Name: confocal imaging of confined quiescent and flowing colloid-polymer mixtures
Uploaded: 2014-05-20T19:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Confocal Imaging of Confined Quiescent and Flowing Colloid-polymer Mixtures at JoVE.com

Forskning rapporteret i denne publikation blev understøttet af en University of Houston nye fakultet Grant, et frø tilskud fra Texas Center for superledning og American Chemical Society Petroleum Research Fund (52537-DNI).

1. Fremstilling af kolloid-polymer Blandinger Bemærk: Denne protokol anvender poly (methylmethacrylat) (PMMA) partikler, sterisk stabiliseret under anvendelse af poly (12-hydroxystearinsyre) og mærket med et fluorescerende farvestof (såsom Nile Red, rhodamin B eller fluorescein), som blev syntetiseret efter en standard opskrift 52.. <ol><li> Forbered et 3:1 w / w blanding af cyclohexylbromid (CXB) og decahydronaphthalen (DHN) som en bestand opløsningsmiddel. Denne blanding n...

Kolloide suspensioner er bredt undersøgt som modeller for begrænset faseopførsel fordi mikrometerstore kolloide partikler udviser betydeligt langsommere dynamik end atomer og molekyler, og dermed let kan filmede og spores over tid 10. Til disse grundlæggende undersøgelser, forståelse effekten af interparticle attraktioner på begrænset fase adfærd giver mulighed for at udforske fænomener som kapillær kondens og fordampning 21,22,67. Desuden vises tillukkede attraktive suspensioner ubikvit...

