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

Onderzoek gemeld in deze publicatie werd ondersteund door een Universiteit van Houston Nieuwe faculteit Grant, een zaad subsidie ​​van de Texas Center for Supergeleiding, en het Fonds American Chemical Society Petroleum Research (52537-DNI).

1. Bereiding van colloïdaal polymeermengsels Opmerking: Dit protocol maakt gebruik van poly (methylmethacrylaat) (PMMA) deeltjes, sterisch gestabiliseerd met poly (12-hydroxystearinezuur) en gelabeld met een fluorescente kleurstof (zoals Nile Red, rhodamine B, of fluoresceïne), die werden bereid volgens een standaard Recept 52. <ol><li> Bereid een 3:01 w / w mengsel van cyclohexylbromide (CXB) en decahydronaftaleen (DHN) als voorraad oplosmiddel. Dit mengsel nagenoeg overeenko...

Colloïdale suspensies worden op grote schaal bestudeerd als modellen voor beperkt fasegedrag, omdat microscopisch kleine colloïdale deeltjes vertonen beduidend langzamer dynamiek dan atomen en moleculen en kan dus gemakkelijk worden afgebeeld en gevolgd in de tijd 10. Voor deze fundamentele studies, het begrijpen van de werking van de wisselwerking attracties op beperkt fasegedrag biedt de mogelijkheid om fenomenen zoals capillaire condensatie en verdamping 21,22,67 verkennen. Daarnaast beperkt a...

Dit document toont (a) confocale beeldvorming van rustende en stromende beperkt colloïd-polymeermengsels in twee en drie dimensies en (b) deeltjes-tracking en correlatie analyse van de resulterende afbeeldingen kwantitatieve informatie over het fasegedrag en stromingseigenschappen te verkrijgen. Colloïdale suspensies met aantrekkelijke interparticle interacties lijken alomtegenwoordig in technologische toepassingen als materialen voor gerichte assemblage 1-3, drug delivery 4, verbeterde herstel koolwaterstof 5-7, en energieopslag 8. Een gemeenschappelijk kenmerk van deze applicaties is dat de deeltjes moet worden doorstroomd fijne geometrieën, zoals spuitdoppen, printkoppen, microkanalen, of poreuze media, en / of worden gevormd in dunne films of staven. Technieken die worden gebruikt om de structuur van microscopisch kleine colloïden in begrensde geometrieën, zoals elektronenmicroscopie 17,18, x-ray microscopie 19 en laser-diffractie m probeicroscopy 20 kan worden gebruikt om de structuur en dynamiek van deeltjes op microschaal te meten. Deze technieken hebben echter geen toegang tot de banen van afzonderlijke deeltjes, waarvan de structurele en dynamische metrieken worden berekend voor directe vergelijking met numerieke simulaties 21,22 toestaan. Confocale microscopie is een variant van fluorescentiemicroscopie die beeldvorming van dunne secties van een fluorescent monster mogelijk maakt. Voor colloïdale wetenschap 10 Deze techniek is bijzonder nuttig voor de beeldvorming diep in dichte suspensies of in drie dimensies. Particle-tracking-algoritmen 23 toegepast op twee-of drie-dimensionale tijdreeksen van confocale microfoto leveren de trajecten van alle zichtbare deeltjes. Hierdoor is de combinatie van confocale microscopie van deeltjes tracking aangebracht op het fasegedrag, structuur en dynamica van colloïdale suspensies bestuderen, inclusief bestelde kristallen 24-27 en stoornised glazen 28-31 en gels 32-35. Andere beeldanalyse algoritmes kunnen worden toegepast op deeltjes dynamiek meet van tijdreeksen van confocale microfoto. Zo kunnen diffusieve deeltje dynamiek bestudeerd door analyseren van de fluctuaties in intensiteit over de tijd via confocale microscopie differentiële dynamische 36. Wanneer de deeltjes verplaatsingen groter dan de wisselwerking afstand kan beeldcorrelatie 37 gebaseerd op stromingsvisualisatie 38-40 worden toegepast snelheidsprofielen van de deeltjes te meten. De combinatie van tracking en correlatie algoritmen heeft toegestaan ​​colloïdaal dynamiek te meten in systemen die een langzame en snelle doorstroming 11-16,41-45. We maken gebruik van colloid-polymeer mengsels als modellen voor aantrekkelijke colloïdale suspensies 9. In deze mengsels, het bereik en de sterkte van de wisselwerking aantrekkelijke mogelijkheden worden via de verhoudingvan het polymeer gyratiestraal aan de straal van de deeltjes en de concentratie van het polymeer en de elektrostatische afstoting wordt via de toevoeging van een eenwaardig organisch zout 46. Omdat de wisselwerking interacties nauwkeurig kan worden afgesteld, is het stollen van deze mengsels uitgebreid onderzocht met confocale microscopie 34,47-51. Hier laten we confocale beeldvorming en beeldanalyse 37 van rustende en stromende colloïd-polymeermengsels, waarbij het ​​colloïde volumefractie vaste gehouden bij Φ = 0,15, dat sonde het effect van de begrenzing op het fasegedrag en vloeieigenschappen van deze mengsels. Deze technieken zijn breed toepasbaar op systemen die deeltjes refractie-index zijn afgestemd en waarbij de deeltjes en / of oplosmiddel met een fluorescerende kleurstof worden gemerkt.

