AF é apoiado pela Fundação holandesa Tecnologia STW, que é a divisão de ciência aplicada da NWO, e do Programa de Tecnologia do Ministério dos Assuntos Económicos. (STW OTP 11114).

<img alt="Figura 1" fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/51847/51847fig1highres.jpg" width="500" /> Figura 1. Esquema ilustrando a configuração microscópio CARS com o fluxo intrínseco através da configuração de dissolução. Este valor foi modificado a partir Fussell et al 13. 1. Inicialização do Sistema <ol><li> Ligue o 20 psec pulsava 1.064 nm CARROS laser e permitir que o laser para aquecer (cerca de 1,5 h). </li><li> Ligue a fonte de luz UV lâmpada de deutério e deixe-o aquecer-up (aprox. 10 min). </li><li> Abra o obturador da fonte de luz UV lâmpada de deutério, colocando o interruptor do obturador para &quot;abrir&quot;. </li><li> Ligue o PC controle microscópio e abrir o software de controle de microscópio. </li><li> Ligue o espectrômetro UV PC e abra o software de controle do espectrômetro. </li></ol> 2. MiSetup croscope <ol><li> Escolha a objetiva do microscópio desejado. Use um objetivo 20X/0.5 NA para alcançar os resultados apresentados neste trabalho. </li><li> Defina os filtros na torre conjunto de filtros para transmitir lasers de excitação e de refletir o sinal CARROS. Seleccione um 775 nm espelho dicróico passa longo e um 650 nm passa-banda do filtro de 40 nm para reproduzir os resultados apresentados neste trabalho. </li><li> Colocar filtros apropriados na frente do detector de tubo fotomultiplicador (PMT), que transmitem o sinal CARROS e filtrar a luz indesejada. Filtrar a luz com um filtro de passe curto 750 nm e 650 nm filtro passa-banda de 40 nm para reproduzir os experimentos realizados neste trabalho. </li></ol> 3. Teste do Sistema <ol><li> Ligue a bomba peristáltica e meio de dissolução bomba por alguns minutos através da célula de fluxo UV em forma de Z para limpar líquido anterior a partir da tubulação. </li><li> Determinar a taxa de fluxo da bomba por pesagem da quantidade de meio de dissolução bombeado em 2 min. Ajuste a velocidade da bomba until caudal desejado é atingido. Bombear o meio de dissolução a uma taxa de fluxo de 5 mL / min para se obter os resultados relatados no presente trabalho. </li></ol> 4. Medição Dissolução UV <ol><li> No software de controle espectrômetro UV, clique no menu &quot;Arquivo&quot; e depois clique em &quot;medição de absorção Novo&quot; para abrir uma janela que lista todos os espectrômetros disponíveis. </li><li> Clique no espectrômetro UV correta e clique em &quot;Next&quot; para abrir uma janela que exibe os parâmetros de aquisição de dados. </li><li> Definir tanto o tempo de integração e o cálculo da média espectral. Escolha um tempo de integração de 150 ms com 200 médias para replicar os resultados apresentados neste trabalho. </li><li> Clique no botão &quot;Next&quot; para abrir a tela usada para registrar o espectro de referência. </li><li> Clique no botão que aparece como uma lâmpada de luz amarela para gravar um espectro de referência. Bomba meio de dissolução continuamente durante esta medida. </li><li> Feche o obturador da fonte de luz UV lâmpada de deutério, definindo o interruptor para &quot;fechado&quot;. </li><li> Clique no botão &quot;Next&quot; para abrir a tela usada para registrar o espectro escuro. </li><li> Clique no botão que aparece como uma lâmpada cinza para gravar um espectro escuro. Bomba meio de dissolução continuamente durante esta medida. </li><li> Clique no botão que diz &quot;Finish&quot; para iniciar as medidas de absorbância UV. </li></ol> 5. CARROS Dissolução vídeo <ol><li> No CARROS controle microscópio clique software no botão que seleciona uma medida &quot;XYT&quot;. </li><li> Clique na caixa drop-down e selecione o tamanho da imagem em pixels. Escolha um tamanho de imagem de 512 x 512 pixels para reproduzir as imagens apresentadas neste trabalho. </li><li> Arraste o controle deslizante de velocidade de imagem, quer ao &quot;fast&quot;, &quot;médio&quot; ou posição &quot;lento&quot;. Use a velocidade de digitalização rápida (1,12 segundos por imagem) para alcançaros resultados apresentados neste trabalho. </li><li> Clique nas setas rotuladas &quot;zoom&quot; para ajustar o nível de zoom. Selecione zoom &quot;2x&quot; para replicar o nível de zoom e campo de visão (350 x 350 mm) utilizado por esses resultados. </li><li> Clique na caixa drop-down e selecione o objetivo utilizada. </li><li> Clique na caixa de entrada e digite a quantidade de quadros necessários para o vídeo dissolução CARS (dependendo da duração da experiência). Conduzir dissolução por cerca de 15 minutos de gravação de 900 quadros para reproduzir os resultados apresentados neste trabalho. </li></ol> 6. CARROS Wavelength Sintonia <ol><li> Usando o oscilador paramétrico óptico (OPO) controlador ajustar as configurações da OPO, como temperatura, posição piezo, ea posição do filtro Lyot até saída do laser máxima na freqüência Raman desejado seja alcançado. Sintonize o OPO para 2.960 centímetros -1 para gravar os mesmos resultados que os apresentados neste artigo. </li></ol> 7. The Experiment Dissolução<ol><li> Coloque um comprimido em porta-amostras do costume carros construídos célula de fluxo, parafuso porta-amostras hermeticamente fechada para evitar vazamentos. </li><li> Prenda a tubulação aos carros de célula de fluxo que liga os CARROS célula de fluxo para o copo contendo o meio de dissolução e da bomba peristáltica. </li><li> Coloque a célula de fluxo CARROS contendo um comprimido sobre a platina do microscópio. </li><li> Verificar se os CARROS célula de fluxo está ligado ao meio de dissolução proveta, a bomba peristáltica, a célula de fluxo de UV em forma de Z e da taça de recolha de resíduos. </li><li> Clique no botão &quot;XY repeat&quot; para iniciar a verificação do sistema de microscópio em um modo de varredura contínua. </li><li> Ajustar a focagem do microscópio, movendo o objectivo, até a superfície da pastilha está no campo de vista no ecrã do computador de controlo do microscópio. </li><li> Clique no controle deslizante no software de controle de microscópio rotulado de &quot;PMT&quot;. Ajuste a sensibilidade do detector de aumento / diminuição da tensão PMT atéuma imagem satisfatória (nem muito escuro nem saturada) é visível na tela. NOTA: Tome cuidado para não sobrecarregar o PMT usando alta tensão. Para este trabalho, utilizou-se uma tensão de PMT em torno de 600 V, mas este pode variar dependendo da PMT utilizado. </li><li> Clique em &quot;Stop&quot; no software de controle de microscópio para interromper a verificação contínua. </li><li> Simultaneamente (ou o mais próximo possível) começar a bombear meio de dissolução, iniciar a gravação de uma única varredura XYT, e iniciar a coleta de espectros de absorção UV. </li><li> Durante o experimento dissolução, monitorar a gravação de vídeo e ajustar manualmente o foco do microscópio para garantir o tablet está continuamente em foco. </li></ol> 8. Pós Dissolução <ol><li> Pare a bomba peristáltica por desligá-lo. </li><li> Clique no menu &quot;Arquivo&quot; e clique em &quot;Salvar como vídeo&quot; no software de controle de microscópio para salvar a digitalização XYT como um vídeo. </li><li> Clique no menu &quot;Arquivo&quot; e clique em &quot;Salvar &quot;e clique em&quot; Stop Export &quot;no software de controle de espectrômetro de interromper a coleta de espectros de absorção UV. </li><li> Retire os CARROS célula de fluxo do estágio do microscópio e remover o comprimido da célula de fluxo CARROS. </li><li> Lave os CARROS célula de fluxo com água e etanol, em seguida, seque com papel de seda. </li></ol>

