우리는 그라츠 (Graz), 오스트리아 과학 아카데미 오스트리아에서 박사 만프레드 Hecus의 XRS의 Kriechbaum 및 생물 물리학 및 Nanosystems 연구 연구소 감사드립니다. LL 및 XW는 수상 번호 NRC-38-08-950 아래 네리-C 상 번호 DE-FG07-07ID14889, 미국 원자력 규제위원회에서, 에너지 미국학과에 의해 부분적으로 지원되었다. SWAXS기구는 수상 번호 DE-NE0000325 아래, 에너지의 미국학과에 의해 부분적으로 지원됩니다.

1. 샘플의 작성 <ol><li> 샘플 컨테이너에서 샘플의 일부를 제거하는 바늘을 사용합니다. * </li><li> 모세관을 채우기 위해 바늘을 사용 (2.2 mm 최대 직경) 샘플. 모세는 바닥에서 2 3cm 사이에 작성해야합니다. </li><li> 그 끝에 녹는 왁스로 모세관을 닫습니다. </li><li> 나사가 빠지다 시스템에서 진공 샘플 홀더를. </li><li> 융합 끝 (왁스 끝)에 의해 모세관를 타고 샘플 홀더에 해제 - 융합 끝을 삽입합니다. </li><li> 장소에 시스템 및 나사에 다시 홀더를 배치합니다. </li></ol> 액체 샘플이 모세관에 삽입해야합니다 반면, * 고체 시료 (분말 샘플 포함) 직접 샘플 홀더 (NO 모세관 필요)에 배치 할 수 있습니다. 시작 - 업 SWAXS 기계의 2. 소스 냉간 시동 절차 <ol><li> 안전 셔터 버튼을 눌러 셔터를 닫습니다. </li><li> 주 전원 스위치버튼을 녹색을 눌러 &quot;ON&quot;. </li><li> 긴급 &quot;시스템 종료 - 오프 &#39;버튼을 확장 위치에 있는지 확인합니다. </li><li> 녹색 버튼을 눌러에 주 전원을 전환합니다. </li><li> 연동 LED의 빛은 모든 연동 괜찮 니 나타내는 녹색 확인합니다. </li><li> 로드 터치 스크린이 나올 때까지 기다리는 것이 좋습니다. 일단로드, 메뉴의 &quot;R6&quot;를 누르십시오. </li><li> &quot;ON&quot;위치로 대기 모드 키를 설정합니다. </li><li> &quot;ON&quot;위치로 X-레이 키를 설정합니다. 빨간색 X-선 라이트가 점등합니다. </li><li> 대기 수준 (30 KV와 0.4 mA)을 읽는 터치 스크린이 나올 때까지 기다리는 것이 좋습니다. </li><li> &quot;OFF&quot;위치에 대기 안전 키를 설정합니다. 터치 스크린 하단에있는 &quot;시작주기&quot;버튼을 누르십시오. </li><li> 정격 출력 (50 KV와 1mA)를 읽어 터치 스크린이 나올 때까지 기다리는 것이 좋습니다. 다른 전원 수준이 필요하다면, 터치 스크린에 &#39;R4&#39;를 누르고 원하는 설정을 입력하여 구성 화면을 입력합니다. </li></ol> 3. 냉각기 절차 <ol><li> 전원을 켜 swi온도 제어 패널의 &quot;ON&quot;위치로 tch. 제어 빛과 LED 온도 표시가 점등됩니다. </li><li> 냉각기에있는 &quot;ON&quot;위치로 전원 스위치를 켜십시오. </li><li> 온도 디스플레이가 읽 때까지 기다리십시오 &quot;OFF.&quot; 이 대기 모드입니다. </li><li> 누르면 약 4 초 또는 온도 표시 될 때까지 ENTER 버튼 (반환 기호)를 개최는 실제 온도를 나타냅니다. </li><li> 온도를 변경하려면 위 또는 아래 화살표를 누르십시오. 그것이 실제 값으로 돌아갑니다 전에 설정 값은 약 8 초 동안 온도 디스플레이에 표시됩니다. </li><li> 원하는 설정 값이 표시되면 ENTER 버튼을 누릅니다. 이것은 값을 저장합니다. </li><li> 실제 온도가 원하는 설정 값을 도달 할 때까지 기다리십시오. </li></ol> 참고 : 언제든지 오류 &quot;E 01&quot;온도 디스플레이에 표시되면, 탱크 fil에 정화 물을 붓는하여 냉각 시스템 종료 방법, 충전 목욕 단위를 따르십시오저는 다음 다시 냉각기의 시작 절차를 수행합니다. 4. 냉각기의 종료 <ol><li> 약 4 초에 &quot;를 입력&quot;키를 누릅니다. </li><li> &quot;OFF&quot;위치로 전원 스위치를 켜십시오. </li></ol> 5. 진공 켜기 <ol><li> 진공 문이 곳에서 고정되어 있는지 확인합니다. </li><li> &quot;ON&quot;위치로 진공 1, 2 노브를 켜십시오. </li><li> VAP5 진공 게이지 1.5 mbar보다 진공 레벨 이하 읽습니다 때까지 기다리십시오. </li></ol> 6. 