연구는 건강의 국립 연구소의 교내 연구 프로그램, 국립 암 연구소, 암 연구 센터에 의해 부분적으로 지원되었다.

기술 된 프로토콜은 인간 조직 샘플의 사용에 관한 NIH 규칙에 따라 사용 하였다. 1. 조직 준비 <ol><li> 이전 처음으로, 임상 시험 심사위원회 (IRB) 프로토콜에 따라 인간의 조직 표본을 구하십시오. </li><li> 조직 / 세포 블록의 유형 및 대응 처리 방법 [냉동 포르말린 고정 파라핀 - 임베디드 (FFPE), 또는 에탄올 고정 파라핀 (EFPE)]를 선택합니다. 포르말린 고정 에탄올 고정 및 플래시 냉동 한 다음, 최적의 조직학을 제공합니다. 그러나, 고정 조직 처리 방법은 DNA, RNA 및 단백질 양 및 하류 분자 분석을위한 품질에 영향을 미칠 수 있으며 고려되어야한다. </li><li> 선택의 슬라이드 타입 (유리, 막 유리, 금속 프레임 막) 상에 조직 / 셀 블록 섹션을 잘라. SIVQ 분석은 세 가지 슬라이드 타입에 동일하게 작동합니다. 주의하시기 바랍니다 의사의 coverslip 방법 크실렌과 에단 (아래에 설명)슬라이드가 무대에 반전해야하기 때문에 올 금속 프레임 막 슬라이드에 수행 할 수 없습니다. </li><li> 배경에서 관심의 세포를 식별하는 화학 물질 또는 IHC 기반 조직 얼룩을 선택합니다. 그 염색 방법은 또한 DNA, RNA 및 단백질 품질과 조직의 양에 영향을 미칠 수 있습니다. 프로토콜을 진행하기 전에 생체 분자의 초기 품질을 평가하기 위해 염색 후 조직을 테스트합니다. DAB (15), 면역, 빠른 빨강, 드 노보 빨강, 파랑 톨루이딘, 헤 마톡 실린과 에오신 (H &amp; E) (게시되지 않은 데이터)과 면역 조직 화학 (IHC) : SIVQ-LCM은 염색 조직 / 세포 검사 슬라이드에 수행되었습니다. </li></ol> 2. 표본 영상 <ol><li> 로드 미세 절제 장비의 자동화 단계에 슬라이드 및 관련 소프트웨어를 실행합니다. 로드 슬라이드의 위치를​​ 지정하고 캡처 한 이미지 파일을 JPEG 형식으로 저장 될 수 있도록 확인란을 선택합니다. </li><li> 메신저를 최적화연령 매뉴얼 포커스 휠 또는 절개를 통해 기기의 소프트웨어를 사용하여, 스크린에 이미지의 밝기와 초점을 조절함으로써 품질. <ol><li> 해부 기기의 소프트웨어 내에서 이미지 도구를 사용하여 적절하게 램프 밝기와 카메라 게인을 설정합니다. 값의 예는 확산기와, 휘도 = (60) 및 게인 = 220이다. </li><li> 수동으로 또는 소프트웨어의 자동 초점 기능으로 초점을 맞 춥니 다. </li></ol></li><li> 박리 과정에 대한 로드맵을 제공하는 슬라이드의 썸네일 개요 이미지를 캡처. <ol><li> uncoverslipped 슬라이드의 최적의 이미지 품질을 위해 악기의 콘덴서 아래의 확산을 이용하거나, 내화 지수 (의사 커버 슬립)을 개선하기 위해 에탄올, 자일 렌 하나의 작은 양 (~ 30 μL)를 추가합니다. 크실렌을 사용하는 경우, 흄 후드와 보호 실험실 코트, 보안경 및 장갑의 사용을 포함하여, 그들이 독성 및 적절한 안전 대책을 사용해야되어 인식. </li><li> 에탄올, 자일 렌 용액이 완전히 삭제되거나 캡의 중합체가 왜곡 될 때까지 슬라이드의 LCM 캡을 씌우지 마십시오. </li></ol></li><li> 10X, 20X, 또는 40 배 배율로 해부 할 영역의 슬라이드와 이미지를 캡처 이동합니다. 필요한 경우, 이전에 22 설명 등 (마이크로 소프트 오피스 이미지 관리자) 자동 고침과 같은 소프트웨어를 사용하여 이미지를 향상시킬 수 있습니다. 이미지들을 자동 선택 소프트웨어로 다시 가져올 수 있도록 JPEG 형식으로 캡처해야합니다. </li></ol> 이미지 3. 알고리즘 분석 <ol><li> 전송 SIVQ 폴더로 미세 절제 기기에서 이미지를 캡처. 설치 및 해부 기기에 연결된 컴퓨터에 ArcturusXT, 자동 스캔 및 SIVQ 소프트웨어 패키지를 엽니 다. SIVQ 소프트웨어에 액세스 할 경우, 박사 율리시스 Balis (ulysses@med.umich.edu)에 문의하시기 바랍니다. </li><li> 열기 SIVQ과 캡쳐 된 이미지의 관심 (JPEG)을로드합니다. &lt;/ 리&gt; <li> 관심 영역으로 이동 및 / 또는 디스플레이 창 (뷰포트 5 &amp; 6)의 크기를 조정합니다. SIVQ 소프트웨어에서 뷰포트 5는 사전 처리 된 이미지를 도시하고 뷰포트 6은 후 처리 된 이미지 (16)를 나타낸다. </li><li> 반지 벡터와 사용하는 링의 수의 크기를 선택합니다. </li><li> 뷰포트 6에서 마우스 오른쪽 버튼을 클릭하여 캡처 할 수있는 조건 이미지 기능을 선택합니다. </li><li> 이미지를 분석하는 &quot;검색&quot;을 클릭합니다. </li><li> 두 슬라이드 막대를 사용하여 이미지 일치의 통계적 확률을 조정합니다. 