פיזור אחורי של נייטרונים מודד דיפוזיה גלובלית ודינמיקה פנימית של חלבונים ומי הידרציה ללא נזקי קרינה. ספקטרוסקופיית נייטרונים ניגשת בו זמנית למתאמים מרחביים ובזמן ברמה המולקולרית. בחומר רך ובחומרים ביולוגיים, מעניין במיוחד לקבל מידע עקיף על הסדר המקומי על מערכות אי-סדר ארוכות טווח אלה.
לכן ניתן להשתמש בפיזור לאחור של נייטרונים כדי לחקור דינמיקה בביולוגיה, כימיה או חוש חומרי. תחום חזק נוסף הוא אנרגיה, עם מחקרים, למשל, על סוללות ותאי דלק. פיזור לאחור של נייטרונים שימש בהצלחה לחקר הדינמיקה המולקולרית של חלבונים המעורבים במחלות נוירודגנרטיביות כגון אלצהיימר ופרקינסון.
התוצאות המתקבלות עוזרות לנו להבין טוב יותר את סימני ההיכר המולקולריים של פתולוגיות אלה ועשויות לסלול את הדרך לפיתוח אבחון טוב יותר. כדי להכין את מחזיק הדגימה, התחל על ידי ניקוי יסודי של מחזיק דגימת אלומיניום שטוח ואטם חוט אינדיום שלו וברגים עם מים, ולאחר מכן אתנול, ולאחר מכן לתת לו להתייבש. שקול את החלקים השונים של מחזיק הדגימה, כולל התחתית, המכסה וחוט האינדיום, בנפרד על איזון מדויק.
הניחו את אטם חוט האינדיום במילימטר אחד בחריץ של החלק התחתון של מחזיק הדגימה, והשאירו חפיפה קטנה במקום שבו שני הקצוות מתחברים. הוסף סביב 100 מיליגרם של חלבון lyophilized כך שהוא ממלא את פני השטח הפנימיים של החלק התחתון של מחזיק הדגימה. לאחר מכן, הניחו את מחזיק הדגימה במייבש עם צלחת פטרי המכילה אבקת תחמוצת זרחן למשך 24 שעות כדי לייבש לחלוטין את אבקת החלבון.
שקול את החלק התחתון המיובש של מחזיק הדגימה המכיל את חותם האינדיום ואת האבקה המיובשת כדי לקבל את המסה של הדגימה המיובשת. הסר את תחמוצת הזרחן מן מייבש ולשים צלחת פטרי עם תחמוצת דאוטריום, כמו גם את הדגימה בפנים עבור לחות האבקה. חזור על הייבוש והלחות שלוש פעמים להחלפת מימן מלאה לדאוטריום.
מדדו את מסת האבקה באופן קבוע כדי לבדוק את רמת ההידרציה, וכאשר ההידרציה מעט מעל הרמה הרצויה, המתינו עד שהמסה תרד לאט. לאחר קבלת ההידרציה הרצויה, הניחו במהירות את המכסה על החלק התחתון וסגרו תחילה את מחזיק הדגימה עם ארבעה ברגים כדי לעצור את חילופי האדים. מניחים ומהדקים את כל הברגים הנותרים עד שלא נראה רווח בין החלק התחתון למכסה.
שקלו את מחזיק הדגימה האטום כדי לבדוק אם יש אובדן הידרציה פוטנציאלי כתוצאה מדליפות לאחר ניסוי הנייטרונים. כדי להכין את דגימת המצב הנוזלי, יש להמיס את החלבון במאגר המפורק. באמצעות מים, לקבוע את נפח הנוזל המתאים לשים במחזיק הדגימה.
לפני הטיפול בחומר כלשהו, יש לוודא שמינון הקרינה המייננת נמוך מ-100 מיקרוסיוורטים לשעה. לאחר מכן, יבש היטב את מקל הדגימה והסר כל דגימה קודמת. הניחו את הדגימה על מקל הדגימה, בדקו אם יש מרכוז נכון ביחס למרכז הקרן והכניסו את מקל הדגימה לכבשן הקריו.