감지기 시스템 설치 <ol><li> 가스 압력을 설정하려면 확인 감소 밸브의 주요 압력 게이지는 최소 10 줄입니다. </li><li> 메인 밸브를 엽니 다. </li><li> 압력이 운영 압력 게이지 8 줄을 도달 할 때까지 천천히 작동 압력 밸브를 엽니 다. </li><li> 두 번째 메인 밸브를 엽니 다 </li><li> 가스의 흐름을 조정하려면 가스 제어 패널의 수직 위치에 노브를 돌려 메인 압력 밸브를 엽니 다. </li><li> 흐름을 조정니들 밸브와 속도 게이지가 약 8 줄을 읽습니다 때까지. </li><li> &quot;ON&quot;위치로 주 전원 스위치를 켜십시오. LED 빛은 점등합니다. </li><li> 높은 전압을 조정하려면 &quot;ON&quot;위치로 스위치를 설정하여 높은 전압을 활성화합니다. LED 빛은 점등합니다. </li><li> 약 3.5kV이 게이지에 도달 할 때까지 천천히 전압 제어 노브를 켜십시오. 4kV를 초과하지 마십시오. </li></ol> 7. 구경 측정 <ol><li> 위의 실험 단계는 알려진 봉우리의 샘플로 수행됩니다. </li><li> ASA 3.3은 5 봉우리와 강도 대 채널의 그래프를 얻을하는 데 사용됩니다. </li><li> 메뉴로 이동 → 옵션 → 채널과 해당 농도를 입력합니다. </li><li> 첫번째 &quot;TPF &#39;탭을 ASA3로 이동합니다. </li><li> 필터 변경, 상단 1mm 니켈을 (빔 필터) 떠났다. </li><li> → 위치로 이동 검출기는 정말이에요 있는지 확인해야 진공은 아래 5 mbar인지 확인 위치 32000을 (32000에 이르는 28,000, 28,000 주위에 중요한 지역) 설정1,000 - 10,000 사이 땡. </li><li> 초 당 약 52 카운트에 대한 10 초에 실행합니다. </li><li> 에너지 창을 (또는하지 필터 케이스 포함 만 샘플로 에너지 창을 측정) 변경합니다. 10 초에 대한 최종 실행을 설정합니다. </li><li> 주 빔 (예를 들어 채널 233)의 위치를​​ 찾습니다. </li><li> 다른 실행를 들어, 2mm 텅스텐 (W, 빔 스토퍼)로 다시 필터링하고 30,000부터 시작을 변경할 수 있습니다. </li><li> 샘플 다른 모든 봉우리의 위치를​​ 찾습니다. </li><li> SAXS을 보정 ImageJ - 매크로 소프트웨어를 사용하여 - (그림 1) 강도 대 채널에서 강도 대 Q (또는 D 간격)로 전환하는. </li><li> WAXS을 보정 ImageJ - 매크로 소프트웨어를 사용 - 강도 대 채널에서 강도 대 Q (또는 D 간격)로 전환하기 (그림 2). </li></ol> 8. 소프트웨어 절차 <ol><li> 라이브 데이터를 수집하기 위해, 소프트웨어에게 ASA 3.3 사용 : 라이브 데이터 → TPF 탭 → 파일을 저장합니다. </li><li> EasySWAX에 대한S는 장치 설정 탭을 클릭합니다. </li><li> &quot;A&quot;, 람다, 및 D 값뿐만 아니라 무게 중심을 입력합니다. </li><li> 포인트 시준을 선택합니다. </li><li> 구상 입자 유형을 선택합니다 (이것은 평면 모양의 입자의로드로 알려져 있지 않는 한). </li><li> Guinier - 플롯 탭을 클릭합니다. I 대 Q이 그래프가 표시됩니다. </li><li> 약 선형 기울기의 한 부분을 둘러싸고있는 수직 라인을 끕니다. </li><li> 화면의 하단에서 R 값이 표시됩니다. 이 옆에 유효성 검사 요구 사항이 있습니다. </li><li> 유효성 검사 값이 1과 2 사이에 때까지 서로 가깝게 수직 라인을 드래그하고 있습니다. 이 주관적입니다. 획득 R 값, 단면 2 차 반경, 추정치입니다. </li></ol> 9. 소스 종료 절차 <ol><li> 안전을 확인하고 빠른 셔터은 실행 종료와 함께 해제된다. </li><li> &quot;ON&quot;위치로 대기 모드 키를 설정합니다. </li><li> 대기 수준을 읽을 터치 스크린 기다립니다. </li><li> t에 보도 R5ouchscreen. </li><li> 0 A.에 전류를 감소 </li><li> 0 A.에 전압을 감소 </li><li> &quot;OFF&quot;위치에 X-레이 키를 설정합니다. </li><li> 빨간색 해제 버튼을 눌러 주 전원 &quot;OFF&quot;를 전환합니다. </li></ol>

