shell nanoparticles formed by self-assembly of charged polymers in aqueous solution, provide a powerful ...

Routine Screening Method for Microparticles in Platelet Transfusions

Platelet inventory management based on screening microparticle content in platelet concentrates is a new quality improvement initiative for hospital blood banks. Cells fragment off microparticles (MP) when they are stressed. Blood and blood components may contain cellular fragments from a variety of cells, most notably from activated platelets. When performing their roles as innate immune cells and major players in coagulation and hemostasis, platelets change shape and generate microparticles. With dynamic light scattering (DLS)-based microparticle detection, it is possible to differentiate activated (high microparticle) from non-activated (low microparticle) platelets in transfusions, and optimize the use of this scarce blood product. Previous research suggests that providing non-activated platelets for prophylactic use in hematology-oncology patients could reduce their risk of becoming refractory and improve patient care. The goal of this screening method is to routinely differentiate activated from non-activated platelets. The method described here outlines the steps to be performed for routine platelet inventory management in a hospital blood bank: obtaining a sample from a platelet transfusion, loading the sample into the capillary for DLS measurement, performing the DLS test to identify microparticles, and using the reported microparticle content to identify activated platelets.

Platelet inventory management based on screening microparticle content in platelet concentrates is a new quality improvement initiative in hospital blood banks. The goal is to differentiate activated from non-activated platelets to optimize the use of platelets. Providing non-activated platelets to hematology-oncology patients might reduce their high risk to become refractory.

השגרה הקרנת שיטה עבור Microparticles ב עירויי טסיות

Platelet inventory management based on screening microparticle content in platelet concentrates is a new quality improvement initiative for hospital blood ...

Medicine

Quantifying Cytoskeleton Dynamics Using Differential Dynamic Microscopy

Cells can crawl, self-heal, and tune their stiffness due to their remarkably dynamic cytoskeleton. As such, reconstituting networks of cytoskeletal biopolymers may lead to a host of active and adaptable materials. However, engineering such materials with precisely tuned properties requires measuring how the dynamics depend on the network composition and synthesis methods. Quantifying such dynamics is challenged by variations across the time, space, and formulation space of composite networks. The protocol here describes how the Fourier analysis technique, differential dynamic microscopy (DDM), can quantify the dynamics of biopolymer networks and is particularly well suited for studies of cytoskeleton networks. DDM works on time sequences of images acquired using a range of microscopy modalities, including laser-scanning confocal, widefield fluorescence, and brightfield imaging. From such image sequences, one can extract characteristic decorrelation times of density fluctuations across a span of wave vectors. A user-friendly, open-source Python package to perform DDM analysis is also developed. With this package, one can measure the dynamics of labeled cytoskeleton components or of embedded tracer particles, as demonstrated here with data of intermediate filament (vimentin) networks and active actin-microtubule networks. Users with no prior programming or image processing experience will be able to perform DDM using this software package and associated documentation.

Differential dynamic microscopy (DDM) combines features of dynamic light scattering and microscopy. Here, the process of using DDM to characterize reconstituted cytoskeleton networks by quantifying the subdiffusive and caged dynamics of particles in vimentin networks and the ballistic motion of active myosin-driven actin-microtubule composites is presented.

כימות דינמיקת שלד ציטוסקלטון באמצעות מיקרוסקופיה דינמית דיפרנציאלית

Cells can crawl, self-heal, and tune their stiffness due to their remarkably dynamic cytoskeleton. As such, reconstituting networks of cytoskeletal ...

An Innovative Method for Exosome Quantification and Size Measurement

Although the biological importance of exosomes has recently gained an increasing amount of scientific and clinical attention, much is still unknown about their complex pathways, their bioavailability and their diverse functions in health and disease. Current work focuses on the presence and the behavior of exosomes (in vitro as well as in vivo) in the context of different human disorders, especially in the fields of oncology, gynecology and cardiology.
Unfortunately, neither a consensus regarding a gold standard for exosome isolation exists, nor is there an agreement on such a method for their quantitative analysis. As there are many methods for the purification of exosomes and also many possibilities for their quantitative and qualitative analysis, it is difficult to determine a combination of methods for the ideal approach. 
Here, we demonstrate nanoparticle tracking analysis (NTA), a semi-automated method for the characterization of exosomes after isolation from human plasma by ultracentrifugation. The presented results show that this approach for isolation, as well as the determination of the average number and size of exosomes, delivers reproducible and valid data, as confirmed by other methods, such as scanning electron microscopy (SEM).