상단 표시 줄에 전체 벡터 특이성을 조정하고 (선택한 &quot;합계&quot;변수에 의해 정의 된 감도) 과도한 포함 영역을 나타낼 수가 초기 검사에서 영역을 제외하는 데 사용됩니다. 반대로, 낮은 슬라이더 스캔이 수행 된 후 매치 것으로 분류된다 증가 영역의 의도로, 감도를 증가시키기 위해 이용된다. 이러한 슬라이더 컨트롤은 모두 요로 감염초기 기준 감도 임계 값으로 LIZE &quot;합계&quot;변수. </li><li> 이미지를 저장하기 위해 (이미지는 현재 C :/ vq_test 폴더 / 갤러리에 저장됩니다) &quot;JPEG로 저장&quot;을 클릭합니다. </li><li> 알고리즘을 사용하여 이미지를 분석합니다. 알고리즘 분석의 출력은 SIVQ-LCM에 사용하는 주석 화상 초래할 필요가있다. 현재, SIVQ 코어 엔진의 현재 버전은 전체 생산 판 (가능한 Q1 2014)의 단순화 된 통합 전체 소프트웨어 개발 키트 (SDK) 및 애플리케이션 프로그래밍 인터페이스 (API)를 통합 할 것이란 가정 베타 버전 테스트입니다 사용자 생성 공간 필터 및 코어 링 매칭 ​​엔진과 하류 플로 데이터 처리 단계. 이 SDK는 문서의 완전한 세트와 함께 배포됩니다. <ol><li> SIVQ의 히트 맵이 균일 한 붉은 색으로 변경되어 있는지 확인합니다. </li></ol></li><li> 이미지를 내 보냅니다. 그것은 P의 위치 좌표를 다시 삽입하는 것이 필수적입니다원래 해부 악기 이미지에서 파일 헤더에 붙여 HEX 편집기를 사용하여 OST 분석의 JPEG 이미지. 해당 데이터는 &quot;영상의 시작&quot;마커 (를 0xFF, 0xD8)와 제 &quot;양자화 테이블을 정의&quot;마커 (를 0xFF, 0xDB) 사이에서 발견 할 수있다. </li></ol> 4. 미세 절제 <ol><li> 이미지가 SIVQ 분석에 캡처 된 관심 영역의 중심에 LCM 뚜껑을 놓습니다. </li><li> 보정 및 품질 관리 (QC) UV / IR 레이저와 전력, 기간, 레이저의 위치 및 (제조업체에서 권장하는) UV 절단 속도 등의 매개 변수를 최적화 할 수 있습니다. 분석 된 이미지를 다시 가져 오기 전에이 교정을 수행합니다. </li><li> 오픈 AutoScanXT (자동 선택 소프트웨어) 및 C :/ vq_test 폴더 / 갤러리에서 분석 된 이미지를 가져옵니다. </li><li> SIVQ 주석을 인식하고 해부지도를 만들 수있는 자동화 된 선택 소프트웨어를 교육합니다. <ol><li> TRAI를 만들려면닝 파일 SIVQ 분석 이미지의 &quot;빨간 페인트&quot;를 ( &quot;블루 원 &#39;으로 표시) 그 4 개의 영역을 선택합니다. </li><li> 해부 할 수 없습니다 ( &quot;빨간색 사각형&quot;로 표시) 배경 영역을 선택합니다. </li><li> 이후의 사용을 위해 저장 될 수있는 교육 파일을 생성하려면 &quot;분석&quot;버튼을 클릭합니다. </li></ol></li><li> 적절한 적외선 (IR​​) 및 / 또는 자외선 (UV) 레이저를 이용하여 미세 절제를 수행합니다. <ol><li> &quot;라이브&quot;이미지에 선택된 영역을 복사합니다. </li><li> &quot;microdissect&quot;도구 상자에서 적절한 IR 캡처 또는 UV 커팅 버튼을 선택합니다. </li></ol></li><li> 박리가 완료되면, QC 역 LCM 캡을 이동하고 해부 조직 / 세포의 이미지를 캡처. 또 다른 방법은 이전의 QC 역으로 이동하는 슬라이드의 빈 영역에 뚜껑을 배치하는 것입니다, 이것은 사용자가 다양한 배율의 사진을 촬영 할 수 있습니다. </li><li>더 효율을 올려 평가하는 미세 절제 한 후 그 조직 영역의 이미지를 캡처합니다. </li><li> 원하는 세포가 성공적으로 해부 한 경우, ArcturusXT 소프트웨어의 &quot;현재 단계&quot;버튼을 클릭 스트림 분석을위한 분자 추출 과정을 시작하기 위해 LCM 캡을 제거합니다. </li></ol>

