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 rapportert i denne publikasjonen ble støttet av en University of Houston New Fakultet Grant, et frø stipend fra Texas Center for Superledning, og American Chemical Society Petroleum Research Fund (52537-DNI).

En. Utarbeidelse av kolloid-polymer blandinger Merk: Denne protokoll benytter poly (metylmetakrylat) (PMMA) partikler, sterisk stabilisert ved bruk av poly (12-hydroksystearinsyre), og merket med et fluorescent farvestoff (for eksempel Nile Red, rodamin B, eller fluorescein), som ble syntetisert etter en standard oppskrift 52. <ol><li> Forbered en 03:01 w / w blanding av cykloheksylakrylat bromide (CXB) og Dekahydronaftalenet (DHN) som en aksje løsemiddel. Denne blandingen nest...

Kolloidale suspensjoner er mye studert som modeller for begrenset faseoppførsel, fordi mikron-størrelse kolloidale partikler oppviser betydelig langsommere dynamikk enn atomer og molekyler, og derfor lett kan avbildes og spores over tid ti. For disse grunnleggende studier, forstå effekten av interpartikulær attraksjoner på begrenset faseoppførsel tilbyr muligheten til å utforske fenomener som kapillær kondens og fordampning 21,22,67. I tillegg, trange attraktive suspensjoner vises overalt i...

Denne artikkelen viser (a) confocal avbildning av hvilende og flyter trange kolloid-polymerblandinger i to og tre dimensjoner og (b) partikkel-sporing og korrelasjon analyser av de resulterende bildene for å innhente kvantitativ informasjon om faseoppførsel og strømningsegenskaper. Kolloidale suspensjoner med attraktive interpartikulær interaksjoner vises overalt i teknologiske anvendelser som materialer for rettet forsamlingen 1-3, levering av legemidler 4, økt hydrokarbonutvinning 5-7, og energilagring åtte. Felles for disse anvendelser er at partiklene må være strømmet gjennom fine geometrier, slik som dyser, skrivehoder, mikrokanaler eller porøse media, og / eller formes til tynne filmer eller staver. Teknikker som brukes til å undersøke strukturen av mikron-størrelse kolloider i trange geometrier, inkludert elektronmikroskopi 17,18, røntgen-mikros 19, og laser-diffraksjon microscopy 20, kan brukes til å måle strukturen og dynamikken for partikler på mikroskala. Disse teknikkene er imidlertid ikke tillater adgang til de baner av individuelle partikler, fra hvilke strukturelle og dynamiske beregninger kan beregnes for direkte sammenligning med numeriske simuleringer 21,22. Konfokal mikroskopi er en variant av fluorescens-mikroskopi som muliggjør avbildning av tynne snitt av et fluorescerende prøven. For kolloidalt science 10, er spesielt nyttig for avbilding av dype innenfor tette suspensjoner, eller i tre dimensjoner av denne teknikken. Partikkel-sporingsalgoritmer 23 anvendes til to-eller tre-dimensjonale tidsserier av confocal mikrografer gi de baner av alle synlige partikler. Som et resultat, har en kombinasjon av konfokal mikroskopi og partikkel-sporing er anvendt for å studere faseoppførsel, strukturen og dynamikken i kolloidale suspensjoner, inkludert bestilt krystaller 24-27 og uordened briller 28-31 og geleer 32-35. Andre bildeanalysealgoritmer kan anvendes for å måle partikkel dynamikk fra tid serie confocal mikrografer. For eksempel kan diffusive partikkeldynamikk bli studert ved å analysere svingninger i intensitet over tid ved hjelp confocal differensial dynamisk mikros 36. Når partikkel forskyvninger er større enn inter-avstand, kan bilde korrelasjon 37 basert på partikkelbildet velocimetry 38-40 anvendes for å måle hastighetsprofiler av partiklene. Kombinasjonen av sporing og korrelasjonsalgoritmer har tillatt kolloidale dynamikk som skal måles i systemer som gjennomgår langsom og rask flyt 11-16,41-45. Vi bruker kolloid-polymerblandinger som modeller for attraktive kolloidale suspensjoner ni. I disse blandinger blir rekkevidden og styrken av den attraktive interpartikulær potensial styres via forholdetav polymeren radius treghets til partikkelradius og konsentrasjonen av polymeren, og den elektrostatiske frastøtning styres via tilsetning av et monovalent organisk salt 46. Fordi interpartikulær interaksjoner kan være nøye avstemt, har den størkning av disse blandingene blitt grundig studert med konfokalmikroskopi 34,47-51. Her vi vise konfokal avbilding og bildeanalyse 37 av hvilende og flytende kolloid-polymer-blandinger, hvor kolloidet volumfraksjon er holdt fast ved Φ = 0.15, som probe effekten av innesperring på den faseoppførsel og flytegenskapene for disse blandinger. Disse teknikkene er allment partikkelsystemer som er brytningsindeks avstemt og hvor partiklene og / eller løsningsmiddel kan være merket med et fluorescent farvestoff.

