Biz Graz, Avusturya Avusturya Bilimler Akademisi Dr Manfred Hecus XRS arasında Kriechbaum ve Biyofizik ve Nanosistemler Araştırma Enstitüsü teşekkür etmek istiyorum. LL ve XW Ödülü No NRC-38-08-950 altında NERI-C Ödülü No DE-FG07-07ID14889 ve ABD Nükleer Düzenleme Komisyonu altında, ABD Enerji Bakanlığı tarafından kısmen desteklenmiştir. SWAXS araç aynı zamanda Ödülü No DE-NE0000325 altında, ABD Enerji Bakanlığı tarafından kısmen desteklenmektedir.

1. Numune Hazırlanması <ol><li> Numune kabından örnek bazı kaldırmak için bir iğne kullanın. * </li><li> Kılcal doldurmak için iğne kullanın (2.2 mm maksimum çapı) numune ile. Kılcal alttan 2 ve 3 cm arasında doldurulmuş olmalıdır. </li><li> Onun ucunda mum eritme tarafından kılcal kapatın. </li><li> Sökün sisteminden vakum numune tutucu. </li><li> Sigortalı sonunda (balmumu sonu) tarafından kapiller atın ve numune tutucu içine un-kaynaşmış ucunu. </li><li> Yerinde sistem ve vida geri tutucu yerleştirin. </li></ol> Sıvı numuneleri bir kapiler yerleştirilmesi gerekir ise * Katı örnekler (toz numuneleri de dahil) direkt olarak, numune tutucusu (Kılcal gerekli) yerleştirilebilir. Start-Up SWAXS Makinesi 2. Kaynak Soğuk Başlangıç ​​Prosedürü <ol><li> Emniyet deklanşöre basarak çekim kapatın. </li><li> Ana güç geçişDüğmesine yeşil iterek &quot;ON&quot;. </li><li> Acil &quot;Shut-Off&quot; butonu uzatılmış konumda olduğunu doğrulayın. </li><li> Yeşil düğmeye basarak, ana güç açın. </li><li> Interlok LED ışık tüm kilitlerini ok gösteren yeşil olduğunu doğrulayın. </li><li> Yüklemek için dokunmatik ekran bekleyin. Bir kere yüklendiğinde, menüsünde &quot;R6&quot; tuşuna basın. </li><li> &quot;ON&quot; konumuna Bekleme anahtarı çevirin. </li><li> &quot;ON&quot; konumuna X-ray Anahtarı çevirin. Kırmızı X-ray ışık yanacaktır. </li><li> Bekleme düzeyleri (30 kV ve 0,4 mA) okumak için dokunmatik ekran bekleyin. </li><li> &quot;OFF&quot; pozisyonuna Bekleme Güvenlik Anahtarı çevirin. Dokunmatik ekranın alt kısmında &quot;Başlat Döngüsü&quot; düğmesine basın. </li><li> Nominal gücü (50 kV ve 1 mA) okumak için dokunmatik ekran bekleyin. Farklı bir güç seviyesi isteniyorsa, dokunmatik ekranda &quot;R4&quot; tuşuna basarak ve istediğiniz ayarları girerek yapılandırma ekranına girin. </li></ol> 3. Chiller Prosedürü <ol><li> Güç SWI getirinsıcaklık kontrol paneli üzerindeki &quot;ON&quot; konumuna tch. A kontrol lambası ve LED sıcaklık göstergesi yanacaktır. </li><li> Chiller üzerindeki &quot;ON&quot; konumuna güç anahtarını çevirin. </li><li> Sıcaklık göstergesi okur kadar bekleyin &quot;KAPALI&quot;. Bu bekleme modu. </li><li> Basın ve yaklaşık 4 saniye veya sıcaklık göstergesi kadar enter tuşuna (geri dönüş sembolü) tutun bir gerçek sıcaklık gösterir. </li><li> Sıcaklığı değiştirmek için yukarı veya aşağı oklarına basın. Bunun gerçek değeri dönecektir önce ayar değeri yaklaşık 8 saniye boyunca sıcaklık göstergesi üzerinde gösterilecek. </li><li> Istenilen set değeri görüntülenecektir kez enter tuşuna basın. Bu bu değeri depolar. </li><li> Gerçek sıcaklık istenilen set değeri ulaşana kadar bekleyin. </li></ol> NOT: Herhangi bir zamanda hata &quot;E 01&quot; sıcaklık göstergesi üzerinde gelirse, tankın fil içine arıtılmış su dökerek Chiller Kapatma talimatları, dolum banyo ünitesi izleyinl, ve sonra tekrar Chiller Devreye alma işlemi gerçekleştirin. 