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

מחקר שפורסם בפרסום זה נתמכה על ידי ניו הפקולטה גרנט אוניברסיטת יוסטון, מענק זרע ממרכז טקסס למוליכות, והאגודה האמריקנית לכימיה נפט קרן המחקר (52537-DNI).

1. הכנת תערובות קולואיד פולימר הערה: פרוטוקול זה משתמש פולי (מתיל) (PMMA) חלקיקים, sterically התייצב באמצעות פולי (חומצת 12 hydroxystearic) וכותרתו עם צבע פלואורסצנטי (כגון הנילוס אדום, rhodamine B, או העמסה), שהיו מסונתזים הבאים סטנדרטי מתכון 52. <o...

השעיות Colloidal הם נחקרו באופן נרחב כמודלים למרותקים שלב התנהגות, משום שחלקיקי colloidal בגודל של מיקרון מפגינים דינמיקה איטית יותר באופן משמעותי מאטומים ומולקולות, ולכן יכולים להיות צילמו בקלות ולעקוב אחריו לאורך זמן 10. ללימודי יסוד אלה, להבין את ההשפעה של אטרקציות in...

מסמך זה מדגים (א) confocal הדמיה של תערובות שקטים וזורמים מרותקים קולואיד פולימר בשתיים ושלושה ממדים ו( ב) חלקיקי מעקב ומתאם הניתוחים של תמונות שנוצרה כדי לקבל מידע כמוני על התנהגות השלב ותכונות זרימה. השעיות קולואיד עם אינטראקציות interparticle אטרקטיביות להופיע בכל מקום ביישומים טכנולוגיים כחומרים להרכבה בבימויו 1-3, משלוח סמים 4, 5-7 הפחמימנים משופר, ואחסון אנרגיית 8. תכונה משותפת של יישומים אלה היא שצריכים זרמו החלקיקים באמצעות גיאומטריות עדינות, כגון חרירים, ראשי הדפסה, microchannels, או תווך נקבובי, ו / או להיות מעוצבים לתוך סרטים או מוטות דקים. טכניקות בשימוש כדי לחקור את המבנה של קולואידים בגודל של מיקרון בגיאומטריות מוגבלות, כוללים מיקרוסקופ אלקטרונים 17,18, מיקרוסקופיה רנטגן 19, ומטר לייזר עקיפהicroscopy 20, ניתן להשתמש בם כדי למדוד את המבנה ודינמיקה של חלקיקים על microscale. טכניקות אלה, עם זאת, אינן מאפשרות גישה למסלולים של חלקיקים בודדים, שממנו ניתן לחשב מדדים מבניים ודינמיים להשוואה ישירה לסימולציות מספריות 21,22. מיקרוסקופיה confocal הינה נגזרת של מיקרוסקופ פלואורסצנטי המאפשר הדמיה של חלקים דקים של מדגם ניאון. למדע colloidal 10, טכניקה זו שימושית במיוחד עבור הדמיה עמוקה בתוך השעיות צפופות או בשלושה ממדים. אלגוריתמי חלקיקים מעקב 23 להחיל שתיים או סדרת זמן תלת ממדי של micrographs confocal יניבו את המסלולים של כל החלקיקים הנראים לעין. כתוצאה מכך, השילוב של מיקרוסקופיה confocal וחלקיקי מעקב יושם ללמוד את התנהגות השלב, מבנה ודינמיקה של תרחיפי colloidal, כולל גבישי הורה 24-27 והפרעהed משקפי 28-31 וג&#39;לים 32-35. ניתן ליישם אלגוריתמי ניתוח תמונה אחרים למדידת חלקיקי דינמיקת סדרת זמן של micrographs confocal מ. לדוגמא, ניתן ללמוד את הדינמיקה של חלקיקי diffusive ידי ניתוח התנודות בעוצמה לאורך זמן באמצעות מיקרוסקופ דינמי ההפרש confocal 36. כאשר התקות החלקיקים גדולות יותר מאשר מרווח interparticle, מתאם תמונה 37 מבוסס על velocimetry תמונת חלקיקי 38-40 ניתן ליישם כדי למדוד מהירות פרופילים של החלקיקים. השילוב של אלגוריתמי מעקב ומתאם אפשר דינמיקת colloidal להימדד מערכות עוברות זרימה איטית ומהירה 11-16,41-45. אנו משתמשים בתערובות קולואיד פולימר כמודלים להשעיות colloidal אטרקטיביות 9. בתערובות אלה, מגוון ועוצמתו של פוטנציאל interparticle אטרקטיבי נשלטים באמצעות היחסשל רדיוס הפולימר של הסתובבות לרדיוס החלקיקים והריכוז של הפולימר והדחייה אלקטרוסטטית נשלט באמצעות התוספת של חד ערכי אורגני מלח 46. מכיוון שיכולים להיות מכוון אינטראקציות interparticle זהירות, המיצוק של תערובות אלה נחקר בהרחבה עם מיקרוסקופיה confocal 34,47-51. כאן אנו מדגימים confocal הדמיה וניתוח תמונה 37 תערובות קולואיד פולימר שקטים וזורמים, שבו חלק קולואיד הנפח מוחזק קבוע בΦ = 0.15, בדיקה כי ההשפעה של כליאה בהתנהגות השלב ותכונות זרימה של תערובות אלה. טכניקות אלה הן נרחב החלים על מערכות חלקיקים כי הם שבירה ובי יכולים להיות מתויגים החלקיקים ו / או ממס עם פלורסנט לצבוע בהתאמה מדד.