Dette papir viser (a) konfokal billeddannelse af hvilende og flyder trange kolloid-polymer blandinger i to og tre dimensioner og (b), partikel-sporing og korrelation analyser af de resulterende billeder, at få kvantitative oplysninger om adfærd fase og flydeegenskaber. Kolloide suspensioner med attraktive interparticle interaktioner synes allestedsnærværende i teknologiske anvendelser som materialer til direkte montage 1-3, drug delivery 4, forbedret kulbrinteindvinding 5-7, og energilagring 8. Et fælles træk ved disse programmer er, at partiklerne skal strømme gennem fine geometrier, såsom dyser, printhoveder, microchannels eller porøse medier og / eller formes til tynde film eller stænger. Teknikker, der anvendes til at undersøge strukturen af mikron-størrelse kolloider i afgrænsede geometrier, herunder elektronmikroskopi 17,18, x-ray mikroskopi 19 og laser-diffraktion microscopy 20, kan anvendes til at måle struktur og dynamik partikler på mikroskala. Disse teknikker, dog ikke give adgang til de baner af enkelte partikler, hvorfra strukturelle og dynamiske målinger kan beregnes for direkte sammenligning med numeriske simuleringer 21,22. Konfokal mikroskopi er en variant af fluorescensmikroskopi som muliggør billeddannelse af tynde snit af en fluorescerende prøve. For kolloid videnskab 10, denne teknik er særlig nyttig til billeddannelse dybt i tætte suspensioner eller i tre dimensioner. Partikel-sporingsalgoritmerne 23 anvendes til to-eller serie af konfokal mikrografier tredimensionale tid giver de baner af alle synlige partikler. Som et resultat heraf, har kombinationen af konfokal mikroskopi og partikel-sporing er blevet anvendt til at studere faseopførslen, struktur og dynamikken i kolloide suspensioner, herunder bestilte krystaller 24-27 og lidelseed briller 28-31 og geler 32-35. Andre billede algoritmer kan anvendes til at måle partikeldynamik fra serier af konfokale mikrografier tid. For eksempel kan diffusive partikeldynamik blive undersøgt ved at analysere udsvingene i intensitet over tid ved hjælp af konfokal differentiale dynamisk mikroskopi 36.. Når partikel forskydninger er større end interparticle afstand, kan billedet korrelation 37 baseret på partikel billede Velocimetry 38-40 anvendes til at måle hastighedsprofiler partiklerne. Kombinationen af tracking og korrelationen algoritmer har tilladt kolloide dynamik, der skal måles i systemer gennemgår langsomme og hurtige flow 11-16,41-45. Vi bruger kolloid-polymer-blandinger som modeller for attraktive kolloide suspensioner 9. I disse blandinger er rækkevidde og styrke den attraktive interparticle potentiale styres via forholdetaf radius polymer Gyration til partiklens radius, og koncentrationen af polymeren og den elektrostatiske frastødning styres via tilsætning af et monovalent organisk salt 46. Fordi interparticle interaktioner kan forsigtigt afstemt, er størkning af disse blandinger blevet grundigt undersøgt med konfokal mikroskopi 34,47-51. Her demonstrerer vi konfokal billedbehandling og billedanalyse 37 af hvilende og flyder kolloid-polymer-blandinger, hvor fraktionen kolloidet volumen holdes fast ved Φ = 0,15, at sonden effekten af indespærring på adfærden fase og flow egenskaber af disse blandinger. Disse teknikker er bredt anvendelig til partikulære systemer, der er brydningsindeks-matchet og hvori partiklerne og / eller opløsningsmiddel kan mærkes med et fluorescerende farvestof.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style="width:752px;" width="751">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Name of Material/ Equipment</td>
			<td style="width:103px;">Company</td>
			<td style="width:119px;">Catalog Number</td>
			<td style="width:315px;">Comments/Description</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Cyclohexyl bromide</td>
			<td style="width:103px;">Sigma Aldrich</td>
			<td style="width:119px;">135194</td>
			<td style="width:315px;">CAS Number&#160; 108-85-0, Molecular wt. =163.06, Used in stock solvent</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Decahydronapthalene</td>
			<td style="width:103px;">Sigma Aldrich</td>
			<td style="width:119px;">D251</td>
			<td style="width:315px;">CAS Number 91-17-8, Molecular wt. = 138.25, Used in stock solvent</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Nile Red</td>
			<td style="width:103px;">Sigma Aldrich</td>
			<td style="width:119px;">72485</td>
			<td style="width:315px;">Fluorescent dye</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Fluorescein 5(6)-isothiocyanate</td>
			<td style="width:103px;">Sigma Aldrich</td>
			<td style="width:119px;">F3651</td>
			<td style="width:315px;">Fluorescent dye</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Rhodamine B</td>
			<td style="width:103px;">Sigma Aldrich</td>
			<td style="width:119px;">83689</td>
			<td style="width:315px;">Fluorescent dye</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Dynamic Light Scattering&#160;</td>
			<td style="width:103px;">Brookhaven Instruments</td>
			<td style="width:119px;">BI-APD</td>
			<td style="width:315px;">DLS equipment used for particle size measurement</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Polystyrene&#160;</td>
			<td style="width:103px;">Varian/Agilent</td>
			<td style="width:119px;">PL20138-23</td>
			<td style="width:315px;">Polystyrene (polymer) for inducing depletion attraction</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">tetrabutyl(ammonium chloride) (TBAC)</td>
			<td style="width:103px;">Sigma Aldrich</td>
			<td style="width:119px;">86870</td>
			<td style="width:315px;">monovalent salt</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Cover slips</td>
			<td style="width:103px;">Fisher Scientific</td>
			<td style="width:119px;">12-518-210&#160;</td>
			<td style="width:315px;">48&#10761;65 mm</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Cover slips</td>
			<td style="width:103px;">Fisher Scientific</td>
			<td style="width:119px;">12-540B</td>
			<td style="width:315px;">22&#10761;22 mm</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">UV Adhesive</td>
			<td style="width:103px;">Norland Adhesive</td>
			<td style="width:119px;">NOA 68T</td>
			<td style="width:315px;">Part Number 68T01 (UV cured adhesive)</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">VT Eye</td>
			<td style="width:103px;">Visitech</td>
			<td style="width:119px;">VT Eye</td>
			<td style="width:315px;">confocal scanner</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">VT Infinity</td>
			<td style="width:103px;">Visitech</td>
			<td style="width:119px;">VT Infinity</td>
			<td style="width:315px;">confocal scanner</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Microscope&#160;</td>
			<td style="width:103px;">Leica</td>
			<td style="width:119px;">DMI3000B</td>
			<td style="width:315px;">Inverted Microscope</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Centrifuge</td>
			<td style="width:103px;">Thermo Scientific&#160;</td>
			<td style="width:119px;">Sorvall ST 16</td>
			<td style="width:315px;">1-5000 rpm</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Glass slides</td>
			<td style="width:103px;">VWR</td>
			<td style="width:119px;">48382-171</td>
			<td style="width:315px;">25&#10761;75 mm, 1.0 mm thick</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">microcapillary</td>
			<td style="width:103px;">Vitrocom</td>
			<td style="width:119px;">8510-100</td>
			<td style="width:315px;">0.1&#10761;0.1 mm square cross section, 100 mm length</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Teflon tubing</td>
			<td style="width:103px;">smallparts</td>
			<td style="width:119px;">SLTT 26-72</td>
			<td style="width:315px;">Zeus PTFE Sublite Wall Tubing 26 AWG .016&#34; ID x .0030&#34; Wall</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Epoxy</td>
			<td style="width:103px;">Devcon</td>
			<td style="width:119px;">DA051</td>
			<td style="width:315px;">5 minute epoxy</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Syringe</td>
			<td style="width:103px;">Micromate/Cadence</td>
			<td style="width:119px;">5004</td>
			<td style="width:315px;">glass syringe with metal luer lock tip</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Syringe tips&#160;</td>
			<td style="width:103px;">Nordson</td>
			<td align="right">7018462</td>
			<td style="width:315px;">32 GA precision tips&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Syringe pump&#160;</td>
			<td style="width:103px;">New Era Pump system Inc.&#160;</td>
			<td style="width:119px;">NE1002X</td>
			<td style="width:315px;">Programmable microfluidic pump (syringepump.com)</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Weigh balance</td>
			<td style="width:103px;">Mettler Toledo</td>
			<td style="width:119px;">AB204-S</td>
			<td style="width:315px;">0.0001-220 g</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">PMMA particles</td>
			<td style="width:103px;">synthesized</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:315px;">poly(methylmethacrylate) colloidal particles</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