<ol>
	<li>Ku, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Use+of+the+Biopharmaceutical+Classification+System+in+Early+Drug+Development.">Use of the Biopharmaceutical Classification System in Early Drug Development.</a> The AAPS Journal. 10, 208-212 (2008).</li><li>. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+United+States+Pharmacopeia.">The United States Pharmacopeia.</a> United States Pharmacopeial Convention 32nd ed. , 1-8 (2009).</li><li>Florence, A. J., Johnston, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Applications+of+ATR+UV/vis+spectroscopy+in+physical+form+characterisation+of+pharmaceuticals.">Applications of ATR UV/vis spectroscopy in physical form characterisation of pharmaceuticals.</a> Spectrosc. Eur. 4, (2004).</li><li>Aaltonen, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+situ+measurement+of+solvent-mediated+phase+transformations+during+dissolution+testing.">In situ measurement of solvent-mediated phase transformations during dissolution testing.</a> J. Pharm. 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T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Label-Free+Cellular+Imaging+by+Broadband+Coherent+Anti-Stokes+Raman+Scattering+Microscopy.">Label-Free Cellular Imaging by Broadband Coherent Anti-Stokes Raman Scattering Microscopy.</a> Biophys. J. 99, 2695-2704 (2010).</li><li>Kang, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+Situ+Visualization+of+Paclitaxel+Distribution+and+Release+by+Coherent+Anti-Stokes+Raman+Scattering+Microscopy.">In Situ Visualization of Paclitaxel Distribution and Release by Coherent Anti-Stokes Raman Scattering Microscopy.</a> Anal. Chem. 78, 8036-8043 (2006).</li><li>Kang, E., Robinson, J., Park, K., Cheng, J. -. X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Paclitaxel+distribution+in+poly(ethylene+glycol)/poly(lactide-co-glycolic+acid)+blends+and+its+release+visualized+by+coherent+anti-Stokes+Raman+scattering+microscopy.">Paclitaxel distribution in poly(ethylene glycol)/poly(lactide-co-glycolic acid) blends and its release visualized by coherent anti-Stokes Raman scattering microscopy.</a> J. Controlled Release. 122, 261-268 (2007).</li><li>Kang, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Application+of+coherent+anti-stokes+Raman+scattering+microscopy+to+image+the+changes+in+a+paclitaxel-poly(styrene-b-isobutylene-b-styrene)+matrix+pre-+and+post-drug+elution.">Application of coherent anti-stokes Raman scattering microscopy to image the changes in a paclitaxel-poly(styrene-b-isobutylene-b-styrene) matrix pre- and post-drug elution.</a> Journal of Biomedical Materials Research Part A. 87A, 913-920 (2008).</li><li>Jurna, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Coherent+anti-Stokes+Raman+scattering+microscopy+to+monitor+drug+dissolution+in+different+oral+pharmaceutical+tablets.">Coherent anti-Stokes Raman scattering microscopy to monitor drug dissolution in different oral pharmaceutical tablets.</a> Journal of Innovative Optical Health Sciences. 2, 37-43 (2009).</li><li>Windbergs, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Chemical+Imaging+of+Oral+Solid+Dosage+Forms+and+Changes+upon+Dissolution+Using+Coherent+Anti-Stokes+Raman+Scattering+Microscopy.">Chemical Imaging of Oral Solid Dosage Forms and Changes upon Dissolution Using Coherent Anti-Stokes Raman Scattering Microscopy.</a> Anal. Chem. 81, 2085-2091 (2009).</li><li>Fussell, A., Garbacik, E., Offerhaus, H., Kleinebudde, P., Strachan, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+situ+dissolution+analysis+using+coherent+anti-Stokes+Raman+scattering+(CARS)+and+hyperspectral+CARS+microscopy.">In situ dissolution analysis using coherent anti-Stokes Raman scattering (CARS) and hyperspectral CARS microscopy.</a> European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics. 85, 1141-1147 (2013).</li><li>Lua, Y. -. Y., Cao, X., Rohrs, B. R., Aldrich, D. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Surface+Characterizations+of+Spin-Coated+Films+of+Ethylcellulose+and+Hydroxypropyl+Methylcellulose+Blends.+.">Surface Characterizations of Spin-Coated Films of Ethylcellulose and Hydroxypropyl Methylcellulose Blends. .</a> Langmuir. 23, 4286-4292 (2007).</li><li>Skoog, F. J., Holler, S. R., Crouch, <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Principles of Instrument analysis. 6 ed. , (2007).</li><li>Rodr&#237;guez-Hornedo, N., Lechuga-Ballesteros, D., Hsiu-Jean, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Phase+transition+and+heterogeneous/epitaxial+nucleation+of+hydrated+and+anhydrous+theophylline+crystals.">Phase transition and heterogeneous/epitaxial nucleation of hydrated and anhydrous theophylline crystals.</a> Int. J. Pharm. 85, 149-162 (1992).</li></ol>

Os autores declaram que não têm interesses financeiros concorrentes.