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	<li>Bernad&#243;, P., Blackledge, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Structural+biology:+Proteins+in+dynamic+equilibrium.">Structural biology: Proteins in dynamic equilibrium.</a> Nature. 468, 1046-1048 (2010).</li><li>Zhang, F., Skoda, M. W. A., Jacobs, R. M. J., Martin, R. A., Martin, C. M., Schreiber, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Protein+Interactions+Studied+by+SAXS:+Effect+of+Ionic+Strength+and+Protein+Concentration+for+BSA+in+Aqueous+Solutions.">Protein Interactions Studied by SAXS: Effect of Ionic Strength and Protein Concentration for BSA in Aqueous Solutions.</a> J. Phys. Chem. B. 111, 251-259 (2007).</li><li>Maranas, J. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+effect+of+environment+on+local+dynamics+of+macromolecules.">The effect of environment on local dynamics of macromolecules.</a> Current Opinion in Colloid &amp; Interface Science. 12, 29-42 (2007).</li><li>Stribeck, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> X-Ray Scattering of Soft Matter. , (2007).</li><li>Mertens, H. D., Svergun, D. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Structural+characterization+of+proteins+and+complexes+using+small-angle+X-ray+solution+scattering.">Structural characterization of proteins and complexes using small-angle X-ray solution scattering.</a> J. Struct. Biol. 172 (1), 128 (2010).</li><li>Svergun, D. I. <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+X-ray+and+neutron+scattering+as+a+tool+for+structural+systems+biology.">Small-angle X-ray and neutron scattering as a tool for structural systems biology.</a> Biol. Chem. 391 (7), 737 (2010).</li><li>Putnam, C. D., Hammel, M., Hura, G. L., Tainer, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=X-ray+solution+scattering+(SAXS)+combined+with+crystallography+and+computation:+defining+accurate+macromolecular+structures,+conformations+and+assemblies+in+solution.">X-ray solution scattering (SAXS) combined with crystallography and computation: defining accurate macromolecular structures, conformations and assemblies in solution.</a> Quat. Rev. Biophys. 40, 191-285 (2007).</li><li>Bonini, M., Fratini, E., Baglioni, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=SAXS+study+of+chain-like+structures+formed+by+magnetic+nanoparticles.">SAXS study of chain-like structures formed by magnetic nanoparticles.</a> Materials Science &amp; Engineering C-Biomimetic and Supramolecular Systems. 27 (5-8), 1377-1381 (2007).</li><li>Falletta, E., Ridi, F., Fratini, E., Vannucci, C., Canton, P., Bianchi, S., Castelvetro, V., Baglioni, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+tri-block+copolymer+templated+synthesis+of+gold+nanostructures.">A tri-block copolymer templated synthesis of gold nanostructures.</a> Journal of Colloid and Interface Science. 357 (1), 88-94 (2011).</li><li>Glatter, O., Scherf, G., Schillen, K., Brown, W. <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+a+Poly(ethylene+oxide)+Poly(propylene+oxide)+Triblock+Copolymer+(EO(27)-PO39-EO(27))+in+Aqueous-Solution.">Characterization of a Poly(ethylene oxide) Poly(propylene oxide) Triblock Copolymer (EO(27)-PO39-EO(27)) in Aqueous-Solution.</a> Macromolecules. 27 (21), 6046-6054 (1994).</li><li>Mittelbach, R., Glatter, O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Direct+structure+analysis+of+small-angle+scattering+data+from+polydisperse+colloidal+particles.">Direct structure analysis of small-angle scattering data from polydisperse colloidal particles.</a> Journal of Applied Crystallography. 31, 600-608 (1998).</li></ol>

관심 없음 충돌이 선언 없습니다.