A method for isolation of exosomes from whole blood and further analysis by nanoparticle tracking using a semi-automatic instrument is presented in this article. The presented technology provides an extremely sensitive method for visualizing and analyzing particles in liquid suspension.

שיטה חדשנית לExosome כימות ומדידה גודל

Although the biological importance of exosomes has recently gained an increasing amount of scientific and clinical attention, much is still unknown about ...

Biology

Dynamic Light Scattering Analysis for the Determination of the Particle Size of Iron-Carbohydrate Complexes

Intravenously administered iron-carbohydrate nanoparticle complexes are widely used to treat iron deficiency. This class includes several structurally heterogeneous nanoparticle complexes, which exhibit varying sensitivity to the conditions required for the methodologies available to physicochemically characterize these agents. Currently, the critical quality attributes of iron-carbohydrate complexes have not been fully established. Dynamic light scattering (DLS) has emerged as a fundamental method to determine intact particle size and distribution. However, challenges still remain regarding the standardization of methodologies across laboratories, specific modifications required for individual iron-carbohydrate products, and how the size distribution can be best described. Importantly, the diluent and serial dilutions used must be standardized. The wide variance in approaches for sample preparation and data reporting limit the use of DLS for the comparison of iron-carbohydrate agents. Herein, we detail a robust and easily reproducible protocol to measure the size and size distribution of the iron-carbohydrate complex, iron sucrose, using the Z-average and polydispersity index.

Dynamic light scattering (DLS) has emerged as a suitable assay for evaluating the particle size and distribution of intravenously administered iron-carbohydrate complexes. However, the protocols lack standardization and need to be modified for each iron-carbohydrate complex analyzed. The present protocol describes the application and special considerations for the analysis of iron sucrose.

ניתוח פיזור אור דינמי לקביעת גודל החלקיקים של קומפלקסים ברזל-פחמימות

Intravenously administered iron-carbohydrate nanoparticle complexes are widely used to treat iron deficiency. This class includes several structurally ...

מדידת הפצת החלקיקים גודל פתרונות דלוחים ידי Dynamic Light פיזור מיקרוסקופי

Summary

Explore More Videos

Chapters in this video

שחול קבוע לחץ שבשליטת שיטה להכנת בגודל ננו שלפוחית שומנים

פיזור של ננו בתקשורת מימית: לקראת פרוטוקול אופטימיזציה

סינתזה מבוקרת מעקב הקרינה של פולי אחיד מאוד (

חלקיקים מגנטיים-DNA מחייב ניתוח לפי פיזור אור דינאמי, Electrophoretic

יישום מתח בניתוח מידת החלקיקים של פיזור אור דינמי

הרכבה ואפיון של מטלות מורכבות פוליאלקטרוליט

השגרה הקרנת שיטה עבור Microparticles ב עירויי טסיות

כימות דינמיקת שלד ציטוסקלטון באמצעות מיקרוסקופיה דינמית דיפרנציאלית

שיטה חדשנית לExosome כימות ומדידה גודל

ניתוח פיזור אור דינמי לקביעת גודל החלקיקים של קומפלקסים ברזל-פחמימות

מדידת הפצת החלקיקים גודל פתרונות דלוחים ידי Dynamic Light פיזור מיקרוסקופי

Summary

Explore More Videos

Chapters in this video

שחול קבוע לחץ שבשליטת שיטה להכנת בגודל ננו שלפוחית ​​שומנים

פיזור של ננו בתקשורת מימית: לקראת פרוטוקול אופטימיזציה

סינתזה מבוקרת מעקב הקרינה של פולי אחיד מאוד (

חלקיקים מגנטיים-DNA מחייב ניתוח לפי פיזור אור דינאמי, Electrophoretic

יישום מתח בניתוח מידת החלקיקים של פיזור אור דינמי

הרכבה ואפיון של מטלות מורכבות פוליאלקטרוליט

השגרה הקרנת שיטה עבור Microparticles ב עירויי טסיות

כימות דינמיקת שלד ציטוסקלטון באמצעות מיקרוסקופיה דינמית דיפרנציאלית

שיטה חדשנית לExosome כימות ומדידה גודל

ניתוח פיזור אור דינמי לקביעת גודל החלקיקים של קומפלקסים ברזל-פחמימות

שחול קבוע לחץ שבשליטת שיטה להכנת בגודל ננו שלפוחית שומנים