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

Forskningen redovisas i denna publikation fick stöd av ett University of Houston New Faculty Grant, ett bidrag frö från Texas Centrum för Supra, och American Chemical Society Petroleum Research Fund (52537-DNI).

1. Beredning av kolloidkemi-polymera blandningar Anmärkning: Detta protokoll använder poly (metylmetakrylat) (PMMA)-partiklar, steriskt stabiliserade med användning av poly (12-hydroxistearinsyra) och märkt med ett fluorescerande färgämne (såsom Nile Red, rodamin B eller fluorescein), som syntetiserades enligt en standard recept 52. <ol><li> Förbered en 3:1 vikt / vikt blandning cyklohexylbromid (CXB) och dekahydronaftalen (DHN) som ett lager lösningsmedel. Denna blandn...

Kolloidala suspensioner studerats som modeller för begränsad fas beteende, eftersom micron stora kolloidala partiklar uppvisar betydligt långsammare dynamik än atomer och molekyler och sålunda lätt kan avbildas och spåras över tiden 10. För dessa grundläggande studier, att förstå effekten av interparticle attraktioner på begränsad fasbeteende ger möjlighet att undersöka fenomen som kapillär kondensation och avdunstning 21,22,67. Dessutom begränsade attraktiva suspensioner visas ö...

Detta dokument visar (a) konfokala avbildning av vilande och flödande trånga kolloid-polymerblandningar i två och tre dimensioner och (b) partikel-spårning och korrelation analyser av de resulterande bilderna för att erhålla kvantitativa uppgifter om beteende och flödesegenskaper. Kolloidala suspensioner med attraktiva interparticle interaktioner visas överallt i tekniska tillämpningar som material för riktad montering 1-3, drug delivery 4, förbättrad återvinning av kolväten 5-7, och energilagring 8. Gemensamt för dessa program är att partiklarna måste flödade genom fina geometrier, t.ex. munstycken, skrivhuvuden, mikrokanaler, eller porösa medier, och / eller formas till tunna filmer eller stavar. Tekniker som används för att undersöka strukturen i micron stora kolloider i trånga geometrier, inklusive elektronmikroskopi 17,18, röntgen mikroskopi 19, och laser-diffraktion microscopy 20, kan användas för att mäta strukturen och dynamiken av partiklar på mikroskala. Dessa tekniker är dock inte tillgång till de banor av enskilda partiklar, som strukturella och dynamiska mått kan beräknas för direkt jämförelse med numeriska simuleringar 21,22. Konfokalmikroskopi är en variant av fluorescensmikroskopi som möjliggör avbildning av tunna sektioner av ett fluorescent prov. För kolloidal vetenskap 10 är denna teknik speciellt användbar för avbildning av djup inom täta suspensioner eller i tre dimensioner. Partikel-spårningsalgoritmer 23 tillämpas på två-eller tredimensionell tidsserier av konfokala mikrofotografier ger banorna för alla synliga partiklar. Som ett resultat har en kombination av konfokalmikroskopi och partikelspårning använts för att studera fas beteende, struktur och dynamik i kolloidala suspensioner, inklusive beställda kristaller 24-27 och oordninged glasögon 28-31 och geler 32-35. Andra bildanalysalgoritmer kan användas för att mäta partikeldynamik från tidsserier av konfokala mikrofotografier. Till exempel kan diffusiva partikeldynamik studeras genom att analysera variationer i intensitet över tid med hjälp av konfokal avvikelsen dynamisk mikroskopi 36. När partikel förskjutningar är större än kornavstånd, kan bildkorrelation 37 som baseras på partikelbild Velocimetry 38-40 tillämpas för att mäta hastighetsprofiler hos partiklarna. Kombinationen av spårning och korrelationsalgoritmer har gjort kolloidalt dynamik som skall mätas i system som genomgår långsamt och snabbt flöde 11-16,41-45. Vi använder kolloid-polymerblandningar som modeller för attraktiva kolloidala suspensioner 9. I dessa blandningar är utbudet och styrkan i den attraktiva interparticle potential styrs via förhållandetav polymeren tröghetsradie till partikelradie och koncentrationen av polymeren och den elektrostatiska repulsionen styrs via tillsats av en envärd organisk salt 46. Eftersom interparticle interaktioner kan noggrant inställda, solidifiering av dessa blandningar har studerats med konfokalmikroskopi 34,47-51. Här visar vi konfokal avbildning och bildanalys 37 av vilande och flödande kolloid-polymerblandningar, där kolloid volymfraktion hålls fast vid Φ = 0,15, som sond effekten av instängdhet på beteende och flödesegenskaper hos dessa blandningar. Dessa tekniker är allmänt gäller för partikelformiga system som är brytningsindexanpassat och i vilket partiklarna och / eller lösningsmedel kan märkas med ett fluorescerande färgämne.