confocal imaging of confined quiescent and flowing colloid-polymer mixtures

Den adfærd begrænsede kolloide suspensioner med attraktive interparticle interaktioner er afgørende for rationelt design af materialer til direkte montage 1-3, drug delivery 4, forbedret kulbrinteudvinding 5-7, og strømbare elektroder til energilagring 8. Suspensioner, der indeholder fluorescerende kolloider og ikke-adsorberende polymerer tiltalende modelsystemer, som forholdet mellem inertiradius polymer til partiklens radius og koncentrationen af ​​polymer kontrol området og styrken af ​​interparticle tiltrækning, hhv. Ved at indstille de polymere egenskaber og volumenfraktion af kolloider, kolloide væsker, væsker af klynger, geler, krystaller og glas kan fås 9. Konfokal mikroskopi, en variant af fluorescensmikroskopi tillader en optisk transparent og fluorescerende prøve, der skal afbildes med høj rumlig og tidslig opløsning i tre dimensioner. I denne teknik, en lille hul eller opskårne blokerer udsendte fluorescerende lys fra områder af prøven, der er udenfor den centrale volumen af ​​mikroskopet optiske system. Som følge heraf er der kun en tynd del af prøven i brændplanet afbildes. Denne teknik er især velegnet til at undersøge strukturen og dynamikken i tætte kolloide suspensioner på enkelt-partikel skala: partiklerne er store nok til at blive løst ved hjælp af synligt lys og diffus langsomt nok til at blive taget til fange ved typiske scanningshastigheder kommercielle konfokale systemer 10 . Forbedringer i scanningshastigheder og analyser algoritmer har også gjort det muligt kvantitativ konfokal imaging af strømmende suspensioner 11-16,37. I dette papir viser vi, konfokal mikroskopi eksperimenter til at undersøge begrænset fase opførsel og flydeegenskaber kolloid-polymer-blandinger. Vi først forberede collOID-polymer-blandinger, der er tæthed-og refraktionsindeks matchet. Næste rapporterer vi en standard-protokol til billeddannelse hvilende tætte kolloid-polymer-blandinger under varierende indespærring i tynde kileformede celler. Endelig viser vi en protokol for billeddannelse kolloid-polymer-blandinger under mikrokanalplade flow.

At demonstrere konfokal billedbehandling og partikel-tracking, undersøgte vi effekten af indespærring på opførslen af kolloid-polymer-blandinger 63-65 fase. Til disse eksperimenter var kolloid diameter på 2 a = 0,865 um. Fraktionen kolloid volumen blev fastsat til Φ = 0,15 og koncentrationen af polymer c p blev varieret fra 0 til 23,6 mg / ml. Repræsentative konfokale billeder er vist i figur 2 63, venstre kolonne. Fra partikel positioner opnået...

