Name: utilization of plasmonic and photonic crystal nanostructures for enhanced micro- and nanoparticle manipulation
Uploaded: 2011-09-27T12:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Utilization of Plasmonic and Photonic Crystal Nanostructures for Enhanced Micro- and Nanoparticle Manipulation at JoVE.com

Ayrıca Xiaoyu Miao ve Ben Wilson içinde açıklanan yöntemlerden en iyi şekilde geliştirmek için teşekkür etmek istiyorum. Bu çalışma, Ulusal Bilim Vakfı (DBI 0.454.324) ve Ulusal Sağlık Enstitüsü (R21 EB005183) ve KSK için NIGMS PHS NRSA T32 GM07270 tarafından finanse edildi.

1. Rastgele Au Nanopartikül Dizi Fabrikasyon 8,10,12,14 <ol><li> Au nanoparçacık dizi, ilk önce yoğun bir tabaka ortalama çapı 454 nm ile rastgele adsorbe lateks küre yapılır bir şablon oluşturarak oluşur. Bu yapışma tabakası olarak krom kullanarak 20 nm kalınlığında bir cam lamel ilk buharlaşan altın tarafından sağlanır. </li><li> Polistren alanında tek tabaka daha sonra bir karışım altın kaplamalı substrat teşhir ederek kendini monte 1-etil-3-(3-Gaz sistemlerinde) carbodiim...

<ol>
	<li>Jones, T. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Electromechanics of Particles. , (1995).</li><li>Ashkin, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optical+trapping+and+manipulation+of+neutral+particles+using+lasers.">Optical trapping and manipulation of neutral particles using lasers.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 94, 4853-4853 (1997).</li><li>Neuman, K. C., Chadd, E. H., Liou, G. F., Bergman, K., Block, S. M. <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+photodamage+to+Escherichia+coli+in+optical+traps.">Characterization of photodamage to Escherichia coli in optical traps.</a> Biophys. J. 77, 2856-2856 (1999).</li><li>Chiou, P. C., Ohta, A. T., Wu, M. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Massively+parallel+manipulation+of+single+cells+and+microparticles+using+optical+images.">Massively parallel manipulation of single cells and microparticles using optical images.</a> Nature. 436, 370-370 (2005).</li><li>Hsu, H. Y., Ohta, A. T., Chiou, P. Y., Jamshidi, A., Nealea, S. L., Wua, M. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Phototransistor-based+optoelectronic+tweezers+for+dynamic+cell+manipulation+in+cell+culture+media.">Phototransistor-based optoelectronic tweezers for dynamic cell manipulation in cell culture media.</a> Lab Chip. 10, 165-172 (2010).</li><li>Righini, M., Ghenuche, P. S., Cherukulappurath, V., Myroshnychenko, F. J., Garcia de Abajo, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quidant+Nano-optical+Trapping+of+Rayleigh+Particles+Escherichia+coli+Bacteria+with+Resonant+Optical+Antennas.">Quidant Nano-optical Trapping of Rayleigh Particles Escherichia coli Bacteria with Resonant Optical Antennas.</a> Nano Letters. 9, 3387-3391 (2009).</li><li>Righini, M., Zelenina, A. S., Girard, C., Quidant, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Parallel+and+Selective+Trapping+in+a+Patterned+Plasmonic+Landscape.">Parallel and Selective Trapping in a Patterned Plasmonic Landscape.</a> Nature Physics. 3, 477-480 (2007).</li><li>Miao, X., Lin, L. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Large+dielectrophoresis+force+and+torque+induced+by+localized+surface+plasmon+resonance+of+a+cap-shaped+Au+nanoparticle+array.">Large dielectrophoresis force and torque induced by localized surface plasmon resonance of a cap-shaped Au nanoparticle array.</a> Opt. Lett. 32, 295-297 (2007).</li><li>Wilson, B. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Manipulation of Nanoparticles and Biological Samples through Enhanced Optical Forces [dissertation]. , (2009).</li><li>Miao, X. Y., Wilson, B. K., Pun, S. H., Lin, L. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optical+manipulation+of+micron/submicron+sized+particles+and+biomolecules+through+plasmonics.">Optical manipulation of micron/submicron sized particles and biomolecules through plasmonics.</a> Optics Exp. 16, 13517-13525 (2008).</li><li>Wilson, B. K., Mentele, T., Bachar, S., Knouf, E., Bendoraite, A., Tewari, M., Pun, S. H., Lin, L. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nanostructure-enhanced+laser+tweezers+for+efficient+trapping+and+alignment+of+particles.">Nanostructure-enhanced laser tweezers for efficient trapping and alignment of particles.</a> Optics. Exp. 18, 16005-16013 (2010).</li><li>Miao, X., Wilson, B. K., Cao, G., Pun, S. H., Lin, L. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Trapping+and+Rotation+of+Nanowires+Assisted+by+Surface+Plasmons.">Trapping and Rotation of Nanowires Assisted by Surface Plasmons.</a> IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics. 15, 1515-1520 (2009).</li><li>Miao, X. Y., Lin, L. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Trapping+and+manipulation+of+biological+particles+through+a+plasmonic+platform.">Trapping and manipulation of biological particles through a plasmonic platform.</a> IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics. 13, 1655-1662 (2007).</li><li>Miao, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Plasmonics for Micro/Nano Manipulation and Optofluidics [dissertation]. , (2008).</li></ol>