<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

ההתנהגות של מתלי colloidal מרותקים עם אינטראקציות interparticle אטרקטיביות היא קריטית לעיצוב רציונלים של חומרים להרכבה בבימויו 1-3, משלוח סמים 4, 5-7 הפחמימנים השתפר, ואלקטרודות flowable לאחסון אנרגיה 8. מתלים המכילים קולואידים ניאון ופולימרים אינן adsorbing פונים מערכות מודל, כיחס של רדיוס הפולימר של הסתובבות לרדיוס החלקיקים וריכוז שליטה פולימר את הטווח ועוצמת המשיכה interparticle, בהתאמה. על ידי כוונון מאפייני הפולימר ועוצמת השבר של קולואידים, נוזלי קולואיד, נוזלים של אשכולות, ניתן להשיג ג&#39;לים, גבישים, וכוסות 9. מיקרוסקופיה confocal, גרסה של מיקרוסקופ פלואורסצנטי, מאפשרת דגימה שקופה אופטי וניאון להיות צילמה עם גבוה במרחב וברזולוציה של זמן בשלושה ממדים. בטכניקה זו, חריר קטן או חריץ בלוקים אור הניאון הנפלט מאזורים של המדגם, כי הם מחוץ לנפח המוקד של המערכת האופטית מיקרוסקופ. כתוצאה מכך, סעיף דק בלבד של המדגם במישור המוקד הוא הדמיה. טכניקה זו היא גם מתאימה במיוחד כדי לחקור את המבנה ודינמיקה בהשעיות colloidal צפופות בקנה מידת חלקיק היחיד: החלקיקים הם גדולים מספיק כדי להיפתר באמצעות אור נראה ולפזר לאט מספיק כדי לנפול בפח במהירויות סריקה טיפוסיות של מערכות confocal מסחריות 10 . גם שיפורים במהירויות סריקה וניתוח אלגוריתמים אפשרו confocal הדמיה כמותית של השעיות זורמים 11-16,37. במאמר זה, אנו מדגימים ניסויי מיקרוסקופיה confocal לחקור מרותקת התנהגות השלב ותכונות זרימה של תערובות קולואיד פולימר. אנחנו הראשונים להכין את קולתערובות OID-פולימר שהן צפיפות ושבירה מדד מתאים. בשלב הבא, אנו מדווחים פרוטוקול סטנדרטי להדמית תערובות קולואיד פולימר צפופות שקטה תחת כליאה שונה בתאים בצורת טריז דקים. לבסוף, אנחנו מדגימים פרוטוקול הדמיה תערובות קולואיד פולימר במהלך זרימת microchannel.

כדי להדגים הדמיה confocal וחלקיקי מעקב, החוקרים בחנו את ההשפעה של כליאה בשלב ההתנהגות של תערובות קולואיד פולימר 63-65. בניסויים אלה בקוטר קולואיד היה 2 = 0.865 מיקרומטר. שבריר קולואיד הנפח נקבע על Φ = 0.15 והריכוז של p הפולימר ג היה מגוון 0-23.6 מ&quot;ג / מיליליטר. ?...

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

מיקרוסקופיה confocal משמשת לתערובות תמונה שקטה וזורמים קולואיד פולימר, הנלמדים כמערכות מודל להשעיות אטרקטיביות. אלגוריתמי ניתוח תמונה משמשים לחישוב מדדים מבניים ודינמיים לחלקיקי colloidal המודדים שינויים עקב כליאה גיאומטרית.

ההדמיה confocal של רגיעה מרותקת ותערובות קולואיד פולימר מזרימים

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

Nanoclusters סינתזה של Immunotargeted מגנטתי plasmonic

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

הכנה<em&gt; במבחנה</em&gt; אפיון חומרי ניגוד מבוססי dendrimer עבור דימות תהודה מגנטית

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

הדמיה ישירה של סיבוב מולקולרי מהיר ליזר מונחה

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

מדידות של מתאמים אלקטרונית לטווח ארוך במהלך הניסויים עקיפה הפמטו-שנייה מתבצע על Nanocrystals של 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

פרידה של Aldehydes, קטונים תגובתי תערובות באמצעות פרוטוקול החילוץ ביסולפאט

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- גליקוזילציה של נוקלאוזידים via זמני 2', 3'-Diol הגנה על ידי אסתר Boronic לסינתזה של דו-סוכר נוקלאוזידים

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

אוטומציה של טומוגרפיית פליטת פוזיטרונים (PET) Radiotracer סינתזה פרוטוקול לייצור קליני

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

הדמיה קורוזיה בממשק צבע מתכת באמצעות המסה של זמן טיסה משני המוני ספקטרומטריה

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

היבט טכני של סינתזה אוטומטי הערכה בזמן אמת קינטי של [11ג] הצמד-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

פתרון מים, חלבונים ושומנים מ ב Vivo Confocal ראמאן ספקטרום של שכבה הקרנית באמצעות גישה כימומטרית

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