Watch this Scientific Journal Video about Confocal Imaging of Confined Quiescent and Flowing Colloid-polymer Mixtures at JoVE.com

Confocal Imaging of Confined Quiescent and Flowing Colloid-polymer Mixtures

Konfokal mikroskopi anvendes til billede hvilende og flyder kolloid-polymer blandinger, der er undersøgt som modelsystemer til attraktive suspensioner. Billede algoritmer anvendes til at beregne strukturelle og dynamiske målinger for de kolloide partikler, der måler ændringer som følge af geometriske fødslen.

Konfokal Imaging for lukkede hvilestrøm og flagrende kolloid-polymer Blandinger

The behavior of confined colloidal suspensions with attractive interparticle interactions is critical to the rational design of materials for directed ...

Research

JoVE Journal

Chemistry

Synthesis of Immunotargeted Magneto-plasmonic Nanoclusters

Syntese af Immunotargeted Magneto-plasmoniske nanoklynger

Magnetic and plasmonic properties combined in a single nanoparticle provide a synergy that is advantageous in a number of biomedical applications ...

Preparation and In Vitro Characterization of Dendrimer-based Contrast Agents for Magnetic Resonance Imaging

Preparation and In Vitro Characterization of Dendrimer-based Contrast Agents for Magnetic Resonance Imaging

Forberedelse og<em&gt; In vitro</em&gt; Karakterisering af dendrimer-baserede kontrastmidler til magnetisk resonans billeddannelse

Paramagnetic complexes of gadolinium(III) with acyclic or macrocyclic chelates are the most commonly used contrast agents (CAs) for magnetic resonance ...

Direct Imaging of Laser-driven Ultrafast Molecular Rotation

Direkte Imaging af Laser-drevet Ultrahurtig Molekylær Rotation

We present a method for visualizing laser-induced, ultrafast molecular rotational wave packet dynamics. We have developed a new 2-dimensional Coulomb ...

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

Målinger af langtrækkende elektroniske korrelationer under femtosekund diffraktion eksperimenter udført på nanokrystaller af Buckminsterfullerene

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

Separation of Aldehydes and Reactive Ketones from Mixtures Using a Bisulfite Extraction Protocol

Adskillelse af aldehyder og reaktive ketoner fra blandinger ved hjælp af en Bisulfite udvinding protokol

The purification of organic compounds is an essential component of routine synthetic operations. The ability to remove contaminants into an aqueous layer ...

Regioselective O-Glycosylation of Nucleosides via the Temporary 2',3'-Diol Protection by a Boronic Ester for the Synthesis of Disaccharide Nucleosides

Regioselective O-Glycosylation of Nucleosides via the Temporary 2',3'-Diol Protection by a Boronic Ester for the Synthesis of Disaccharide Nucleosides

Regioselective O- glykosylering af Nukleosider via den midlertidige 2', 3'-Diol beskyttelse af en Boronic Ester til syntese af disaccharid Nukleosider

Disaccharide nucleosides, which consist of disaccharide and nucleobase moieties, have been known as a valuable group of natural products having ...

Automation of a Positron-emission Tomography (PET) Radiotracer Synthesis Protocol for Clinical Production

Automation of a Positron-emission Tomography PET Radiotracer Synthesis Protocol for Clinical Production

Automatisering af en Positron-emissions-tomografi (PET) Radiotracer syntese protokol for kliniske produktion

The development of new positron-emission tomography (PET) tracers is enabling researchers and clinicians to image an increasingly wide array of biological ...

Imaging Corrosion at the Metal-Paint Interface Using Time-of-Flight Secondary Ion Mass Spectrometry

Imaging korrosion på metal-Paint interface brug Time-of-Flight sekundær ion massespektrometri

Corrosion developed at the paint and aluminum (Al) metal-paint interface of an aluminum alloy is analyzed using time-of-flight secondary ion mass ...

Technical Aspect of the Automated Synthesis and Real-Time Kinetic Evaluation of [11C]SNAP-7941

Technical Aspect of the Automated Synthesis and Real-Time Kinetic Evaluation of [11C]SNAP-7941

Tekniske aspekt af automatiseret syntese og real-time Kinetic evaluering af [11C] SNAP-7941

Positron emission tomography (PET) is an essential molecular imaging technique providing insights into pathways and using specific targeted radioligands ...

Resolving Water, Proteins, and Lipids from In Vivo Confocal Raman Spectra of Stratum Corneum through a Chemometric Approach

Løsning af vand, proteiner og lipider fra in vivo Confocal Raman Spectra af stratum corneum gennem en Kemometrisk tilgang

Development of this in vivo confocal Raman spectroscopic method enables the direct measurement of water, proteins, and lipids with depth resolution in ...