SWAXS 시스템의 비교 절차는 실험 분석에서 결정되는 수많은 변수를 할 수 있습니다. 분석 달성하는 매개 변수 샘플 및 실험 설정에 따라 다양한 용도로 사용할 수 있습니다. WAXS는 원자 및 마이크로 규모의 구조 (예 : 분자 격자, 단위 셀 치수 대칭)에 초점을 맞추고 반면 SAXS는 나노 규모의 크기와 물체의 모양에 대한 정보를 제공합니다. 좀 더 구체적으로 말하자면, 희석 솔루션의 입자를 들?...

<table border="1"><tbody><tr><td> 제품의 이름 </td><td> 회사 </td></tr><tr><td> System3 소형 및 와이드 앵글 X-레이 산란 (SWAXS) 카메라 </td><td> Hecus XRS와 이븐, 그라츠, 오스트리아 </td></tr><tr><td> GNOM </td><td> D. Svergun EMBL - 함부르크 (Hamburg)의 ATSAS 2.3 패키지 </td></tr></tbody></table>

small and wide angle x-ray scattering studies of biological macromolecules in solution

본 논문에서는 고분자의 소형 및 와이드 앵글 X-선 산란 (SWAXS) 분석 실험을 통해 입증된다. 넓은 각도 (일반적으로&gt; 5 °) - SWAXS는 X-선을 탄 성적으로 작은 각도 (5 ° 일반적으로 0.1)에서 나노 미터 범위의 inhomogeneous 샘플에 의해 분산되어 기술입니다. 이 기술은 모양, 크기, 고분자, 부분적으로 주문 자료, 기공 크기 및 표면 - 투 - 볼륨 비율의 특성 거리의 분포에 대한 정보를 제공합니다. 와이드 앵글 X-선 산란 (WAXS)가에 따라 0.33 나노 미터와 0.49 나노 미터 사이의 샘플도 작은 브래그 간격을 해결할 수 있습니다 반면, 작은 각도 X-선 산란 (SAXS)는, 1, 200 nm의 사이에 고분자의 구조 정보를 제공 할 수 있습니다 특정 시스템 설정 및 검출기. 간격은 브래그의 법칙에서 결정하고 파장과 사건 각도에 따라 달라입니다. SWAXS 실험에서, 자료는 고체 수 있습니다또는 액체와 조합에서 동일한 또는 다른 재료의 고체, 액체 또는 기체 도메인 (소위 입자)를 포함 할 수 있습니다. SWAXS 응용 프로그램은 매우 광범위하고 모든 유형의 colloids은 다음과 같습니다 금속, 복합 재료, 시멘트, 석유, 폴리머, 플라스틱, 단백질, 식품 및 제약합니다. 고체 시료를 들어, 두께는 약 5mm로 제한됩니다. 실험실 기반의 SWAXS 장비의 사용이 논문에 자세히 설명되어 있습니다. SWAXS 시스템에 사용할 수있는 소프트웨어 (예를 들어, D. Svergun EMBL - 함부르크 (Hamburg)와 EasySWAXS 소프트웨어를 사용하여 GNOM - ATSAS 2.3 패키지)를 통해 실험은 주어진 샘플에 대한 관심의 특정 매개 변수를 결정하기 위해 실시 할 수 있습니다. 생물 macromolecule 실험 중 하나 예 선택하고 다양한 방법으로 준비 할 수있는 물을 기반 수성 버퍼 2 중량 %의 라이소자임의 분석이다. 샘플의 준비는 샘플 섹션의 준비에 아래의 지침을 따릅니다. SWAXS 실험을 통해,라이소자임의 중요한 구조 매개 변수는 단면 2 차 반경을 예를 들어, 분석 할 수 있습니다.

선전, 입자의 크기와 모양, 솔루션 구조 요소, 특정 내부 표면 및 기공 크기, 격자 유형 및 크기, 그리고 전자 밀도 1의 반경 : SAXS와 WAXS 교수는 다음 매개 변수를 통해 샘플의 구조 정보를 제공 할 수 있습니다. SAXS 및 WAXS 또한 단백질 역학 (2)의 연구에 적용 할 수 있습니다. SWAXS 실험의 구조 정보는 실험적으로 발견 스펙트럼과 시스템의 계산 결과를 비교하여 ...