<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

Oppførselen til trange kolloidale suspensjoner med attraktive interpartikulær interaksjoner er kritisk til rasjonell utforming av materiell for rettet forsamlingen 1-3, levering av legemidler 4, økt hydrokarbonutvinning 5-7, og flytbare elektroder for energilagring åtte. Suspensjoner som inneholder fluorescerende kolloider og ikke-adsorbering av polymerer er tiltalende modellsystemer, som forholdet av polymeren radius treghets til partikkelradius og konsentrasjonen av polymerkontroll henholdsvis omfanget av og styrken på interpartikulær tiltrekning,. Ved å justere de polymer-egenskaper og volumandelen av de kolloider, kolloid væsker, væsker av klynger, geler, krystaller og glass kan fås 9. Konfokalmikroskopi, en variant av fluorescens-mikroskopi, kan et optisk transparent og fluorescerende prøven som skal avbildes med høy romlig og tidsmessig oppløsning i tre dimensjoner. I denne teknikken, en liten pinhole eller sliss blokkerer den emitterte fluorescerende lyset fra regioner av prøven som befinner seg utenfor det sentrale volumet av mikroskopet optiske system. Som et resultat, er bare en tynn seksjon av prøven i fokalplanet avbildes. Denne teknikk er spesielt godt egnet for å undersøke strukturen og dynamikken i tette kolloidale suspensjoner på enkelt-partikler skala: partiklene er store nok til å bli løst ved hjelp av synlig lys, og diffundere langsomt nok til å bli tatt ved typiske skanningshastighet på kommersielle confocal systemer 10 . Forbedringer i skannehastigheter og algoritmer har også aktivert kvantitativ confocal avbildning av flytende suspensjoner 11-16,37. I denne artikkelen viser vi konfokalmikroskopi eksperimenter for å sondere begrenset faseoppførsel og strømningsegenskaper kolloid-polymerblandinger. Vi først forberede colloid-polymer blandinger som er tetthet og brytningsindeks matchet. Deretter rapporterer vi en standard protokoll for imaging hvil tette kolloid-polymer blandinger under varierende innesperring i tynne kileformede celler. Til slutt viser vi en protokoll for imaging kolloid-polymer blandinger under microchannel flyt.

For å demonstrere konfokal avbildning og partikkel-sporing, undersøkte vi effekten av innesperring på den faseoppførsel av kolloid-polymer-blandinger 63-65. For disse eksperimentene diameteren kolloid var 2 a = 0,865 um. Den kolloid volumfraksjon ble satt til Φ = 0,15, og konsentrasjonen av polymer c p ble variert 0 til 23,6 mg / ml. Representative confocal bilder er vist i figur 2 63, venstre kolonne. Fra partikkelposisjoner innhentet ved hjelp av...

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

Konfokalmikroskopi brukes til bildehvil og flyter kolloid-polymerblandinger, som er studert som modellsystem for attraktive suspensjoner. Bildeanalyse algoritmer brukes til å beregne strukturelle og dynamiske beregninger for de kolloidale partikler som måler endringer på grunn av geometriske innesperring.

Confocal Imaging av Confined Hvile og Flowing 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 av Immunotargeted Magneto-plasmonic 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

forberedelse og<em&gt; In Vitro</em&gt; Karakterisering av dendrimer-baserte kontrastmidler for 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

Direkte Imaging av Laser-drevet Ultra Molecular Rotasjon

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 av langtrekkende elektronisk sammenhenger under Femtosecond Diffraksjon eksperimenter utført på nanokrystaller av 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

Separasjon av aldehyder og reaktive ketoner fra blandinger bruker en Bisulfite utvinning protokoll

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 av Nucleosides via den midlertidige 2', 3-Diol beskyttelse av en Boronic Ester for syntese av smakløst Nucleosides

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 av en fantes et Positron-utslipp tomografi (PET) Radiotracer syntese protokoll for klinisk produksjon

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 korrosjon på metal-Paint Interface bruke time-of-Flight sekundær ion Mass 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

Teknisk aspekt av automatisert syntese og Real-Time Kinetic evaluering av [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

Løse vann, proteiner og lipider fra in vivo Konfokalmikroskopi Raman Spectra av stratum corneum gjennom en Chemometric Approach

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