When performing CARS microscopic dissolution experiments there are a few critical aspects that need to be monitored during the experiment. Firstly, introducing the dissolution medium to the CARS flow cell causes the focus to move. This means that the image is immediately lost and it takes a few microns of objective adjustment to find the surface again. Secondly, there is risk of liquid leakage from the CARS flow cell if the glass cover breaks during the experiment. This can potentially cause liquid damage to the optics, so it is important to listen for any cracking sound that could mean the glass has broken. Finally, there is also a small chance that the piping can become blocked due to particulate matter in the system during the experiment, this can be seen as a sudden unusual change in the UV spectra and also through periodically checking the flow during the experiment.
Particulate blockage of the piping is mainly an issue with tablets that have been designed to disintegrate during dissolution. This is one of the limitations for this technique as this system requires the surface of the tablet to remain intact throughout the dissolution to allow imaging. In addition to disintegrating tablets, it is currently not possible to image tablets that are designed to swell during dissolution as this can lead to breakage of the CARS flow cell.
Imaging tablets during dissolution provides a greater understanding of what is occurring on the surface of a dissolving tablet. Conventional pharmaceutical dissolution methods focus only on the drug content dissolved in the dissolution medium which can identify whether the tablet passes or fails the required standard. However, in the case of a failed test it is difficult to determine what caused the failure. The case of a failed dissolution test is potentially where in situ dissolution analysis using CARS microscopy can provide answers.
Future applications for in situ dissolution analysis using CARS microscopy could include investigations using more complicated tablets containing more than one drug or excipient, in particular non-swelling sustained or controlled release dosage forms during formulation development. Additionally, it could be possible to investigate samples using biorelevant dissolution media creating conditions more closely related to in vivo. 
In conclusion, this work shows that CARS microscopy is capable of rapid chemically specific imaging based on Raman vibrational frequencies allowing selective imaging of the drug in a tablet containing both drug and excipient. Additionally, CARS microscopy combined with inline UV absorption spectroscopy is a powerful tool capable of monitoring the surface of tablets undergoing dissolution and correlating surface changes seen using CARS with changes in dissolution rate.