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Small and Wide Angle X-Ray Scattering Studies of Biological Macromolecules in Solution | Bioengineering | Video

Small and Wide Angle X-Ray Scattering Studies of Biological Macromolecules in Solution

작고 다양한 각도 X-선 산란 (SWAXS) 절차의 데모는 생물 고분자의 연구 수단이되고있다. 특정 각도 방법과 준비 계측 및 절차의 사용을 통해, SWAXS의 실험 데이터는 고분자의 원자 및 나노 규모 특성을 표시합니다.

솔루션의 생물 고분자의 작은 및 와이드 앵글 X-레이 산란 연구

In this paper, Small and Wide Angle X-ray Scattering (SWAXS) analysis of macromolecules is demonstrated through experimentation. SWAXS is a technique ...

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17.9K 조회수.  Rensselaer Polytechnic Institute. 작고 다양한 각도 X-선 산란 (SWAXS) 절차의 데모는 생물 고분자의 연구 수단이되고있다. 특정 각도 방법과 준비 계측 및 절차의 사용을 통해, SWAXS의 실험 데이터는 고분자의 원자 및 나노 규모 특성을 표시합니다.

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Fabrication of Electrochemical-DNA Biosensors for the Reagentless Detection of Nucleic Acids, Proteins and Small Molecules

As medicine is currently practiced, doctors send specimens to a central laboratory for testing and thus must wait hours or days to 
receive the results. Many patients would be better served by rapid, bedside tests. To this end our laboratory and others have developed a versatile, reagentless 
biosensor platform that supports the quantitative, reagentless, electrochemical detection of nucleic acids (DNA, RNA), proteins (including antibodies) and small 
molecules analytes directly in unprocessed clinical and environmental samples. In this video, we demonstrate the preparation and use of several biosensors in this 
"E-DNA" class. In particular, we fabricate and demonstrate sensors for the detection of a target DNA sequence in a polymerase chain reaction mixture, an HIV-specific antibody and the drug cocaine. The preparation procedure requires only three hours of hands-on effort followed by an overnight incubation, and their use requires only minutes.

"E-DNA" sensors, reagentless, electrochemical biosensors that perform well even when challenged directly in blood and other complex matrices, have been adapted to the detection of a wide range of nucleic acid, protein and small molecule analytes. Here we present a general procedure for the fabrication and use of such sensors.

핵산, 단백질과 작은 분자의 Reagentless 감지를위한 전기 -의 DNA Biosensors의 제작

As medicine is currently practiced, doctors send specimens to a central laboratory for testing and thus must wait hours or days to 
receive the results. ...

연구

생체공학

In situ TEM of Biological Assemblies in Liquid

Researchers regularly use Transmission Electron Microscopes (TEMs) to examine biological entities and to assess new materials. Here, we describe an additional application for these instruments- viewing viral assemblies in a liquid environment. This exciting and novel method of visualizing biological structures utilizes a recently developed microfluidic-based specimen holder. Our video article demonstrates how to assemble and use a microfluidic holder to image liquid specimens within a TEM. In particular, we use simian rotavirus double-layered particles (DLPs) as our model system. We also describe steps to coat the surface of the liquid chamber with affinity biofilms that tether DLPs to the viewing window. This permits us to image assemblies in a manner that is suitable for 3D structure determination. Thus, we present a first glimpse of subviral particles in a native liquid environment.

In situ TEM of Biological Assemblies in Liquid

Here we describe a procedure to image viral complexes in liquid at nanometer resolution using a transmission electron microscope.

시투에서 액체에 있는 생물학 어셈블리의 TEM

Researchers regularly use Transmission Electron Microscopes (TEMs) to examine biological entities and to assess new materials. Here, we describe an ...

Characterization Of Multi-layered Fish Scales (Atractosteus spatula) Using Nanoindentation, X-ray CT, FTIR, and SEM

The hierarchical architecture of protective biological materials such as mineralized fish scales, gastropod shells, ram&#8217;s horn, antlers, and turtle shells provides unique design principles with potentials for guiding the design of protective materials and systems in the future. Understanding the structure-property relationships for these material systems at the microscale and nanoscale where failure initiates is essential. Currently, experimental techniques such as nanoindentation, X-ray CT, and SEM provide researchers with a way to correlate the mechanical behavior with hierarchical microstructures of these material systems1-6. However, a well-defined standard procedure for specimen preparation of mineralized biomaterials is not currently available. In this study, the methods for probing spatially correlated chemical, structural, and mechanical properties of the multilayered scale of A. spatula using nanoindentation, FTIR, SEM, with energy-dispersive X-ray (EDX) microanalysis, and X-ray CT are presented.