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</ol>

마이클 R. Emmert 벅 레이저 캡처 미세 절제를 포함하는 NIH 개최 특허에 발명자이며 NIH 기술 이전 프로그램을 통해 로열티 기반의 지불을받습니다.

우리는 FFPE 인간의 유방 조직에서 면역 염색 상피 세포를 microdissect하는 SIVQ-LCM의 응용 프로그램에 대한 프로토콜을 제시한다. 그러한 SIVQ 같은 이미지 분석 알고리즘의 사용은, 실습의 microdissection 처리에 요구되는 시간을 감소시킨다. 작업자의 시간과 노력은 일반적으로 그 세포의 정확한 해부 대한 속도 제한 단계이기 때문에이 필드에 대한 잠재적으로 중요한 발전이다. 그것은 가능성이 아니라...

원래 1990 년대 중반에 개발 된 레이저 캡처 미세 절제 (LCM)는 정밀 현미경 시각화 1, 2를 통해 조직 학적 조직 섹션에서 특정 셀 또는 셀 영역을 캡처 할 수 있도록합니다. 조직 부스러기 대 LCM의 분자량 분석을 비교하는 많은 연구 방법 3-12의 값을 나타낸다. 또한, 13, 14를 볼 사용할 수있는 기술에 대한 3 개의 비디오 프로토콜 출판물이있다. 관심의 대상이 이종 조직 절편 때, 또는 세포의 큰 숫자가 같은 단백질 체학과 같은 특정 다운 스트림 응용 프로그램에 필요한에있는 분산 된 세포 집단이다 그러나, 검증 된 값에도 불구하고, LCM은 지루하고 힘든 될 수 있습니다. 인간의 연산자에 배치 부담이 LCM 공정 (15)를 안내하는 강력한 이미지 분석 알고리즘을 결합하여 LCM을위한 반자동 절개 접근법을 개발하기 위해 우리를 안내했다. &lt;미시간 대학과 공동으로 P 클래스 = &quot;jove_content&quot;&gt;, NIH에서 우리 연구소 확장 이전에 개발에 고유의 조직 선택 과정을 반 자동화 할 수 있도록하는 방식으로 공간적으로 불변 벡터 양자화 (SIVQ) 알고리즘을보고 따라서 마음의 병리학 자 또는 생명 과학자와 함께 사용할 수있는 도구를 만들고, 미세 절제를 유도. 공간적으로 불변 벡터 양자화 (SIVQ) 사용자가 단순히 통계 임계 값을 조정, 전체 조직 학적 이미지를 검색하는 데 사용할 수있는 반지 벡터 (술어 이미지 기능)을 만들 관심의 조직 학적 특징에 &quot;클릭&quot;할 수있는 알고리즘 로 16-21했습니다. 결과 열 맵은 초기 조건의 이미지 기능에 경기의 질을 표시하고 이후 단일 색상 LCM 악기로 가져올 수 있습니다 (빨간색) 주석지도로 변환된다. 자동 선택 소프트웨어, AutoScanXT은 다음을 기준으로지도를 그리는 데 사용되는SIVQ의 주석이 조직 샘플에서 표적 세포의 포착을 안내하기에. 아래의 자세한 프로토콜은 미세 절제 워크 플로우에 SIVQ의 구현을 설명합니다.