Durante o desenvolvimento de formas de dosagem farmacêuticas orais, tais como comprimidos e cápsulas, há uma forte ênfase em testes de dissolução. Formas de dosagem oral são necessários para dissolver antes de poderem ser absorvidas para a eficácia terapêutica. Fármacos pouco solúveis em geral têm problemas que atingem uma concentração adequada que faz com que os ensaios de dissolução particularmente importantes 1. Métodos de dissolução da Farmacopeia são mais comumente usados ​​para a análise de dissolução. Na maioria dos casos, isto requer a preparação do fármaco, como um comprimido ou cápsula, que é então colocado num copo de precipitação de fluir meio de dissolução. A concentração da droga dissolvida é depois determinada por análise de amostras do meio de dissolução, usando uma técnica de espectroscopia padrão tais como a espectroscopia de absorção de UV 2. Estes métodos de dissolução farmacêutica tradicionais não fornecem qualquer análise directa da amostra ou quaisquer alterações que possam ser ocorrem na superfície de dissolução da forma de dosagem.A análise direta da amostra durante a dissolução pode fornecer mais informações sobre a forma de dosagem de dissolução e, potencialmente, identificar problemas que causam falha no teste de dissolução. A análise directa de formas de dosagem de dissolução requer a utilização de técnicas analíticas em situ que são capazes de monitorizar o processo de dissolução. Para gravar in situ durante a dissolução, a técnica analítica não deve ser influenciada pela presença do meio de dissolução e da técnica necessita de uma alta resolução temporal para medir de forma fiável alterações à forma de dosagem de dissolução da ordem de segundos. Espectroscopia de reflectância total atenuada de UV demonstrou ser adequado para a medição de alterações durante a dissolução, mas não tem resolução espacial fornecida por técnicas de imagem 3. Técnicas de imagem farmacêutica tradicionais, como a microscopia eletrônica de varredura (MEV), e mapeamento Raman espontâneo ambos têm fatores que impedem seu uso na limitaçãositu para a dissolução. Imagem MEV é uma técnica rápida de imagiologia de alta resolução susceptível de representação gráfica da superfície de formas farmacêuticas. No entanto, SEM imagem geralmente é realizada sob condições de vácuo e requer revestimento amostra tornando-o inadequado para in situ dissolução de imagem. A espectroscopia de Raman espontânea acoplado a fibra combinado com um fluxo através da célula e espectroscopia de absorção de UV de fluxo contínuo, foi realizada para monitorizar vários sistemas de droga in situ durante a dissolução, incluindo teofilina 4, carbamazepina, indometacina e 5. A espectroscopia Raman foi capaz de identificar alterações da superfície que ocorrem durante a dissolução, mas não deu nenhuma informação espacial sobre onde as mudanças de superfície foram ocorrendo. Mapeamento Raman espontânea usa espectros Raman e fornece informação espacial sobre a superfície da amostra mas a imagem demora na ordem de minutos a horas, dependendo da área de imagem, tornandoinadequado para in situ dissolução de imagem. Microscopia Coherent anti-Stokes Raman (CARS) é uma técnica de imagem rápida e combinada com espectroscopia de absorção de UV em linha, que nos permitiu desenvolver uma técnica capaz de nos ensaios de dissolução situ. Microscopia CARROS fornece rápida imagiologia química selectiva, que não é influenciada pela presença de meio de dissolução tornando-se uma técnica adequada para a análise de dissolução in situ. Técnicas carros são divididos basicamente em dois grupos com base na duração do pulso dos lasers; sendo um deles CARROS de banda estreita (picosegundo lasers pulsados), e os outros sendo CARROS de banda larga (lasers pulsados ​​de femtossegundos). Um sistema de microscópio típico CARROS consiste de duas fontes de laser pulsado e um microscópio invertido. Para produzir um sinal CARROS, um dos lasers pulsados ​​deve ser ajustável para que haja uma diferença de frequência entre os dois lasers que corresponde a uma vibração de Raman. Adicionalmente,os dois lasers são necessários para se sobrepor no espaço (espacial) e tempo (temporal), com pulsos de ambos os lasers que chegam na mesma área de amostra ao mesmo tempo. Como vibrações Raman são quimicamente específica e sinal CARS só é gerado dentro do volume focal do microscópio, microscopia CARS é capaz de imagem quimicamente seletiva com uma resolução até o limite de difração. Microscopia banda estreita CARS utilizando um único modo vibracional Raman permite imagens sobre 100x mais rápido em comparação com técnicas de mapeamento Raman espontâneas 6. CARROS Banda Larga imagens de microscopia em uma faixa espectral mais larga (600-3,200 cm -1 vs ~ 4 cm-1), mas tem uma resolução mais baixa do espectro (cerca de 10 cm -1 vs ~ 4 cm-1) e menor velocidade de imagem (50 ms / pixel vs ~ 5 ms / pixel) em comparação com a microscopia CARS estreita 7. Microscopia de banda estreita CARROS foi utilizado para a imagem Drug libertação de alguns sistemas farmacêuticos. Na área das formulações farmacêuticas, Kang et al. 8-10 películas de polímeros carregadas com droga fotografada. Inicialmente, fotografou a distribuição da droga carregada, o que foi seguido por imagiologia da libertação do fármaco a partir de um meio de dissolução estático. Jurna et al. 11 e Windbergs et al. 12 foi um passo além e fotografada em primeiro lugar a distribuição de teofilina em formas de dosagem de lipídios seguido pela imagem da dissolução do fármaco através de um meio de dissolução dinâmica. Nós desenvolvemos um novo método analítico para monitorar simultaneamente alterações da superfície do tablet submetidos a dissolução com microscopia CARS banda estreita durante a gravação da concentração do fármaco dissolvido com espectroscopia de absorção de UV. Nós ilustramos o uso deste método de imagem comprimidos contendo teofilina modelo combinado com etilcelulose sofrer dissolução com água como meio de dissolução.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="827">
	<tbody>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:219px;">Name of the Material/Equipment</td>
			<td style="width:139px;">Company</td>
			<td style="width:99px;">Catlog number</td>
			<td style="width:189px;">Comments/Description</td>
			<td style="width:183px;">Website</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Paladin 1064nm laser</td>
			<td>Coherent&#160;</td>
			<td>N/A</td>
			<td>Prototype model not for sale</td>
			<td><a href="http://www.coherent.com/">http://www.coherent.com/</a></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Levante Emerald Optical parametric oscillator</td>
			<td>APE Berlin</td>
			<td>N/A</td>
			<td></td>
			<td><a href="http://www.ape-berlin.de/en/products/levante/levante-emerald-opo#block-views-products-block-1">http://www.ape-berlin.de/en/products/levante/levante-emerald-opo#block-views-products-block-1</a></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">IX 71 Microscope</td>
			<td>Olympus</td>
			<td>N/A</td>
			<td></td>
			<td><a href="http://www.olympusamerica.com/seg_section/product.asp?product=1023">http://www.olympusamerica.com/seg_section/product.asp?product=1023</a></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Fluoview 300 scanning unit</td>
			<td>Olympus</td>
			<td>N/A</td>
			<td></td>
			<td>http://www.olympusamerica.com/seg_section/seg_product_print.asp?product=133</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Photon multiplier tube R3896</td>
			<td>Hamamatsu</td>
			<td>N/A</td>
			<td></td>
			<td><a href="https://www.hamamatsu.com/jp/en/R3896.html">https://www.hamamatsu.com/jp/en/R3896.html</a></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Free standing optics / filters</td>
			<td>Thorlabs and Chroma</td>
			<td>N/A</td>
			<td></td>
			<td><a href="http://www.chroma.com/">http://www.chroma.com/</a></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;"></td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td><a href="http://www.thorlabs.de/index.cfm?">http://www.thorlabs.de/index.cfm?</a></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Reglo peristaltic pump</td>
			<td>ISMATEC</td>
			<td>N/A</td>
			<td></td>
			<td><a href="http://www.ismatec.com/int_e/pumps/t_reglo/reglo.htm">http://www.ismatec.com/int_e/pumps/t_reglo/reglo.htm</a></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">USB2000+ spectrometer</td>
			<td>Ocean Optics</td>
			<td>N/A</td>
			<td></td>
			<td><a href="http://www.oceanoptics.com/products/usb2000+.asp">http://www.oceanoptics.com/products/usb2000+.asp</a></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">DT-MINI-2-GS light source</td>
			<td>Ocean Optics</td>
			<td>N/A</td>
			<td></td>
			<td><a href="http://www.oceanoptics.com/Products/dtmini.asp">http://www.oceanoptics.com/Products/dtmini.asp</a></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">FIA-Z-SMA-TEF Z shaped flow cell</td>
			<td>Ocean Optics</td>
			<td>N/A</td>
			<td></td>
			<td><a href="http://www.oceanoptics.com/Products/fiazsmaflowcells.asp">http://www.oceanoptics.com/Products/fiazsmaflowcells.asp</a></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">QP400-2-SR-BX optical fiber</td>
			<td>Ocean Optics</td>
			<td>N/A</td>
			<td></td>
			<td><a href="http://www.oceanoptics.com/Products/premgradesol.asp">http://www.oceanoptics.com/Products/premgradesol.asp</a></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Plastic piping</td>
			<td>ISMATEC</td>
			<td>N/A</td>
			<td></td>
			<td><a href="http://www.ismatec.com/int_e/tubing/misc/tubing_home.htm">http://www.ismatec.com/int_e/tubing/misc/tubing_home.htm&#160;</a></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">CARS dissolution tablet flow cell</td>
			<td>N/A</td>
			<td>N/A</td>
			<td colspan="2">Homebuilt at university - designed to hold 12mm diameter, 3mm thick tablets. The flowcell has a channel depth of around 0.5mm.</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Glass beakers</td>
			<td>VWR</td>
			<td>D108980</td>
			<td></td>
			<td><a href="https://us.vwr.com/store/catalog/product.jsp?product_id=4537423">https://us.vwr.com/store/catalog/product.jsp?product_id=4537423</a></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Theophylline anhydrate</td>
			<td>BASF</td>
			<td>30058079</td>
			<td></td>
			<td><a href="http://www.basf.com/group/corporate/en/brand/THEOPHYLLINE">http://www.basf.com/group/corporate/en/brand/THEOPHYLLINE</a></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">ethylcellulose</td>
			<td>Colorcon</td>
			<td>N/A</td>
			<td></td>
			<td><a href="http://www.colorcon.com/products-formulation/all-products/film-coatings/sustained-release/ethocel">http://www.colorcon.com/products-formulation/all-products/film-coatings/sustained-release/ethocel&#160;</a></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