Bu yakalama yöntemlerinin önemi, 10 3 μW / mikron 2 yerde 10 μW / mikron 2 sırasını sipariş üzerine bir yerden sürekli yakalama için gerekli olan optik yoğunluğunu azaltmak için bu tekniklerin 10,11 sınırlamalar altın nanoparçacık dizi, aşılması gereken ısıtma konular deneyimleri vardır. Bu sorunu aşmak için, bir yalıtkan malzemeden oluşan bir 2D fotonik kristal yapısı kullanılabilir. Böyle bir yapı teorik olarak düşük optik yoğunluğu ve ...

<table border="1"><tr><td> Malzeme Adı </td><td> Tip </td><td> Şirket </td><td> Katalog Numarası </td><td> Yorum </td></tr><tr><td> Axio Imager Mikroskop </td><td> D1M </td><td> Zeiss </td><td> D1M </td><td> Zeiss Axio Imager.D1M </td></tr><tr><td> Mikroskop Amaç </td><td> 50x/0.55 </td><td> Zeiss </td><td></td><td> LD EC Epiplan - NEOFLUAR 50x/0.55 HD DIC </td></tr><tr><td> Zeiss Mikroskop Kamera </td><td> AxioCam MRC </td><td> Zeiss </td><td></td><td></td></tr><tr><td> Helyum Neon Laser </td><td> 35 mW </td><td> Araştırma Elektro-Optik </td><td></td><td></td></tr><tr><td> Değişken Aramasında Susturucu </td><td> Sürekli Değişken ND </td><td> ThorLabs </td><td> NDC-100C-4M </td><td> Mikroskop yoğunluğunu ayarlamak için </td></tr><tr><td> Zeiss Filtre Seti </td><td> Filtre Seti # 17 </td><td> Zeiss </td><td> 488017-9901-000 </td><td> Filtre Seti # 17 </td></tr><tr><td> Mikroskop Slaytlar </td><td> 0.5 mm kalınlığında </td><td> VWR </td><td></td><td></td></tr><tr><td> 3T3 fare hücre çekirdekleri </td><td></td><td colspan="2"> Fred Hutchinson Kanser Araştırma Merkezi </td><td> Mümkün olduğunca soğuk hava deposu </td></tr><tr><td> Akridin Turuncu boya </td><td></td><td colspan="2"> Fred Hutchinson Kanser Araştırma Merkezi </td><td></td></tr><tr><td> Sığır Serum Albumin </td><td> PBS içinde 1 ile 10 rasyon </td><td colspan="2"> Fred Hutchinson Kanser Araştırma Merkezi </td><td></td></tr><tr><td> 454 nm polistiren lateks küreler </td><td></td><td> Polysciences, Inc. </td><td></td><td></td></tr><tr><td> carbodiimide hidroklorür (EDC) </td><td> 1-etil-3-(3-Gaz sistemlerinde) </td><td> G-Biosciences </td><td> BC25-1 </td><td></td></tr><tr><td> altın (birikimi için) </td><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td> Yansıtıcı hüküm kırınım ızgarası </td><td></td><td> Edmund Optik </td><td></td><td></td></tr><tr><td> Fosfat Tamponlu Salin (PBS) </td><td> Dulbecco&#39;nun fosfat tamponlu salin (D-PBS) (1X) </td><td> Invitrogen </td><td> 14190-144 </td><td></td></tr></table>

utilization of plasmonic and photonic crystal nanostructures for enhanced micro- and nanoparticle manipulation