<table><tbody><tr><td>Positive Charged Glass Slides</td><td>Thermo Scientific</td><td>4951Plus-001</td><td></td></tr><tr><td>Xylenes, ACS reagent, &amp;ge;98.5% xylenes + ethylbenzene basis&amp;nbsp;</td><td>Sigma Aldrich</td><td>247642</td><td>CAUTION: PLEASE USE PROPER SAFETY PROCEDURES.</td></tr><tr><td>Ethyl Alcohol, U.S.P. 200 Proof, Anhydrous</td><td>The Warner-Graham Company</td><td>6.505E+12</td><td>CAUTION: PLEASE USE PROPER SAFETY PROCEDURES.</td></tr><tr><td>Arcturus CapSure Macro LCM Caps</td><td>Life Technologies</td><td>LCM0211</td><td></td></tr><tr><td>ArcturusXT Laser Microdissection Instrument</td><td>Life Technologies</td><td>ARCTURUSXT</td><td></td></tr><tr><td>AutoScanXT Software</td><td>Life Technologies</td><td></td><td>An optional image analysis program for the ArcturusXT Laser Microdissection Device. This is software is required for SIVQ-LCM.</td></tr><tr><td>Spatially Invariant Vector Quantization (SIVQ)</td><td>University of Michigan</td><td></td><td>This tool suite is publicly available for academic collaborations. For access to the SIVQ algorithm, please contact Dr. Ulysses Balis [Ulysses@med.umich.edu]</td></tr></tbody></table>

sivq-lcm protocol for the arcturusxt instrument

SIVQ-LCM은 자동화하고 전통적인, 사용자에 의존하는 레이저 해부 과정을 간소화 새로운 방법론이다. 그것에는 진보, 신속하게 사용자 정의 레이저 해부 플랫폼 기술을 만드는 것을 목표로하고있다. 이보고에서는, ArcturusXT 기기에 이미지 분석 소프트웨어 공간적 불변 벡터 양자화 (SIVQ)의 통합을 설명한다. ArcturusXT 시스템은 특정 세포 또는 넓은 지역의 해부를 허용, 적외선 (IR​​) 및 자외선 (UV) 레이저 모두 포함되어 있습니다. 주된 목표는 속도, 정확도, 및 샘플 처리량을 증가시키는 레이저 절개의 재현성을 향상시키는 것이다. 이 새로운 접근 방식은 동물 연구와 임상 워크 플로우에있는 인체 조직 모두의 미세 절제를 용이하게한다.

FFPE 인간의 유방 조직 섹션은 표준 IHC 프로토콜 23을 사용 AE1/AE3를 아세포 면역 염색 하였다. 염색 후, 조직 슬라이드 ArcturusXT 스테이지 상에 배치하고, 전술 한 바와 같이 SIVQ-LCM 프로토콜이 개시되었다. 조직이 미세 절제를위한 coverslipped 할 수는 없으므로, IHC 염색 된 세포 + 외형 (도 1a)를 분별하기 어렵다. 따라서, 더 나은 인덱스 매칭 및 개선 된 이미지를 제공하기 위해, 크?...

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SIVQ-LCM Protocol for the ArcturusXT Instrument

SIVQ-LCM은 레이저 캡처의 microdissection (LCM) 프로세스를 구동하는, 컴퓨터 알고리즘 공간적 불변 벡터 양자화 (SIVQ)를 마구 혁신적인 접근법이다. SIVQ-LCM의 흐름은 크게 연구와 임상 모두에서 응용 프로그램과 함께, 미세 절제의 속도와 정확성을 향상시킵니다.