Characterization Of Multi-layered Fish Scales Atractosteus spatula Using Nanoindentation, X-ray CT, FTIR, and SEM

This paper presents the methods used for probing spatially correlated chemical, structural, and mechanical properties of the multilayered scale of Atractosteus spatula (A. spatula) using nanoindentation, Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy, scanning electron microscopy (SEM), and X-ray computed tomography (X-ray CT). The experimental results have been used to investigate the design principles of protective biological materials.

다층 물고기 비늘 (의 특성<em&gt; Atractosteus 주걱</em&gt;) 나노 인 덴 테이션, X-선 CT, FTIR, 및 SEM을 사용하여

The hierarchical architecture of protective biological materials such as mineralized fish scales, gastropod shells, ram&#8217;s horn, antlers, and turtle ...

Studying Soft-matter and Biological Systems over a Wide Length-scale from Nanometer and Micrometer Sizes at the Small-angle Neutron Diffractometer KWS-2

The KWS-2 SANS diffractometer is dedicated to the investigation of soft matter and biophysical systems covering a wide length scale, from nm to &#181;m. The instrument is optimized for the exploration of the wide momentum transfer Q range between 1x10-4 and 0.5 &#197;-1 by combining classical pinhole, focusing (with lenses), and time-of-flight (with chopper) methods, while simultaneously providing high-neutron intensities with an adjustable resolution. Because of its ability to adjust the intensity and the resolution within wide limits during the experiment, combined with the possibility to equip specific sample environments and ancillary devices, the KWS-2 shows a high versatility in addressing the broad range of structural and morphological studies in the field. Equilibrium structures can be studied in static measurements, while dynamic and kinetic processes can be investigated over time scales between minutes to tens of milliseconds with time-resolved approaches. Typical systems that are investigated with the KWS-2 cover the range from complex, hierarchical systems that exhibit multiple structural levels (e.g., gels, networks, or macro-aggregates) to small and poorly-scattering systems (e.g., single polymers or proteins in solution). The recent upgrade of the detection system, which enables the detection of count rates in the MHz range, opens new opportunities to study even very small biological morphologies in buffer solution with weak scattering signals close to the buffer scattering level at high Q.
In this paper, we provide a protocol to investigate samples with characteristic size levels spanning a wide length scale and exhibiting ordering in the mesoscale structure using KWS-2. We present in detail how to use the multiple working modes that are offered by the instrument and the level of performance that is achieved.

Here, we present a protocol to investigate soft matter and biophysical systems over a wide mesoscopic length scale, from nm to &#181;m that involves the use of the KWS-2 SANS diffractometer at high intensities and an adjustable resolution.

작은 각도 중성자 회절 계 KWS-2에서 나노 미터와 마이크로 미터 크기에서 넓은 길이 규모 이상 소프트 물질과 생물학적 시스템을 공부

The KWS-2 SANS diffractometer is dedicated to the investigation of soft matter and biophysical systems covering a wide length scale, from nm to &#181;m. ...

The Arteriovenous (AV) Loop in a Small Animal Model to Study Angiogenesis and Vascularized Tissue Engineering

A functional blood vessel network is a prerequisite for the survival and growth of almost all tissues and organs in the human body. Moreover, in pathological situations such as cancer, vascularization plays a leading role in disease progression. Consequently, there is a strong need for a standardized and well-characterized in vivo model in order to elucidate the mechanisms of neovascularization and develop different vascularization approaches for tissue engineering and regenerative medicine.
We describe a microsurgical approach for a small animal model for induction of a vascular axis consisting of a vein and artery that are anastomosed to an arteriovenous (AV) loop. The AV loop is transferred to an enclosed implantation chamber to create an isolated microenvironment in vivo, which is connected to the living organism only by means of the vascular axis. Using 3D imaging (MRI, micro-CT) and immunohistology, the growing vasculature can be visualized over time. By implanting different cells, growth factors and matrices, their function in blood vessel network formation can be analyzed without any disturbing influences from the surroundings in a well controllable environment. 
In addition to angiogenesis and antiangiogenesis studies, the AV loop model is also perfectly suited for engineering vascularized tissues. After a certain prevascularization time, the generated tissues can be transplanted into the defect site and microsurgically connected to the local vessels, thereby ensuring immediate blood supply and integration of the engineered tissue. By varying the matrices, cells, growth factors and chamber architecture, it is possible to generate various tissues, which can then be tailored to the individual patient's needs.