coherent anti-stokes raman scattering (cars) microscopy visualizes pharmaceutical tablets during dissolution

Os testes tradicionais de dissolução farmacêuticas determinar a quantidade de droga dissolvida ao longo do tempo por medição do teor de droga no meio de dissolução. Este método fornece pouca informação direta sobre o que está acontecendo na superfície do comprimido dissolução. Como a composição da superfície do comprimido e estrutura pode alterar durante a dissolução, é essencial monitorizar durante um ensaio de dissolução. Neste trabalho microscopia espalhamento anti-Stokes Raman coerente é utilizada para a imagem da superfície de comprimidos durante a dissolução, enquanto a espectroscopia de absorção de UV está fornecendo simultaneamente análise em linha de concentração do fármaco dissolvido de comprimidos contendo uma mistura de 50% de teofilina anidra e celulose de etilo. As medições mostraram que, em CARROS situ microscopia é capaz de imagiologia teofilina selectivamente na presença de acetato de celulose. Além disso, a teofilina anidra convertido para mono-hidrato de teofilina durante a dissolução, com choro em forma de agulhaStals crescendo na superfície do tablet durante a dissolução. A conversão de teofilina anidra de mono-hidrato, combinado com menor exposição do fármaco ao meio de dissolução de fluxo resultou em taxas de dissolução diminuiu. Nossos resultados mostram que, em microscopia CARS situ combinada com espectroscopia de absorção de UV em linha é capaz de monitorar farmacêutica dissolução tablet e correlacionando alterações superficiais com as mudanças na taxa de dissolução.

Na análise in situ de dissolução utilizando CARROS microscopia foi realizada em pastilhas (12 mm de diâmetro, de face plana) que contêm uma mistura do modelo de teofilina anidra e celulose de etilo, com água destilada bombeada a 5 mL / min de 50:50, como o meio de dissolução. CARROS imagens (512 x 512 pixels), foram recolhidas todos os 1,12 segundos na frequência vibratória Raman 2.960 centímetros -1 que é selectivo para o conteúdo de teofilina do comprimido para a duração da experiência de dissolução. Figura 2 mostra quadros seleccionados a partir do vídeo de dissolução. No início de dissolução (Figura 2, o tempo de 0 segundos) existem áreas de verde que mostram o conteúdo de teofilina do comprimido e também existem áreas escuras em que existe apenas acetato de celulose presente na superfície do comprimido. Nas áreas escuras na superfície do comprimido, é possível ver o conteúdo fracamente etilcelulose. Isso é porque ele é relatado que cellulo etílicose tem Raman freqüências vibratórias com maxima em torno de 2.930 e 2.975 centímetros -1 14. Após cerca de 60 segundos não parece ser o início de mono-hidrato de teofilina crescimento de cristais na superfície, que pode ser visto na forma de cristais em forma de agulha estreitas crescimento para o exterior a partir de pelo menos um núcleo de cristal no centro do quadro (figura 2, o tempo de 60 seg) . O crescimento de cristais de mono-hidrato pode ser visto mais claramente muito depois de 130 segundos (Figura 2, o tempo de 130 segundos). Além disso, no ponto de tempo de 130 segundos, pode ser visto que o cristal de mono-hidrato de não se espalhou inteiramente através da superfície do comprimido. Parece que a presença das regiões de celulose acetato bloqueou fisicamente o alongamento das agulhas de mono-hidrato. Após 250 segundos, que pode ser visto que a cobertura de mono-hidrato de a superfície não é tão proeminente que sugere que os cristais de mono-hidrato são eles próprios começam a dissolver-se. Figura 2. Quadros de CARS vídeo dissolução. Imagens selecionadas Carros (2960 centímetros -1) a partir de um vídeo de dissolução para uma anidro teofilina com tablet etilcelulose. A imagem 0 seg é gravado em uma área da amostra, enquanto os 60, 130, 250 e seg imagens são gravadas em uma outra área da amostra. O vídeo CARS está disponível como informações suplementares. Barra de escala é de 50 m. Ultra-violeta (UV), espectroscopia é uma forma de espectroscopia de absorção utilizando luz UV como fonte de excitação. Medidas de espectroscopia de UV elétron transições a partir do estado fundamental para um estado animado 15. A teofilina tem um pico largo centrado em torno de 270 nm, enquanto que a etilcelulose é praticamente insolúvel em modo não se espera que o meio de dissolução para contribuir para o espectro de UV gravada. Análise da dissociaçãomeio lução usando a célula de fluxo de UV em forma de z embutido nos permite determinar quantitativamente a quantidade de droga dissolvida durante a dissolução. Figura 3 mostra o perfil de UV-dissolução para a dissolução do anidrato de teofilina com comprimido etilcelulose. O perfil de dissolução de UV (Figura 3) mostra que a dissolução de teofilina anidra começa rapidamente, atingindo uma concentração máxima de cerca de 90 ng / ml dentro de 120 segundos; após este ponto de tempo a taxa de dissolução começa a diminuir. A diminuição da taxa de dissolução pode ser devido à presença do mono-hidrato de teofilina (solubilidade de 6 mg / ml a 25 ° C 16) de cristais sobre a superfície, que são menos solúveis do que a teofilina anidra (solubilidade de 12 mg / ml a 25 ° C 16 ) e claramente visto no vídeo CARROS dissolução (Figura 2), neste ponto de tempo. A taxa de dissolução reduzindo gradualmente também poderia ser parcialmente explicado bya redução na exposição à teofilina para o fluído. Esta redução ocorre porque o acetato de celulose é praticamente insolúvel em água, assim como a teofilina dissolve o acetato de celulose restante impede a exposição teofilina para o meio de dissolução. <img alt="Figura 3" fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/51847/51847fig3highres.jpg" width="500" /> Perfil de dissolução UV Figura 3.. Concentração versus tempo para uma trama anidrato de teofilina comprimido combinado com a celulose de etilo, mostrando a concentração de teofilina no meio de dissolução durante a experiência de dissolução.