ArcturusXT 악기 SIVQ-LCM 프로토콜

SIVQ-LCM is a new methodology that automates and streamlines the more traditional, user-dependent laser dissection process.&#160;It aims to create an ...

sivq-lcm-protocol-for-the-arcturusxt-instrument

Research

JoVE Journal

Biology

8.6K 조회수.  National Institutes of Health.  SIVQ-LCM은 레이저 캡처의 microdissection (LCM) 프로세스를 구동하는, 컴퓨터 알고리즘 공간적 불변 벡터 양자화 (SIVQ)를 마구 혁신적인 접근법이다. SIVQ-LCM의 흐름은 크게 연구와 임상 모두에서 응용 프로그램과 함께, 미세 절제의 속도와 정확성을 향상시킵니다. 

비디오: SIVQ-LCM Protocol for the ArcturusXT Instrument

Online Size-exclusion and Ion-exchange Chromatography on a SAXS Beamline

Biological small angle X-ray scattering (BioSAXS) is a powerful technique in molecular and structural biology used to determine solution structure, particle size and shape, and surface-to-volume ratio of macromolecules. The technique is applicable to a very wide variety of solution conditions spanning a broad range of concentrations, pH values, ionic strengths, temperatures, additives, etc., but the sample is required to be monodisperse. This caveat led to the implementation of liquid chromatography systems on SAXS beamlines. Here, we describe the upstream integration of size-exclusion (SEC) and ion-exchange chromatography (IEC) on a beamline, different methods for optimal background subtraction, and data reduction. As an example, we describe how we use SEC- and IEC-SAXS on a fragment of the essential vaccinia virus protein D5, consisting of a D5N helicase domain. We determine its overall shape and molecular weight, showing the hexameric structure of the protein.

The determination of the solution structure of a protein by small angle X-ray scattering (SAXS) requires monodisperse samples. Here, we present two possibilities to ensure minimal delays between sample preparation and data acquisition: online size-exclusion chromatography (SEC) and online ion-exchange chromatography (IEC).

SAXS 빔라인에 온라인 크기 배제 및 이온 교환 크로마토 그래피

Biological small angle X-ray scattering (BioSAXS) is a powerful technique in molecular and structural biology used to determine solution structure, ...

연구

생화학

Quantitative and Qualitative Method for Sphingomyelin by LC-MS Using Two Stable Isotopically Labeled Sphingomyelin Species

We present a method of analyzing sphingomyelin (SM) qualitatively and quantitatively by liquid chromatography-electrospray Ionization-tandem mass spectrometry (LC-ESI-MS/MS). SM is a common sphingolipid composed of a phosphorylcholine and a ceramide as the hydrophilic and hydrophobic component, respectively. A number of SM species are present in mammalian cells due to a variety in the sphingoid long chain base (LCB) and an N-acyl moiety in the ceramide. In this report, we show a method of estimating the number of carbon and double bonds in a LCB and an N-acyl moiety based on their corresponding product ions in MS/MS/MS (MS3) experiments. In addition, we present a quantitative analysis method for SM using two stable isotopically labeled SM species, which facilitates determining the range used in SM quantitation. The present method will be useful in characterizing a variety of SM species in biological samples and industrial products such as cosmetics.

Here, we present a protocol to quantify and qualify each sphingomyelin species using multiple reaction monitoring and MS/MS/MS mode, respectively.

LC-MS Isotopically 두 안정을 사용 하 여 Sphingomyelin에 대 한 양적 및 질적 방법 Sphingomyelin 종 분류

We present a method of analyzing sphingomyelin (SM) qualitatively and quantitatively by liquid chromatography-electrospray Ionization-tandem mass ...

Applying X-ray Imaging Crystal Spectroscopy for Use as a High Temperature Plasma Diagnostic

X-ray spectra provide a wealth of information on high temperature plasmas; for example electron temperature and density can be inferred from line intensity ratios. By using a Johann spectrometer viewing the plasma, it is possible to construct profiles of plasma parameters such as density, temperature, and velocity with good spatial and time resolution. However, benchmarking atomic code modeling of X-ray spectra obtained from well-diagnosed laboratory plasmas is important to justify use of such spectra to determine plasma parameters when other independent diagnostics are not available. This manuscript presents the operation of the High Resolution X-ray Crystal Imaging Spectrometer with Spatial Resolution (HIREXSR), a high wavelength resolution spatially imaging X-ray spectrometer used to view hydrogen- and helium-like ions of medium atomic number elements in a tokamak plasma. In addition, this manuscript covers a laser blow-off system that can introduce such ions to the plasma with precise timing to allow for perturbative studies of transport in the plasma.