The Arteriovenous AV Loop in a Small Animal Model to Study Angiogenesis and Vascularized Tissue Engineering

We describe a microsurgical approach for the generation of an arteriovenous (AV) loop as a model for analyzing vascularization in vivo in an isolated and well-characterized environment. This model is not only useful for the investigation of angiogenesis, but is also optimally suited for engineering axially vascularized and transplantable tissues.

소형 동물 모델에서의 동정맥 (AV) 루프는 혈관 신생과 혈관을 조성한 조직 공학을 공부하기

A functional blood vessel network is a prerequisite for the survival and growth of almost all tissues and organs in the human body. Moreover, in ...

A Novel Technique for Generating and Observing Chemiluminescence in a Biological Setting

Intraoperative imaging techniques have the potential to make surgical interventions safer and more effective; for these reasons, such techniques are quickly moving into the operating room. Here, we present a new approach that utilizes a technique not yet explored for intraoperative imaging: chemiluminescent imaging. This method employs a ruthenium-based chemiluminescent reporter along with a custom-built nebulizing system to produce ex vivo or in vivo images with high signal-to-noise ratios. The ruthenium-based reporter produces light following exposure to an aqueous oxidizing solution and re-reduction within the surrounding tissue. This method has allowed us to detect reporter concentrations as low as 6.9 pmol/cm2. In this work, we present a visual guide to our proof-of-concept in vivo studies involving subdermal and intravenous injections in mice. The results suggest that this technology is a promising candidate for further preclinical research and might ultimately become a useful tool in the operating room.

This protocol describes a new intraoperative imaging technique that uses a ruthenium complex as a source of chemiluminescent light emission, thereby producing high signal-to-noise ratios during in vivo imaging. Intraoperative imaging is an expanding field that could revolutionize the way that surgical procedures are performed.

생물학적 설정에서 생성 및 관측 화학 발광위한 새로운 기술

Intraoperative imaging techniques have the potential to make surgical interventions safer and more effective; for these reasons, such techniques are ...

Patterning Bioactive Proteins or Peptides on Hydrogel Using Photochemistry for Biological Applications

There are many biological stimuli that can influence cell behavior and stem cell differentiation. General cell culture approaches rely on soluble factors within the medium to control cell behavior. However, soluble additions cannot mimic certain signaling motifs, such as matrix-bound growth factors, cell-cell signaling, and spatial biochemical cues, which are common influences on cells. Furthermore, biophysical properties of the matrix, such as substrate stiffness, play important roles in cell fate, which is not easily manipulated using conventional cell culturing practices. In this method, we describe a straightforward protocol to provide patterned bioactive proteins on synthetic polyethylene glycol (PEG) hydrogels using photochemistry. This platform allows for the independent control of substrate stiffness and spatial biochemical cues. These hydrogels can achieve a large range of physiologically relevant stiffness values. Additionally, the surfaces of these hydrogels can be photopatterned with bioactive peptides or proteins via thiol-ene click chemistry reactions. These methods have been optimized to retain protein function after surface immobilization. This is a versatile protocol that can be applied to any protein or peptide of interest to create a variety of patterns. Finally, cells seeded onto the surfaces of these bioactive hydrogels can be monitored over time as they respond to spatially specific signals.

In this method, we use photopolymerization and click chemistry techniques to create protein or peptide patterns on the surface of polyethylene glycol (PEG) hydrogels, providing immobilized bioactive signals for the study of cellular responses in vitro.

생리 활성 단백질 또는 펩 티 드 히드로 광화학을 사용 하 여 생물 학적 응용에 대 한에 패턴화

There are many biological stimuli that can influence cell behavior and stem cell differentiation. General cell culture approaches rely on soluble factors ...

Development of Microfluidic Devices to Study the Elongation Capability of Tip-growing Plant Cells in Extremely Small Spaces

In vivo, tip-growing plant cells need to overcome a series of physical barriers; however, researchers lack the methodology to visualize cellular behavior in such restrictive conditions. To address this issue, we have developed growth chambers for tip-growing plant cells that contain a series of narrow, micro-fabricated gaps (~1 &#181;m) in a poly-dimethylsiloxane (PDMS) substrate. This transparent material allows the user to monitor tip elongation processes in individual cells during microgap penetration by time-lapse imaging. Using this experimental platform, we observed morphological changes in pollen tubes as they penetrated the microgap. We captured the dynamic changes in the shape of a fluorescently labeled vegetative nucleus and sperm cells in a pollen tube during this process. Furthermore, we demonstrated the capability of root hairs and moss protonemata to penetrate the 1 &#181;m gap. This in vitro platform can be used to study how individual cells respond to physically constrained spaces and may provide insights into tip-growth mechanisms.