4. Chiller Kapatma <ol><li> Yaklaşık 4 saniye için &quot;enter&quot; tuşuna basın. </li><li> &quot;OFF&quot; konumuna güç anahtarını çevirin. </li></ol> 5. Vakum açma <ol><li> Vakum kapı yerine sabitlenmiş olduğundan emin olun. </li><li> &quot;AÇIK&quot; konuma Vakum 1 ve 2 düğme açın. </li><li> VAP5 vakum göstergesi 1,5 mbar daha vakum seviyesi az okuyana kadar bekleyin. </li></ol> 6. Dedektör Sistem Kurulumu <ol><li> Gaz basıncını ayarlamak için, doğrulamak azaltma valfi Ana Basınç Ölçer en az 10 bar. </li><li> Ana Vana açın. </li><li> Basınç Çalışma Basıncı Ölçer az 8 bar ulaşana kadar yavaşça İşletim Basınç Valfi açın. </li><li> İkinci Ana Vana açın </li><li> Gaz akışını ayarlamak için, Gaz Kontrol panelindeki dikey konuma topuzunu çevirerek Ana Basınç valfi açın. </li><li> Debi ayarlamaiğne vana ile hızı ölçer yaklaşık 8 bar okuyana kadar. </li><li> &quot;ON&quot; konumuna Ana Güç anahtarını açın. LED ışık yanacaktır. </li><li> Yüksek gerilim ayarlamak için &quot;ON&quot; konumuna getiriniz çevirerek yüksek gerilim etkinleştirin. LED ışık yanacaktır. </li><li> Yaklaşık 3.5kV ölçerde ulaşılana kadar yavaşça voltaj kontrol topuzu çevirin. 4kV AŞMAYINIZ. </li></ol> 7. Ayarlama <ol><li> Yukarıdaki deneysel adımlar bilinen doruklarına bir örnek ile yapılmaktadır. </li><li> ASA 3.3 5 zirveleri ile yoğunluk vs kanal grafiği elde etmek için kullanılır. </li><li> Menü → Seçenekler → kanalları ve ilgili şiddetleri girin. </li><li> İlk &quot;TPF&quot; sekmesine, ASA3 gidin. </li><li> Filtresini değiştirin, üst 1 mm Nikel (ışın filtresi) bıraktı. </li><li> → konuma gidin, dedektör rea olduğundan emin olun, emin vakum altında 5 mbar yapmak pozisyonu 32.000 (32.000 aralığı 28.000, 28.000 kritik bölge) ayarla1k-10K arasında ding. </li><li> Saniyede yaklaşık 52 adet için 10 saniye çalıştırın. </li><li> Enerji camlar, (veya filtre durum da dahil, yalnızca örnek ile enerji penceresi ölçmek) değiştirin. 10 sn için nihai çalışma ayarlayın. </li><li> Primer ışın (örneğin, kanal 233) konumunu bulmak. </li><li> Diğer koşular için, 2 mm Tungsten (W, kiriş stoper) tekrar filtrelemek ve 30.000 başlamak değiştirin. </li><li> Numunelerin diğer tüm piklerinin konumu bulun. </li><li> SAXS kalibre ImageJ-makro yazılımı kullanın - (Şekil 1) yoğunluğu vs kanal yoğunluğu vs q (veya d aralığı) geçişler yaparak. </li><li> WAXS kalibre ImageJ-makro yazılımı kullanın - yoğunluğu vs kanal yoğunluğu vs q (veya d aralığı) geçişler yaparak (Şekil 2). </li></ol> 8. Yazılım Prosedürü <ol><li> Canlı veri toplamak için, yazılım ASA 3.3 kullanın: Canlı Veri → TPF sekmesini → dosyayı kaydedin. </li><li> EasySWAX içinS, Aygıt Ayarları sekmesini tıklatın. </li><li> &quot;A&quot;, lambda, ve d değerlerinin yanı sıra, ağırlık merkezinin girin. </li><li> Nokta Kolimasyon seçin. </li><li> Küresel parçacık türü (düz bir parçacık şeklinde bir çubuk olarak bilinen olmadığı sürece). </li><li> Guinier-Plot sekmesini tıklayın. Bir ben karşı q 2 grafik görüntülenir. </li><li> Yaklaşık doğrusal eğim bir bölümünü çevreleyen dikey çizgiler sürükleyin. </li><li> Ekranın alt kısmında, bir R değeri görüntülenir. Bunun yanında bir doğrulama gereklilik yoktur. </li><li> Doğrulama değer 1 ve 2 arasında olduğu kadar birbirine yakın dikey çizgiler sürüklemeye devam edin. Bu özneldir. Elde R değeri, ya Gyration yarıçapı, bir tahmindir. </li></ol> 9. Kaynak Kapatma Prosedürü <ol><li> Emniyet doğrulamak ve hızlı panjurlar kapatılır. </li><li> &quot;ON&quot; konumuna Bekleme anahtarı çevirin. </li><li> Bekleme düzeyleri okumak için dokunmatik bekleyin. </li><li> T Basın R5ouchscreen. </li><li> 0 A. Geçerli azaltın </li><li> 0 A. gerilimi azaltın </li><li> &quot;OFF&quot; pozisyonuna X-ışını anahtarı çevirin. </li><li> Kırmızı kapatma düğmesine basarak ana güç &quot;OFF&quot; geçin. </li></ol>