X-ray spectra provide a wealth of information on high temperature plasmas. This manuscript presents the operation of a high wavelength resolution spatially imaging X-ray spectrometer used to view hydrogen- and helium-like ions of medium atomic number elements in a tokamak plasma.

하이 온도 플라즈마 진단으로 사용하기 위해 X 선 영상 크리스탈 분광학 적용

X-ray spectra provide a wealth of information on high temperature plasmas; for example electron temperature and density can be inferred from line ...

공학

Measurements of Long-range Electronic Correlations During Femtosecond Diffraction Experiments Performed on Nanocrystals of Buckminsterfullerene

The precise details of the interaction of intense X-ray pulses with matter are a topic of intense interest to researchers attempting to interpret the results of femtosecond X-ray free electron laser (XFEL) experiments. An increasing number of experimental observations have shown that although nuclear motion can be negligible, given a short enough incident pulse duration, electronic motion cannot be ignored. The current and widely accepted models assume that although electrons undergo dynamics driven by interaction with the pulse, their motion could largely be considered &#39;random&#39;. This would then allow the supposedly incoherent contribution from the electronic motion to be treated as a continuous background signal and thus ignored. The original aim of our experiment was to precisely measure the change in intensity of individual Bragg peaks, due to X-ray induced electronic damage in a model system, crystalline C60. Contrary to this expectation, we observed that at the highest X-ray intensities, the electron dynamics in C60 were in fact highly correlated, and over sufficiently long distances that the positions of the Bragg reflections are significantly altered. This paper describes in detail the methods and protocols used for these experiments, which were conducted both at the Linac Coherent Light Source (LCLS) and the Australian Synchrotron (AS) as well as the crystallographic approaches used to analyse the data.

We describe an experiment designed to probe the electronic damage induced in nanocrystals of Buckminsterfullerene (C60) by intense, femtosecond pulses of X-rays. The experiment found that, surprisingly, rather than being stochastic, the X-ray induced electron dynamics in C60 are highly correlated, extending over hundreds of unit cells within the crystals1.

펨 회절 실험 Buckminsterfullerene의 나노에 수행 하는 동안 장거리 전자 상관 관계의 측정

The precise details of the interaction of intense X-ray pulses with matter are a topic of intense interest to researchers attempting to interpret the ...

화학

High Speed Sub-GHz Spectrometer for Brillouin Scattering Analysis

The goal of this protocol is to build a parallel high-extinction and high-resolution optical Brillouin spectrometer. Brillouin spectroscopy is a non-contact measurement method that can be used to obtain direct readouts of viscoelastic material properties. It has been a useful tool in material characterization, structural monitoring and environmental sensing. In the past, Brillouin spectroscopy has usually employed scanning Fabry-Perot etalons to perform spectral analysis. This process requires high illumination power and long acquisition times, making the technique unsuitable for biomedical applications. A recently introduced novel spectrometer overcomes this challenge by employing two VIPAs in a cross-axis configuration. This innovation enables sub-Gigahertz (GHz) resolution spectral analysis with sub-second acquisition time and illumination power within the safety limits of biological tissue. The multiple new applications facilitated by this improvement are currently being explored in biological research and clinical application.

Here we present a protocol to build a rapid Brillouin spectrometer. Cascading virtually imaged phase array (VIPA) etalons achieve a measurement speed more than 1,000 times faster than traditional scanning Fabry-Perot spectrometers. This improvement provides the means for Brillouin analysis of tissue and biomaterials at low power levels in vivo.

브릴 루앙 산란 분석을위한 고속 서브 GHz의 분광계

The goal of this protocol is to build a parallel high-extinction and high-resolution optical Brillouin spectrometer. Brillouin spectroscopy is a ...