We describe a method to investigate the capability of tip-growing plant cells, including pollen tubes, root hairs, and moss protonemata, to elongate through extremely narrow gaps (~1 &#181;m) in a microfluidic device.

매우 작은 공간에 팁 성장 하는 식물 세포의 신장 기능 연구를 미세 장치 개발

In vivo, tip-growing plant cells need to overcome a series of physical barriers; however, researchers lack the methodology to visualize cellular behavior ...

Using Nanoplasmon-Enhanced Scattering and Low-Magnification Microscope Imaging to Quantify Tumor-Derived Exosomes

Infected or malignant cells frequently secrete more exosomes, leading to elevated levels of disease-associated exosomes in the circulation. These exosomes have the potential to serve as biomarkers for disease diagnosis and to monitor disease progression and treatment response. However, most exosome analysis procedures require exosome isolation and purification steps, which are usually time-consuming and labor-intensive, and thus of limited utility in clinical settings. This report describes a rapid procedure to analyze specific biomarkers on the outer membrane of exosomes without requiring separate isolation and purification steps. In this method, exosomes are captured on the surface of a slide by exosome-specific antibodies and then hybridized with nanoparticle-conjugated antibody probes specific to a disease. After hybridization, the abundance of the target exosome population is determined by analyzing low-magnification dark-field microscope (LMDFM) images of the bound nanoparticles. This approach can be easily adopted for research and clinical use to analyze membrane-associated exosome biomarkers linked to disease.

Clinical translation of exosome-derived biomarkers for diseased and malignant cells is hindered by the lack of rapid and accurate quantification methods. This report describes the use of low-magnification dark-field microscope images to quantify specific exosome subtypes in small volume serum or plasma samples.

종양 유래 엑 소 솜을 정량화 하는 나노 플라즈마-강화 된 산란 및 저 배율 현미경 이미징 사용

Infected or malignant cells frequently secrete more exosomes, leading to elevated levels of disease-associated exosomes in the circulation. These exosomes ...

Use of Micro X-ray Computed Tomography with Phosphotungstic Acid Preparation to Visualize Human Fibromuscular Tissue

Manual dissection and histological observation are common methods used to investigate human tissues. However, manual dissection can damage delicate structures&#160;while processing and histological observation provide limited information through cross-sectional imaging. Micro X-ray computed tomography (microCT) is an effective tool for obtaining three-dimensional information without damaging specimens. However, it shows limited efficiency in differentiating soft tissue parts. Use of contrast-enhancing agents, like phosphotungstic acid (PTA), can solve this problem by improving soft tissue contrast. We implemented microCT with PTA to investigate the human orbicularis retaining ligament (ORL), which is a delicate structure in the orbit area. In this method, harvested specimens are fixed in formalin, dehydrated in serial ethanol solutions, and stained with a PTA solution. After staining, microCT scanning, 3D reconstruction, and analysis are performed. Skin, ligaments, and muscles can be clearly visualized using this method. The specimen size and duration of staining are essential features of the method. The suitable specimen thickness was about 5&#8211;7 mm, above which the process was slowed, and the optimum duration was 5&#8211;7 days, below which an empty hole in the central area occasionally occurred. To maintain the location and direction of small pieces during cutting, sewing on the same region of each part is recommended. Furthermore, preliminary analyses of the anatomical structure are needed to correctly identify each piece. Parafilm can be used to prevent drying, but care should be taken to prevent specimen distortion. Our multidirectional observation showed that the ORL is composed of a multilayered meshwork of continuous plates, rather than thread-like fibers, as reported previously. These results suggest that microCT scanning with PTA is useful for examining specific compartments within complex structures of human tissue. It may be helpful in the analyses of cancer tissues, nerve tissues, and various organs, like the heart and liver.

Micro X-ray computed tomography is effective in obtaining three-dimensional information from undamaged human specimens but has limited success in observing soft tissues. The use of phosphotungstic acid contrast agent can resolve this issue. We implemented this contrast agent to examine human delicate fibromuscular tissues (the orbicularis retaining ligament).

인간 섬유근육 조직을 시각화하기 위해 인산화산 제제를 사용한 마이크로 X선 컴퓨터 단층 촬영 사용

Manual dissection and histological observation are common methods used to investigate human tissues. However, manual dissection can damage delicate ...