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

Microscopia de coerência de anti-Stokes Raman (CARS) é combinado com uma instalação de dissolução intrínseca de fluxo para permitir a visualização in situ e em tempo real da superfície de comprimidos farmacêuticos submetidos a dissolução. Usando esta configuração custom-built, é possível correlacionar CARROS vídeos com perfis de dissolução de medicamentos registrados usando espectroscopia de absorção UV embutida.

Coerentes anti-Stokes Raman Scattering (CARS) Microscopia visualiza farmacêuticas Comprimidos durante a dissolução

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

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

Research

JoVE Journal

Engineering

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

18.0K visualizações.  University of Twente.  Microscopia de coerência de anti-Stokes Raman (CARS) é combinado com uma instalação de dissolução intrínseca de fluxo para permitir a visualização in situ e em tempo real da superfície de comprimidos farmacêuticos submetidos a dissolução. Usando esta configuração custom-built, é possível correlacionar CARROS vídeos com perfis de dissolução de medicamentos registrados usando espectroscopia de absorção UV embutida. 

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Measuring Spatially- and Directionally-varying Light Scattering from Biological Material

Light interacts with an organism's integument on a variety of spatial scales. For example in an iridescent bird: nano-scale structures produce color; the milli-scale structure of barbs and barbules largely determines the directional pattern of reflected light; and through the macro-scale spatial structure of overlapping, curved feathers, these directional effects create the visual texture. Milli-scale and macro-scale effects determine where on the organism's body, and from what viewpoints and under what illumination, the iridescent colors are seen. Thus, the highly directional flash of brilliant color from the iridescent throat of a hummingbird is inadequately explained by its nano-scale structure alone and questions remain. From a given observation point, which milli-scale elements of the feather are oriented to reflect strongly? Do some species produce broader "windows" for observation of iridescence than others? These and similar questions may be asked about any organisms that have evolved a particular surface appearance for signaling, camouflage, or other reasons.
In order to study the directional patterns of light scattering from feathers, and their relationship to the bird's milli-scale morphology, we developed a protocol for measuring light scattered from biological materials using many high-resolution photographs taken with varying illumination and viewing directions. Since we measure scattered light as a function of direction, we can observe the characteristic features in the directional distribution of light scattered from that particular feather, and because barbs and barbules are resolved in our images, we can clearly attribute the directional features to these different milli-scale structures. Keeping the specimen intact preserves the gross-scale scattering behavior seen in nature. The method described here presents a generalized protocol for analyzing spatially- and directionally-varying light scattering from complex biological materials at multiple structural scales.

We present a non-destructive method for sampling spatial variation in the direction of light scattered from structurally complex materials. By keeping the material intact, we preserve gross-scale scattering behavior, while concurrently capturing fine-scale directional contributions with high-resolution imaging. Results are visualized in software at biologically-relevant positions and scales.

Medindo espacialmente e direcional variando espalhamento de luz a partir de Material Biológico

Light interacts with an organism's integument on a variety of spatial scales. For example in an iridescent bird: nano-scale structures produce color; the ...

Engenharia

Surface Enhanced Raman Spectroscopy Detection of Biomolecules Using EBL Fabricated Nanostructured Substrates

Fabrication and characterization of conjugate nano-biological systems interfacing metallic nanostructures on solid supports with immobilized biomolecules is reported. The entire sequence of relevant experimental steps is described, involving the fabrication of nanostructured substrates using electron beam lithography, immobilization of biomolecules on the substrates, and their characterization utilizing surface-enhanced Raman spectroscopy (SERS). Three different designs of nano-biological systems are employed, including protein A, glucose binding protein, and a dopamine binding DNA aptamer. In the latter two cases, the binding of respective ligands, D-glucose and dopamine, is also included. The three kinds of biomolecules are immobilized on nanostructured substrates by different methods, and the results of SERS imaging are reported. The capabilities of SERS to detect vibrational modes from surface-immobilized proteins, as well as to capture the protein-ligand and aptamer-ligand binding are demonstrated. The results also illustrate the influence of the surface nanostructure geometry, biomolecules immobilization strategy, Raman activity of the molecules and presence or absence of the ligand binding on the SERS spectra acquired.

We describe the fabrication and characterization of nano-biological systems interfacing nanostructured substrates with immobilized proteins and aptamers. The relevant experimental steps involving lithographic fabrication of nanostructured substrates, bio-functionalization, and surface-enhanced Raman spectroscopy (SERS) characterization, are reported. SERS detection of surface-immobilized proteins, and probing of protein-ligand and aptamer-ligand binding is demonstrated.

Superfície reforçada Raman Detection Espectroscopia de Biomoléculas Usando EBL Fabricadas Nanoestruturados Substratos

Fabrication and characterization of conjugate nano-biological systems interfacing metallic nanostructures on solid supports with immobilized biomolecules ...

Characterization of Nanocrystal Size Distribution using Raman Spectroscopy with a Multi-particle Phonon Confinement Model

Analysis of the size distribution of nanocrystals is a critical requirement for the processing and optimization of their size-dependent properties. The common techniques used for the size analysis are transmission electron microscopy (TEM), X-ray diffraction (XRD) and photoluminescence spectroscopy (PL). These techniques, however, are not suitable for analyzing the nanocrystal size distribution in a fast, non-destructive and a reliable manner at the same time. Our aim in this work is to demonstrate that size distribution of semiconductor nanocrystals that are subject to size-dependent phonon confinement effects, can be quantitatively estimated in a non-destructive, fast and reliable manner using Raman spectroscopy. Moreover, mixed size distributions can be separately probed, and their respective volumetric ratios can be estimated using this technique. In order to analyze the size distribution, we have formulized an analytical expression of one-particle PCM and projected it onto a generic distribution function that will represent the size distribution of analyzed nanocrystal. As a model experiment, we have analyzed the size distribution of free-standing silicon nanocrystals (Si-NCs) with multi-modal size distributions. The estimated size distributions are in excellent agreement with TEM and PL results, revealing the reliability of our model.