생체공학

X-ray Beam Induced Current Measurements for Multi-Modal X-ray Microscopy of Solar Cells

X-ray beam induced current (XBIC) measurements allow mapping of&#160;the nanoscale performance of electronic devices such as solar cells. Ideally, XBIC is employed simultaneously with other techniques within a multi-modal X-ray microscopy approach. An example is given herein combining XBIC with X-ray fluorescence to enable point-by-point correlations of the electrical performance with chemical composition. For the highest signal-to-noise ratio in XBIC measurements, lock-in amplification plays a crucial role. By this approach, the X-ray beam is modulated by an optical chopper upstream of the sample. The modulated X-ray beam induced electrical signal is amplified and demodulated to the chopper frequency using a lock-in amplifier. By optimizing low-pass filter settings, modulation frequency, and amplification amplitudes, noise can efficiently be suppressed for the extraction of a clear XBIC signal. A similar setup can be used to measure the X-ray beam induced voltage (XBIV). Beyond standard XBIC/XBIV measurements, XBIC can be measured with bias light or bias voltage applied such that outdoor working conditions of solar cells can be reproduced during in-situ and operando measurements. Ultimately, the multi-modal and multi-dimensional evaluation of electronic devices at the nanoscale enables new insights into the complex dependencies between composition, structure, and performance, which is an important step towards solving the materials&#39; paradigm.

A setup for X-ray beam induced current measurements at synchrotron beamlines is described. It unveils the nanoscale performance of solar cells and extends the suite of techniques for multi-modal X-ray microscopy. From wiring to signal-to-noise optimization, it is shown how to perform state-of-the-art XBIC measurements at a hard X-ray microprobe.

X-ray beam induced current (XBIC) measurements allow mapping of&#160;the nanoscale performance of electronic devices such as solar cells. Ideally, XBIC is ...

Sample Preparation and Transfer Protocol for In-Vacuum Long-Wavelength Crystallography on Beamline I23 at Diamond Light Source

Long-wavelength macromolecular crystallography (MX) exploits the anomalous scattering properties of elements, such as sulfur, phosphorus, potassium, chlorine, or calcium, that are often natively present in macromolecules. This enables the direct structure solution of proteins and nucleic acids via experimental phasing without the need of additional labelling. To eliminate the significant air absorption of X-rays in this wavelength regime, these experiments are performed in a vacuum environment. Beamline I23 at Diamond Light Source, UK, is the first synchrotron instrument of its kind, designed and optimized for MX experiments in the long wavelength range towards 5 &#197;. 
To make this possible, a large vacuum vessel encloses all endstation components of the sample environment. The necessity to maintain samples at cryogenic temperatures during storage and data collection in vacuum requires the use of thermally conductive sample holders. This facilitates efficient heat removal to ensure sample cooling to approximately 50 K. The current protocol describes the procedures used for sample preparation and transfer of samples into vacuum on beamline I23. Ensuring uniformity in practices and methods already established within the macromolecular crystallography community, sample cooling to liquid nitrogen temperature can be performed in any laboratory setting equipped with standard MX tools. 
Cryogenic storage and transport of samples only require standard commercially available equipment. Specialized equipment is required for the transfer of cryogenically cooled crystals from liquid nitrogen into the vacuum endstation. Bespoke sample handling tools and a dedicated Cryogenic Transfer System (CTS) have been developed in house. Diffraction data collected on samples prepared using this protocol show excellent merging statistics, indicating that the quality of samples is unaltered during the procedure. This opens unique opportunities for in-vacuum MX in a wavelength range beyond standard synchrotron beamlines.

Here, we present a protocol for cryogenic sample preparation and transfer of crystals into the vacuum endstation on beamline I23 at Diamond Light Source, for long-wavelength macromolecular X-ray crystallography experiments.

다이아몬드 광원에서 빔라인 I23의 진공 장거리 결정예 촬영을 위한 샘플 준비 및 전송 프로토콜

Long-wavelength macromolecular crystallography (MX) exploits the anomalous scattering properties of elements, such as sulfur, phosphorus, potassium, ...

A Guide to Structured Illumination TIRF Microscopy at High Speed with Multiple Colors

Optical super-resolution imaging with structured illumination microscopy (SIM) is a key technology for the visualization of processes at the molecular level in the chemical and biomedical sciences. Although commercial SIM systems are available, systems that are custom designed in the laboratory can outperform commercial systems, the latter typically designed for ease of use and general purpose applications, both in terms of imaging fidelity and speed. This article presents an in-depth guide to building a SIM system that uses total internal reflection (TIR) illumination and is capable of imaging at up to 10 Hz in three colors at a resolution reaching 100 nm. Due to the combination of SIM and TIRF, the system provides better image contrast than rival technologies. To achieve these specifications, several optical elements are used to enable automated control over the polarization state and spatial structure of the illumination light for all available excitation wavelengths. Full details on hardware implementation and control are given to achieve synchronization between excitation light pattern generation, wavelength, polarization state, and camera control with an emphasis on achieving maximum acquisition frame rate. A step-by-step protocol for system alignment and calibration is presented and the achievable resolution improvement is validated on ideal test samples. The capability for video-rate super-resolution imaging is demonstrated with living cells.