Mikronaltı parçacıkların konumunu ve yönünü işlemek için bir yöntem nondestructively temel biyolojik araştırmalar için son derece yararlı bir araç olacaktır. Belki küçük parçacıklar noninvaziv manipülasyon elde etmek için en yaygın kullanılan fiziksel kuvvet (DEP) dielectrophoresis olmuştur. 1 Bununla birlikte, kendi DEP, çok yönlü ve hassas hücreleri manipüle geleneksel sabit elektrotlar ile yapılır bu yana istenilen yoksun. Küçük parçacıklar kuvvet uygulamak için üç boyutlu elektromanyetik alan degrade kullanan Optik cımbız, bu çok yönlü ve hassas elde 2 Ancak, bu yaklaşımın önemli bir dezavantajı, bir parçacık yakalamak için gerekli gücü elde etmek için gerekli olan yüksek radyasyon yoğunluğu biyolojik örnekler zarar verebilir 3 yakalama ve sıralama düşük optik yoğunluk sağlayan bir çözüm optoelektronik cımbız (OET) ama OET küçük parçacıklarının ince manipülasyon ile sınırlamaları vardır;. DEP-tabanlı teknoloji aynı zamanda çözümün mülkiyet üzerinde kısıtlama koyar 4 , 5 Bu video makalede, canlı hücreler optik manipülasyonu için gerekli radyasyon yoğunluğunu azaltmak ve aynı zamanda yönlendirme kontrolü için bir yöntem tarif iki yöntem anlatacağım. İlk yöntem, Şekil 1&#39;de gösterildiği gibi, rastgele bir altın nanoparçacık (AuNP) dizi örnek için bir substrat olarak kullanan plasmonic cımbız. AuNP dizi bu rezonans dipol momentleri oluşan lokalize yüzey plazmonları (LSP) olay fotonlar yayar ve hücre çözümü büyük bir degrade desenli radyasyon alan oluşturmak dönüştürür. İlk iş Righini ark ve kendi modelleme yüzey plazmon gelişmiş yakalama tuzakları parçacık 6,7,8 plasmonic yaklaşım ince sağlar plasmonic substrat tarafından üretilen alanlar degrade alanını arttırarak gerekli olan ilk yoğunluğunu azaltmak göstermiştir çünkü, mekanik enerji ve dipol-bağımlı bir radyasyon alanı içine daha verimli optik enerji dönüşüm düşük optik yoğunluk elips parçacıklar ve hücrelerin yönlendirme kontrolü. Bu alanlar, Şekil 2&#39;de gösterildiği ve düşük yakalama şiddetleri 4 ve 5 rakamları ayrıntılı olarak açıklanmıştır. Plasmonic cımbız ile ana sorunların LSP hatırı sayılır bir miktarda ısı üretmek olduğunu ve yakalama sadece iki boyutlu. Bu ısı, tuzak Mikronaltı parçacıkları çıkarmak için yeterli güçlü olabilir konvektif akar ve thermophoresis üretir. 9,10 anlatacağım ikinci yaklaşım, kırınım modları Şekil 6&#39;da gösterildiği gibi çok verimli bir şekilde dağılım ışık periyodik dielektrik nanoyapıların kullanmaktadır 11 İdeal olarak, bir plasmonic cımbız ile yaşanan aynı ısıtma sorunlardan kaçınmak için bir yalıtkan malzemenin bu yapı yapmak istiyorsunuz ama bizim yaklaşımımız bir alüminyum kaplı bir kırınım ızgarası, tek boyutlu periyodik dielektrik nano olarak kullanılır. Bir yarı iletken olmamasına rağmen, önemli bir ısıtma deneyim ve Şekil 7&#39;de gösterildiği gibi düşük yakalama şiddetleri ile küçük parçacıklar, etkin sıkışıp vermedi. Izgara substratı olan parçacıkların uyum, kavramsal bir 2-B fotonik kristal olmayan küresel mikron boyutlu parçacıklar kesin dönüş olanak verebilecek önermeyi doğrular bu optik tuzakları 10 verimlilikleri nedeniyle açıklanan nanoyapıların tarafından üretilen gelişmiş alanları artar Bu kağıt.