כדי להשיג נתונים ב- Nomad, עבור אל כרטיסיית הביצוע וגרור ושחרר בקר קריוסטט תנור לתוך כן השיגור. כוונו את הטמפרטורה ל-200 קלווין. השתמש במצב מהיר ופסק זמן של 30 דקות כדי שלטמפרטורה יהיה זמן להתייצב.
לחץ על סמל הרענון כדי להפעיל את רמפת הטמפרטורה ברקע לרכישת נתונים במהלך ירידת הטמפרטורה. גרור ושחרר את בקר ההגדרות IN16 Doppler לתוך נקודת ההתחלה. הגדר את פרופיל המהירות למהירות מדויקת, הגדר על ידי דלתא E מקסימלית, קיזוז האנרגיה ל- 0.00 מיקרו אלקטרון-וולט, ומספר הערוצים ל- 128 כדי לקבל תצורת סריקות חלון קבועה אלסטית.
גרור ושחרר בקר ספירה לתוך נקודת הזינוק, מלא את שדה הכתוביות בשם המאפשר זיהוי קל של הנתונים, והגדר סריקות של 30 שניות עם 60 חזרות. לאחר מכן, גרור ושחרר את בקר ההגדרות של דופלר IN16 לתוך נקודת השיגור. הגדר את פרופיל המהירות לחתימה, את הגדר לפי מהירות עם ערך של 4.5 מטר לשנייה, ואת מספר הערוצים ל- 2048 כדי לקבל תצורת פיזור נייטרונים קוואזי אלסטי.
גרור ושחרר בקר ספירה ומלא את שדה הכתוביות בשם המאפשר זיהוי קל של הנתונים. הגדר סריקות של 30 דקות עם ארבע חזרות. עבור כבש הטמפרטורה, גרור ושחרר בקר קריוסטט תנור, הגדר את הטמפרטורה ל -310 קלווין, והגדר את הרמפה לנקודה עם דלתא של 0.05 קלווין למשך שש שניות.
השתמש בפסק זמן של 200 דקות. השתמש בלולאה עם 65 חזרות. בפנים, הכנס בקר הגדרות דופלר IN16, ואחריו בקר הספירה והגדר סריקה יחידה של 30 שניות.
לאחר מכן, הכנס הגדרות דופלר IN16 כפי שתואר קודם לכן, אך באמצעות היסט אנרגיה של 1.5 מיקרו אלקטרון-וולט ו-1024 ערוצים. לאחר מכן, הכנס את בקר הספירה והגדר סריקה אחת של שלוש דקות. כדי לקבל את פיזור הנייטרונים האלסטי האחרון של 312 קלווין, גרור ושחרר את הגדרות דופלר IN16 ואת בקרי הספירה שהוגדרו כפי שהודגם קודם לכן.
לאחר מכן, לחץ על לחצן התחל כדי להפעיל את הסקריפט. סריקות החלון הקבוע האלסטי והבלתי אלסטי הראו עלייה באות בהעברת תנע נמוכה והעברת אנרגיה נמוכה, בעוד שהאות בהעברת אנרגיה גבוהה והעברת תנע נמוכה ירד. המרכז הראשוני של מקדם דיפוזיית המסה היה 15 אנגסטרום בריבוע לננו-שנייה, אשר ירד באופן אקספוננציאלי עם הזמן.
בטמפרטורות גבוהות מ-220 קלווין, מי ההידרציה סביב סיבי הטאו היו ניידים יותר באופן משמעותי מאשר סביב מונומרי הטאו. שבריר מולקולות המים שעברו תנועה תרגומית ומקדמי הדיפוזיה התרגומית והסיבוב של מולקולות המים גדלו סביב סיבים. ריכוז החלבון צריך להיות 2000 מיליגרם למ"ל או לפחות 20 מיליגרם למ"ל עבור חלבונים חלבונים עקב מגבלות פיזור גב נייטרונים משטף נייטרונים או רקע חיץ מחזיק דגימה.
פיזור לאחור של נייטרונים יושם לאחרונה, למשל, כדי להבין כיצד מים, שהם החלבונים הסביבתיים הטבעיים, יכולים להיות מוחלפים במלואם על ידי פולימר סינתטי ליישום ביוטכנולוגי כמו, למשל, אספקת תרופות.