<ol>
	<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>

Çıkar çatışması ilan etti.

SWAXS Sistemin deneysel prosedür karşılaştırmalı analizi ile tespit edilmesi çok sayıda değişkenler için olanak sağlar. Analizinden elde edilen parametreler örnek ve deneysel düzenek göre farklı amaçlar için kullanılabilir. WAXS atomik ve mikro-ölçekli yapısı (örneğin moleküler kafes, birim hücre boyutu simetri) odaklanır ise SAXS, nano-ölçek büyüklüğü ve nesnenin şekli hakkında bilgi sağlar. Daha spesifik olarak, seyreltik çözeltiler içinde partiküller için, SAXS devi...

<table border="1"><tbody><tr><td> Ürün Adı </td><td> Şirket </td></tr><tr><td> System3 Küçük ve Geniş Açılı X-Ray Saçılma (SWAXS) Kamera </td><td> Hecus XRS ve IBN, Graz, Avusturya </td></tr><tr><td> GNOM </td><td> D. Svergun EMBL-Hamburg ATSAS 2.3 paketi </td></tr></tbody></table>

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

Bu yazıda, makromoleküllerin Küçük ve Geniş Açı X-ışını saçılımı (SWAXS) analizi deneylerle gösterilmiştir. Ve geniş açıları (genellikle&gt; 5 °) - SWAXS X-ışınları elastik küçük açılarla (5 ° tipik 0.1) de nm aralığında homojen olmayan bir örnek tarafından dağınık bir tekniktir. Bu teknik şekil, boyut ve makromoleküller, kısmen emretti malzemeleri, gözenek boyutları ve yüzey-hacim oranı karakteristik mesafeler dağılımı hakkında bilgi sağlar. Geniş Açı X-ışını saçılımı (WAXS) dayanan 0.33 nm ve 0,49 nm arasındaki örneklerinin bile küçük Bragg aralığı çözebilirsiniz ise Küçük Açı X-ışını saçılımı (SAXS), 1 ve 200 nm arasında makromoleküllerin yapısal bilgi sunma yeteneğine sahiptir belirli bir sistem kurulumu ve dedektör. Aralık Bragg kanunu ile belirlenen ve dalga boyu ve olay açısı bağımlıdır. SWAXS bir deneyde, katı malzemeler olabilir,ya da sıvı ve herhangi bir kombinasyon halinde, aynı ya da başka bir malzeme, katı, sıvı veya gaz halindeki alanları (sözde partiküller) içerebilir. SWAXS uygulamaları çok geniş ve her türlü kolloidler şunlardır: metaller, kompozit malzemeler, çimento, petrol, polimerler, plastik, proteinler, gıdalar ve ilaçlar. Katı örnekler için, kalınlığı yaklaşık olarak 5 mm ile sınırlıdır. Bir laboratuvar tabanlı SWAXS enstrümanın Kullanımı Bu yazıda ayrıntılı olarak verilmiştir. SWAXS sistemi için mevcut yazılım (örneğin, D. Svergun EMBL-Hamburg ve EasySWAXS yazılımı tarafından GNOM-ATSAS 2.3 paket) ile bir deney Verilen örnek için ilgi belirli parametreleri belirlemek için yapılabilir. Bir biyolojik makromolekül deney bir örneği, seçilmiş ve çeşitli yöntemler vasıtasıyla hazırlanabilir, su bazlı bir sulu tampon içinde% 2 ağ lizozim analizidir. Numune hazırlanması Örnek bölümünün hazırlanması aşağıdaki kuralları takip eder. SWAXS deney sayesinde,lizozim önemli yapısal parametreler, dönme yarıçapı, örneğin analiz edilebilir.