Watch this Scientific Journal Video about Utilization of Plasmonic and Photonic Crystal Nanostructures for Enhanced Micro- and Nanoparticle Manipulation at JoVE.com

Utilization of Plasmonic and Photonic Crystal Nanostructures for Enhanced Micro- and Nanoparticle Manipulation

Plasmonic cımbız ve fotonik kristal nanoyapıların optik yakalama mikro ve nano-parçacıklar verimlilik ve yönlendirme kontrolü yararlı geliştirmeler üretmek için gösterilmiştir.

Gelişmiş mikro ve Nanopartikül Manipülasyon Plasmonic ve Fotonik Kristal Nanoyapıların Kullanımı

A method to manipulate the position and orientation of submicron particles nondestructively would be an incredibly useful tool for basic biological ...

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Planar and Three-Dimensional Printing of Conductive Inks

İletken Mürekkepler düzlemsel ve Üç Boyutlu Baskı

Printed electronics rely on low-cost, large-area fabrication routes to create flexible or multidimensional electronic, optoelectronic, and biomedical ...

Synthesis, Assembly, and Characterization of Monolayer Protected Gold Nanoparticle Films for Protein Monolayer Electrochemistry

Monolayer sentezi, Montaj ve Karakterizasyonu Protein Monolayer Elektrokimya Korumalı Altın Nanopartikül Filmler

Colloidal gold nanoparticles protected with alkanethiolate ligands called monolayer protected gold clusters (MPCs) are synthesized and subsequently ...

Evaluation of Polymeric Gene Delivery Nanoparticles by Nanoparticle Tracking Analysis and High-throughput Flow Cytometry

Polimerik Gen Taşıyıcı Değerlendirilmesi Nanoparçacık İzleme Analizi ve Yüksek throughput Flow Sitometri tarafından Nanopartiküller

Non-viral gene delivery using polymeric nanoparticles has emerged as an attractive approach for gene therapy to treat genetic diseases1 and as a ...

Micro-particle Image Velocimetry for Velocity Profile Measurements of Micro Blood Flows

Mikro Kan akış hızı Profil ölçümleri için mikro-parçacık imaj velosimetri

Micro-particle image velocimetry (&mu;PIV) is used to visualize paired images of micro particles seeded in blood flows. The images are cross-correlated to ...

ECM Protein Nanofibers and Nanostructures Engineered Using Surface-initiated Assembly

ECM Protein Nanofiberler ve Nanoyapılar İşlenmiş Kullanılarak Yüzey başlatılan Meclisi

The extracellular matrix (ECM) in tissues is synthesized and assembled by cells to form a 3D fibrillar, protein network with tightly regulated fiber ...

Preparation of Monodomain Liquid Crystal Elastomers and Liquid Crystal Elastomer Nanocomposites

Monodomain Sıvı Kristal Elastomerler ve Likit Kristal Elastomer Nanokompozitlerinin Hazırlanması

LCEs are shape-responsive materials with fully reversible shape change and potential applications in medicine, tissue engineering, artificial muscles, and ...

Techniques for the Evolution of Robust Pentose-fermenting Yeast for Bioconversion of Lignocellulose to Ethanol

Etanol ile lignoselüloz biyo dönüşümünü için Sağlam Pentoz-fermente Maya Evrimi Teknikleri

Lignocellulosic biomass is an abundant, renewable feedstock useful for production of fuel-grade ethanol and other bio-products. Pretreatment and enzyme ...

Microfluidic Buffer Exchange for Interference-free Micro/Nanoparticle Cell Engineering

Parazit Mikro / Nanoparçacık Hücre Mühendisliği mikroakışkan Tampon Değişim

Engineering cells with active-ingredient-loaded micro/nanoparticles (NPs) is becoming an increasingly popular method to enhance native therapeutic ...

Targeted Plasma Membrane Delivery of a Hydrophobic Cargo Encapsulated in a Liquid Crystal Nanoparticle Carrier

Sıvı Kristal Nanopartikül Carrier bir Hidrofobik Kargo Encapsulated, hedeflenen Plazma Zarı Teslimat

The controlled delivery of drug/imaging agents to cells is critical for the development of therapeutics and for the study of cellular signaling processes. ...

Synthesis of Biocompatible Liquid Crystal Elastomer Foams as Cell Scaffolds for 3D Spatial Cell Cultures

3D Mekansal Hücre Kültürleri için hücre yapı iskeleleri olarak biyo-uyumlu sıvı kristal Elastomer Köpüklerin sentezi

Here, we present a step-by-step preparation of a 3D, biodegradable, foam-like cell scaffold. These scaffolds were prepared by cross-linking star block ...