This article provides an in depth guide for the assembly and operation of a structured illumination microscope operating with total internal reflection fluorescence illumination (TIRF-SIM) to image dynamic biological processes with optical super-resolution in multiple colors.

여러 색상과 고속에서 구조화 조명 TIRF 현미경에 가이드

Optical super-resolution imaging with structured illumination microscopy (SIM) is a key technology for the visualization of processes at the molecular ...

Quantitative Atomic-Site Analysis of Functional Dopants/Point Defects in Crystalline Materials by Electron-Channeling-Enhanced Microanalysis

A novel elemental and chemical analysis scheme based on electron-channeling phenomena in crystalline materials is introduced, where the incident high-energy electron beam is rocked with the submicrometric pivot point fixed on a specimen. This method enables us to quantitatively derive the site occupancies and site-dependent chemical information of impurities or intentionally doped functional elements in a specimen, using energy-dispersive X-ray spectroscopy and electron energy-loss spectroscopy attached to a scanning transmission electron microscope, which is of significant interest to current materials science, particularly related to nanotechnologies. This scheme is applicable to any combination of elements even when the conventional Rietveld analysis by X-ray or neutron diffraction occasionally fails to provide the desired results because of limited sample sizes and close scattering factors of neighboring elements in the periodic table. In this methodological article, we demonstrate the basic experimental procedure and analysis method of the present beam-rocking microanalysis.

We provide a general outline of quantitative microanalysis methods for estimating the site occupancies of impurities and their chemical states by taking advantage of electron-channeling phenomena under incident electron beam-rocking conditions, which reliably extract information from minority species, light elements, oxygen vacancies, and other point/line/planar defects.

전자 채널링 강화 마이크로 분석에 의한 결정재료의 기능적 도팬츠/점 결함의 정량적 원자사이트 분석

A novel elemental and chemical analysis scheme based on electron-channeling phenomena in crystalline materials is introduced, where the incident ...

Using a Cyclic Ion Mobility Spectrometer for Tandem Ion Mobility Experiments

Accurate characterization of chemical structures is important to understand their underlying biological mechanisms and functional properties. Mass spectrometry (MS) is a popular tool but is not always sufficient to completely unveil all structural features. For example, although carbohydrates are biologically relevant, their characterization is complicated by numerous levels of isomerism. Ion mobility spectrometry (IMS) is an interesting complement because it is sensitive to ion conformations and, thus, to isomerism. 
Furthermore, recent advances have significantly improved the technique: the last generation of Cyclic IMS instruments offers additional capabilities compared to linear IMS instruments, such as an increased resolving power or the possibility to perform tandem ion mobility (IMS/IMS) experiments. During IMS/IMS, an ion is selected based on its ion mobility, fragmented, and reanalyzed to obtain ion mobility information about its fragments. Recent work showed that the mobility profiles of the fragments contained in such IMS/IMS data can act as a fingerprint of a particular glycan and can be used in a molecular networking strategy to organize glycomics datasets in a structurally relevant way. 
The goal of this protocol is thus to describe how to generate IMS/IMS data, from sample preparation to the final Collision Cross Section (CCS) calibration of the ion mobility dimension that yields reproducible spectra. Taking the example of one representative glycan, this protocol will show how to build an IMS/IMS control sequence on a Cyclic IMS instrument, how to account for this control sequence to translate IMS arrival time into drift time (i.e., the effective separation time applied to the ions), and how to extract the relevant mobility information from the raw data. This protocol is designed to clearly explain the critical points of an IMS/IMS experiment and thus help new Cyclic IMS users perform straightforward and reproducible acquisitions.

Ion mobility spectrometry (IMS) is an interesting complement to mass spectrometry for the characterization of biomolecules, notably because it is sensitive to isomerism. This protocol describes a tandem IMS (IMS/IMS) experiment, which allows the isolation of a molecule and the generation of the mobility profiles of its fragments.