<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

Het gedrag van opgesloten colloïdale suspensies met aantrekkelijke interparticle interacties is essentieel voor de rationele ontwikkeling van materiaal voor gerichte assemblage 1-3, drug delivery 4, verbeterde winning van koolwaterstoffen 5-7, en vloeibare elektroden voor energie-opslag 8. Suspensies die fluorescente colloïden en niet-adsorberende polymeren aantrekkelijk modelsystemen, als de verhouding van het polymeer gyratiestraal de deeltjes radius en polymeerconcentratie hendel respectievelijk het traject en sterkte van de wisselwerking aantrekking,. Door het afstemmen van de polymeereigenschappen en de volumefractie van de colloïden, colloïde vloeistoffen, vloeistoffen clusters, gels, kristallen en glazen zijn verkrijgbaar 9. Confocale microscopie, een variant van fluorescentiemicroscopie, kan een optisch transparant en fluorescerende monster af te beelden met een hoge ruimtelijke en temporele resolutie in drie dimensies. In deze techniek wordt een klein gaatje of spleet blokkeert het uitgestraalde fluorescerend licht van gebieden van het monster die buiten het middelpunt volume van de microscoop optische systeem. Hierdoor wordt slechts een dunne deel van het monster in het brandvlak afgebeeld. Deze techniek is bijzonder geschikt voor de structuur en dynamica in dichte colloïdale suspensies sonde bij de enkele-deeltje schaal: de deeltjes groot genoeg worden opgelost met zichtbaar licht en diffunderen langzaam genoeg om te worden opgenomen bij typische scansnelheden commerciële confocale systemen 10 . Verbeteringen in scansnelheden en analyse algoritmes konden ook kwantitatieve confocale beeldvorming van vloeiende schorsingen 11-16,37. In dit artikel tonen we aan confocale microscopie experimenten om de opgesloten fasegedrag en de vloei-eigenschappen van colloid-polymeer mengsels sonde. We hebben eerst coll bereidenoid-polymeer mengsels die dichtheid en brekingsindex zijn afgestemd. Vervolgens brengen wij een standaard protocol voor het afbeelden van latente dichte colloid-polymeer mengsels onder wisselende opsluiting in dunne wigvormige cellen. Tot slot tonen we een protocol voor beeldvorming colloid-polymeer mengsels tijdens microchannel flow.

Om confocale beeldvorming en particle tracking tonen, hebben we het effect van de bevalling op het fasegedrag van colloid-polymeer mengsels 63-65. Voor deze experimenten het colloïde diameter is 2 a = 0,865 urn. De colloïde volumefractie werd vastgesteld op Φ = 0,15 en de polymeerconcentratie c p werd gevarieerd 0-23,6 mg / ml. Representatieve confocale beelden worden getoond in figuur 2 63, linkerkolom. Uit het deeltje posities verkregen middels het...

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

Confocale microscopie wordt gebruikt om beelden rustige en vloeiende colloïd-polymeer mengsels die worden bestudeerd als modelsystemen voor aantrekkelijke schorsingen. Beeldanalyse algoritmen worden gebruikt om structurele en dynamische parameters voor de colloïdale deeltjes die veranderingen vanwege geometrische opsluiting meten berekenen.

Confocale beeldvorming van Confined Quiescent en Vloeiende colloïd-polymeermengsels

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

Synthese van Immunotargeted Magneto-plasmonische Nanoclusters

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

voorbereiding en<em&gt; In Vitro</em&gt; Karakterisering van-dendrimeer gebaseerde Contraststoffen voor Magnetic Resonance Imaging

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

Direct Imaging van Laser-driven Ultrasnelle Moleculaire 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

Metingen van luchtverontreiniging over lange afstand elektronische correlaties tijdens femtoseconde diffractie experimenten uitgevoerd op nanokristallen van 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

Scheiding van aldehyden en ketonen reactieve van mengsels met een bisulfiet extractie Protocol

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

Regioselectieve O- glycosylatie van nucleosiden via de tijdelijke 2', 3'-Diol bescherming door een koppeling Ester voor de synthese van Disaccharide nucleosiden

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 van een Positron-emissie tomografie (PET) Radiotracer synthese Protocol voor klinische productie

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 corrosie bij de metaal verf-interface met behulp van tijd-of-Flight secundaire Ionenmassa spectrometrie

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

Technisch aspect van de geautomatiseerde synthese en real-time kinetische evaluatie van [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

Oplossen van water, eiwitten en lipiden uit in vivo Confocale Raman spectra van stratum corneum door middel van een chemometrische benadering

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