Gyration, partikül boyutu ve şekli, çözüm yapı faktörü, belirli iç yüzeyi ve gözenek boyutu, kafes tipi ve boyut ve elektron yoğunluğu 1 yarıçapı: SAXS ve WAXS tamamen aşağıdaki parametreleri aracılığıyla numune yapısal bilgiler sağlayabilir. SAXS WAXS ve aynı zamanda protein dinamik 2 çalışması için uygulanabilir. SWAXS deneyler yapısal bilgi, deneysel olarak tespit spektrumları ve sistemin hesaplama sonuçlarının karşılaştırılma...

Watch this Scientific Journal Video about Small and Wide Angle X-Ray Scattering Studies of Biological Macromolecules in Solution at JoVE.com

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

Küçük ve geniş açılı X-ışını dağılma (SWAXS) prosedürünün gösteri Biyolojik makromoleküllerin çalışmada etkili olmuştur. Belirli bir açıda yöntemleri ve hazırlık enstrümantasyon ve prosedürlerin kullanımı sayesinde, SWAXS gelen deneysel veriler makromoleküllerin atomik ve nano ölçekli karakterizasyon görüntüler.

Çözüm Biyolojik Makromoleküllerin Küçük ve Geniş Açı X-Ray Saçılma Çalışmaları

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

small-wide-angle-x-ray-scattering-studies-biological-macromolecules

Research

Education

JoVE Journal

JoVE Core

Biology

Bioengineering

Fundamentals

Macromolecules

SCIENTISTS IN ACTION

17.9K Görüntüleme.  Rensselaer Polytechnic Institute. Küçük ve geniş açılı X-ışını dağılma (SWAXS) prosedürünün gösteri Biyolojik makromoleküllerin çalışmada etkili olmuştur. Belirli bir açıda yöntemleri ve hazırlık enstrümantasyon ve prosedürlerin kullanımı sayesinde, SWAXS gelen deneysel veriler makromoleküllerin atomik ve nano ölçekli karakterizasyon görüntüler.

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

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.

Nükleik Asitler, Proteinler ve Küçük Moleküller Reagentless Algılama Elektrokimyasal DNA Biyosensörler Fabrikasyon

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. ...

Biyomühendislik

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.

Yerinde Sıvıda Biyolojik Montajlar 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.

Çok katmanlı Balık Ölçekler (Of Karakterizasyonu<em&gt; Atractosteus spatula</em&gt;) Nanoindentation, X-ray CT, FTIR ve SEM kullanma

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.

Küçük açılı Nötron Difraktometre KWS-2 de Nanometre ve Mikrometre Boyutları bir geniş uzunluk ölçekli üzerinde yumuşak madde ve Biyolojik Sistemleri incelenmesi

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.

Bir Küçük Hayvan Modelinde Arteriovenöz (AV) Döngü Anjiogenez ve Vaskülarize Doku Mühendisliği Eğitim için

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.

Biyolojik ortamda oluşturuluyor ve Gözlem Kemilüminesans için Yeni Bir Teknik

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.

Biyoaktif proteinler veya peptidler hidrojel Photochemistry biyolojik uygulamalarda kullanarak üzerinde desenlendirme

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.

İpucu büyüyen bitki hücreleri son derece küçük alanlarda uzama yeteneğini çalışmaya mikrosıvısal cihazların geliştirme

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.

Tümör türevi Exosomes ölçmek için Nanoplasmon-gelişmiş saçılma ve düşük büyütme mikroskop görüntüleme kullanma

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).

İnsan Fibromusküler Doku Görselleştirmek için Fosfotungstik Asit Hazırlık ile Mikro X-Ray Bilgisayarlı Tomografi Kullanımı

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