We demonstrate how to determine the size distribution of semiconductor nanocrystals in a quantitative manner using Raman spectroscopy employing an analytically defined multi-particle phonon confinement model. Results obtained are in excellent agreement with the other size analysis techniques like transmission electron microscopy and photoluminescence spectroscopy.

Caracterização de nanocristal Tamanho Distribution utilizando Espectroscopia Raman com um Multi-partícula Phonon Confinamento Modelo

Analysis of the size distribution of nanocrystals is a critical requirement for the processing and optimization of their size-dependent properties. The ...

Measurement of Scattering Nonlinearities from a Single Plasmonic Nanoparticle

Plasmonics, which are based on the collective oscillation of electrons due to light excitation, involve strongly enhanced local electric fields and thus have potential applications in nonlinear optics, which requires extraordinary optical intensity. One of the most studied nonlinearities in plasmonics is nonlinear absorption, including saturation and reverse saturation behaviors. Although scattering and absorption in nanoparticles are closely correlated by the Mie theory, there has been no report of nonlinearities in plasmonic scattering until very recently. 
Last year, not only saturation, but also reverse saturation of scattering in an isolated plasmonic particle was demonstrated for the first time. The results showed that saturable scattering exhibits clear wavelength dependence, which seems to be directly linked to the localized surface plasmon resonance (LSPR). Combined with the intensity-dependent measurements, the results suggest the possibility of a common mechanism underlying the nonlinear behaviors of scattering and absorption. These nonlinearities of scattering from a single gold nanosphere (GNS) are widely applicable, including in super-resolution microscopy and optical switches. 
In this paper, it is described in detail how to measure nonlinearity of scattering in a single GNP and how to employ the super-resolution technique to enhance the optical imaging resolution based on saturable scattering. This discovery features the first super-resolution microscopy based on nonlinear scattering, which is a novel non-bleaching contrast method that can achieve a resolution as low as l/8 and will potentially be useful in biomedicine and material studies.

Saturable and reverse saturable scattering were discovered in isolated plasmonic particles and adopted as a novel non-bleaching contrast method in super-resolution microscopy. Here the experimental procedures of detecting and extracting nonlinear scattering are explained in detail, as well as how to enhance resolution with the aid of saturated excitation microscopy.

Medição da Dispersão Não-linearidades de um Nanoparticle plasmonic Individual

Plasmonics, which are based on the collective oscillation of electrons due to light excitation, involve strongly enhanced local electric fields and thus ...

Resonance Raman Spectroscopy of Extreme Nanowires and Other 1D Systems

This paper briefly describes how nanowires with diameters corresponding to 1 to 5 atoms can be produced by melting a range of inorganic solids in the presence of carbon nanotubes. These nanowires are extreme in the sense that they are the limit of miniaturization of nanowires and their behavior is not always a simple extrapolation of the behavior of larger nanowires as their diameter decreases. The paper then describes the methods required to obtain Raman spectra from extreme nanowires and the fact that due to the van Hove singularities that 1D systems exhibit in their optical density of states, that determining the correct choice of photon excitation energy is critical. It describes the techniques required to determine the photon energy dependence of the resonances observed in Raman spectroscopy of 1D systems and in particular how to obtain measurements of Raman cross-sections with better than 8% noise and measure the variation in the resonance as a function of sample temperature. The paper describes the importance of ensuring that the Raman scattering is linearly proportional to the intensity of the laser excitation intensity. It also describes how to use the polarization dependence of the Raman scattering to separate Raman scattering of the encapsulated 1D systems from those of other extraneous components in any sample.

The paper describes a method for producing extreme nanowires by melt infiltration into carbon nanotubes and how 1D systems may be characterized and investigated using Resonance Raman Spectroscopy to determine vibrational and optical excitation energies.

Espectroscopia Raman de nanofios extremos e Outros Sistemas 1D

This paper briefly describes how nanowires with diameters corresponding to 1 to 5 atoms can be produced by melting a range of inorganic solids in the ...

Stimulated Stokes and Antistokes Raman Scattering in Microspherical Whispering Gallery Mode Resonators

Dielectric microspheres can confine light and sound for a length of time through high quality factor whispering gallery modes (WGM). Glass microspheres can be thought as a store of energy with a huge variety of applications: compact laser sources, highly sensitive biochemical sensors and nonlinear phenomena. A protocol for the fabrication of both the microspheres and coupling system is given. The couplers described here are tapered fibers. Efficient generation of nonlinear phenomena related to third order optical non-linear susceptibility &#935;(3) interactions in triply resonant silica microspheres is presented in this paper. The interactions here reported are: Stimulated Raman Scattering (SRS), and four wave mixing processes comprising Stimulated Anti-stokes Raman Scattering (SARS). A proof of the cavity-enhanced phenomenon is given by the lack of correlation among the pump, signal and idler: a resonant mode has to exist in order to obtain the pair of signal and idler. In the case of hyperparametric oscillations (four wave mixing and stimulated anti-stokes Raman scattering), the modes must fulfill the energy and momentum conservation and, last but not least, have a good spatial overlap.

Efficient generation of nonlinear phenomena related to third order optical non-linear susceptibility &#935;(3) interactions in triply resonant silica microspheres is presented in this paper. The interactions here reported are: Stimulated Raman Scattering (SRS), and four wave mixing processes comprising Stimulated Anti-stokes Raman Scattering (SARS).

Estimulada Stokes e Antistokes Raman Scattering em microparticulas Whispering Gallery Modo Resonators

Dielectric microspheres can confine light and sound for a length of time through high quality factor whispering gallery modes (WGM). Glass microspheres ...