<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

Beteendet hos trånga kolloidala suspensioner med attraktiva interparticle interaktioner är avgörande för rationell design av material för riktad montering 1-3, drug delivery 4, förbättrad kolväten återhämtning 5-7, och flytbara elektroder för energilagring 8. Suspensioner innehållande fluorescerande kolloider och icke-adsorberande polymerer talande modellsystem, som förhållandet mellan polymerens tröghetsradie till partikelradie och koncentrationen av polymerkontrollintervall och styrkan av det interpartikulärt attraktion, respektive. Genom att finjustera egenskaper polymer och volymfraktionen av kolloiderna, kolloida vätskor, vätskor av kluster, geler, kristaller och glas kan erhållas 9. Konfokalmikroskopi, en variant av fluorescensmikroskopi, tillåter ett optiskt transparent och fluorescerande prov som skall avbildas med hög rumslig och temporal upplösning i tre dimensioner. I denna teknik, ett litet hål eller en skåra block den emitterade fluorescerande ljuset från regioner av provet som befinner sig utanför fokalvolymen mikroskopets optiska systemet. Som ett resultat, är bara en tunn del av provet i fokalplanet avbildas. Denna teknik är särskilt väl lämpad för att undersöka strukturen och dynamiken i täta kolloidala suspensioner vid den enda partikel skala: partiklarna är tillräckligt stora för att kunna lösas med hjälp av synligt ljus och diffunderar långsamt nog för att fångas vid typiska skanningshastigheter på kommersiella konfokala system 10 . Förbättringar i skanningshastigheter och analysalgoritmer har också gjort det möjligt kvantitativ konfokal avbildning av flödande upphängningar 11-16,37. I denna uppsats visar vi konfokalmikroskopi experiment för att söka av begränsad fas beteende och flödesegenskaper kolloid-polymerblandningar. Vi förbereder först colloid-polymerblandningar som är densitet-och brytningsindex matchas. Därefter rapporterar vi ett standardprotokoll för avbildning quiescent täta kolloid-polymerblandningar under varierande inneslutning i tunna kilformade celler. Slutligen visar vi ett protokoll för avbildning kolloid-polymerblandningar under mikroflöde.

För att visa konfokala imaging och partikel-tracking, undersökte vi effekten av instängdhet på fasbeteende av kolloid-polymerblandningar 63-65. För dessa experiment den kolloid diameter var 2 a = 0,865 nm. Kolloiden volymfraktion bestämdes till Φ = 0,15 och koncentrationen av polymeren c p varierades från 0 till 23,6 mg / ml. Representativa konfokala bilder visas i figur 2 63, den vänstra kolumnen. Från partikelpositioner som erhålls med hjä...

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 används för att avbilda vilande och flödande kolloid-polymerblandningar, som studeras som modellsystem för attraktiva suspensioner. Bildanalys algoritmer används för att beräkna de strukturella och dynamiska mått för de kolloidala partiklarna som mäter förändringar på grund av geometrisk inneslutning.

Confocal avbildning av Slutna Tomgång och Flödande kolloidkemi-polymera blandningar

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

Syntes av Immunotargeted Magneto-plasmoniska nanokluster

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

förberedelse och<em&gt; In Vitro</em&gt; Karakterisering av dendrimer baserade kontrastmedel för magnetisk resonanstomografi

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

Direkt avbildning av laserstyrda Ultra Molecular 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

Mätningar av långväga elektroniska korrelationer under femtosekund diffraktion experiment utförs på nanokristaller 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

Separation av aldehyder och reaktiva ketoner från blandningar med ett Bisulfite extraktion 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- Glycosylation av nukleosider via den tillfälliga 2', 3'-Diol skydd av en Boronic Ester för syntesen av disackarid 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 av ett Positron-emission Tomography (PET) Radiotracer syntes protokoll för klinisk produktion

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

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 den automatiserade syntesen och real tids kinetisk utvärdering 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

Lösning av vatten, proteiner och lipider från in vivo konfokala Raman-spektra av stratum corneum genom en Chemometrisk metod

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

Solid Phase 11C-Methylation, Purification and Formulation for the Production of PET Tracers

Solid Phase 11C-Methylation, Purification and Formulation for the Production of PET Tracers

Solid fas 11C-metylering, rening och formulering för produktion av PET-tracers

Routine production of radiotracers used in positron emission tomography (PET) mostly relies on wet chemistry where the radioactive synthon reacts with a ...