Scanning Light Scattering Profiler (SLPS) Based Methodology to Quantitatively Evaluate Forward and Backward Light Scattering from Intraocular Lenses

The scanning light scattering profiler (SLSP) methodology has been developed for the full-angle quantitative evaluation of forward and backward light scattering from intraocular lenses (IOLs) using goniophotometer principles. This protocol describes the SLSP platform and how it employs a 360&#176; rotational photodetector sensor that is scanned around an IOL sample while recording the intensity and location of scattered light as it passes through the IOL medium. The SLSP platform can be used to predict, non-clinically, the propensity for current and novel IOL designs and materials to induce light scatter. Non-clinical evaluation of light scattering properties of IOLs can significantly reduce the number of patient complaints related to unwanted glare, glistening, optical defects, poor image quality, and other phenomena associated with the unintended light scattering. Future studies should be conducted to correlate SLSP data with clinical results to help identify which measured light scatter is most problematic for patients that have undergone cataract surgery subsequent to IOL implantation.

Scanning Light Scattering Profiler SLPS Based Methodology to Quantitatively Evaluate Forward and Backward Light Scattering from Intraocular Lenses

This protocol describes the scanning light scattering profiler (SLSP) that enables the full-angle quantitative evaluation of forward and backward scattering of light from intraocular lenses (IOLs) using goniophotometer principles.

Metodologia baseada em Scanning Light Scattering Profiler (SLPS) para avaliar quantitativamente a dispersão de luz para frente e para trás a partir de lentes intraoculares

The scanning light scattering profiler (SLSP) methodology has been developed for the full-angle quantitative evaluation of forward and backward light ...

High-speed Continuous-wave Stimulated Brillouin Scattering Spectrometer for Material Analysis

Recent years have witnessed a significant increase in the use of spontaneous Brillouin spectrometers for non-contact analysis of soft matter, such as aqueous solutions and biomaterials, with fast acquisition times. Here, we discuss the assembly and operation of a Brillouin spectrometer that uses stimulated Brillouin scattering (SBS) to measure stimulated Brillouin gain (SBG) spectra of water and lipid emulsion-based tissue-like samples in transmission mode with &lt;10 MHz spectral-resolution and &lt;35 MHz Brillouin-shift measurement precision at &lt;100 ms. The spectrometer consists of two nearly counter-propagating continuous-wave (CW) narrow-linewidth lasers at 780 nm whose frequency detuning is scanned through the material Brillouin shift. By using an ultra-narrowband hot rubidium-85 vapor notch filter and a phase-sensitive detector, the signal-to-noise-ratio of the SBG signal is significantly enhanced compared to that obtained with existing CW-SBS spectrometers. This improvement enables measurement of SBG spectra with up to 100-fold faster acquisition times, thereby facilitating high spectral-resolution and high-precision Brillouin analysis of soft materials at high speed.

We describe the construction of a rapid continuous-wave-stimulated-Brillouin-scattering (CW-SBS) spectrometer. The spectrometer employs single-frequency diode-lasers and an atomic vapor notch-filter to acquire transmission spectra of turbid/non-turbid samples with high spectral-resolution at speeds up to 100-fold faster than those of existing CW-SBS spectrometers. This improvement enables high-speed Brillouin material analysis.

Espectrômetro de espalhamento Brillouin estimulado assemelhace de alta velocidade para análise de Material

Recent years have witnessed a significant increase in the use of spontaneous Brillouin spectrometers for non-contact analysis of soft matter, such as ...

Generation and Coherent Control of Pulsed Quantum Frequency Combs

We present a method for the generation and coherent manipulation of pulsed quantum frequency combs. Until now, methods of preparing high-dimensional states on-chip in a practical way have remained elusive due to the increasing complexity of the quantum circuitry needed to prepare and process such states. Here, we outline how high-dimensional, frequency-bin entangled, two-photon states can be generated at a stable, high generation rate by using a nested-cavity, actively mode-locked excitation of a nonlinear micro-cavity. This technique is used to produce pulsed quantum frequency combs. Moreover, we present how the quantum states can be coherently manipulated using standard telecommunications components such as programmable filters and electro-optic modulators. In particular, we show in detail how to accomplish state characterization measurements such as density matrix reconstruction, coincidence detection, and single photon spectrum determination. The presented methods form an accessible, reconfigurable, and scalable foundation for complex high-dimensional state preparation and manipulation protocols in the frequency domain.

A protocol is presented for the practical generation and coherent manipulation of high-dimensional frequency-bin entangled photon states using integrated micro-cavities and standard telecommunications components, respectively.

Geração e controle coerente de pentes de frequência pulsada Quantum

We present a method for the generation and coherent manipulation of pulsed quantum frequency combs. Until now, methods of preparing high-dimensional ...

Scattering And Absorption of Light in Planetary Regoliths

Theoretical, numerical, and experimental methods are presented for multiple scattering of light in macroscopic discrete random media of densely-packed microscopic particles. The theoretical and numerical methods constitute a framework of Radiative Transfer with Reciprocal Transactions (R2T2). The R2T2 framework entails Monte Carlo order-of-scattering tracing of interactions in the frequency space, assuming that the fundamental scatterers and absorbers are wavelength-scale volume elements composed of large numbers of randomly distributed particles. The discrete random media are fully packed with the volume elements. For spherical and nonspherical particles, the interactions within the volume elements are computed exactly using the Superposition T-Matrix Method (STMM) and the Volume Integral Equation Method (VIEM), respectively. For both particle types, the interactions between different volume elements are computed exactly using the STMM. As the tracing takes place within the discrete random media, incoherent electromagnetic fields are utilized, that is, the coherent field of the volume elements is removed from the interactions. The experimental methods are based on acoustic levitation of the samples for non-contact, non-destructive scattering measurements. The levitation entails full ultrasonic control of the sample position and orientation, that is, six degrees of freedom. The light source is a laser-driven white-light source with a monochromator and polarizer. The detector is a mini-photomultiplier tube on a rotating wheel, equipped with polarizers. The R2T2 is validated using measurements for a mm-scale spherical sample of densely-packed spherical silica particles. After validation, the methods are applied to interpret astronomical observations for asteroid (4) Vesta and comet 67P/Churyumov-Gerasimenko (Figure 1) recently visited by the NASA Dawn mission and the ESA Rosetta mission, respectively.

Numerical and experimental methods are presented for multiple scattering of light in discrete random media of densely-packed particles. The methods are utilized to interpret the observations of asteroid (4) Vesta and comet 67P/Churyumov-Gerasimenko.

Espalhamento e absorção da luz em Regoliths planetários

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