Name: analyzing the movement of the nauplius 'artemia salina' by optical tracking of plasmonic nanoparticles
Uploaded: 2014-07-15T14:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Analyzing the Movement of the Nauplius 'Artemia salina' by Optical Tracking of Plasmonic Nanoparticles at JoVE.com

Финансовая поддержка со стороны ERC через Расширенный следователь Грант HYMEM, со стороны DFG через Наносистемы инициатива Мюнхене (NIM) и через Sonderforschungsbereich (SFB1032), проект А8 с благодарностью. Мы благодарны д-ром Александром Ohlinger, доктор Sol Carretero-Паласиос и Спас Nedev за поддержку и плодотворные дискуссии.

1. Экспериментальная установка <ol><li> Использование последнюю правой микроскоп и темного масла конденсатор поле с числовой апертурой (NA) = 1,2 для темного поля. Используйте погружения в воду цели с 100-кратном увеличении и NA = 1,0 для наблюдений частиц и захвата. Используйте воздушный цели с 10...

<ol>
	<li>Hellawell, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Biological indicators of freshwater pollution and environmental management. , (1986).</li><li>Diamond, J. M., Barbour, M. T., Stribling, J. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Characterizing+and+comparing+bioassessment+approaches+and+their+results:+A+perspective.">Characterizing and comparing bioassessment approaches and their results: A perspective.</a> Journal of the North American Benthological Society. 15, 713-727 (1996).</li><li>Carlisle, D. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+quality+of+our+Nation&#8217;s+waters&#8212;Ecological+health+in+the+Nation&#8217;s+streams,+1993&#8211;2005.">The quality of our Nation&#8217;s waters&#8212;Ecological health in the Nation&#8217;s streams, 1993&#8211;2005.</a> U.S. Geological Survey Circular. 1391, (2013).</li><li>Boxhall, G. A., Defaye, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Global+diversity+of+copepods+(Crustacea+Copepoda)+in+freshwater.">Global diversity of copepods (Crustacea Copepoda) in freshwater.</a> Hydrobiologia. 595 (1), 195-207 (2008).</li><li>Ferdous, Z., Muktadir, A. K. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+Review:+Potentiality+of+Zooplankton+as+Bioindicator.">A Review: Potentiality of Zooplankton as Bioindicator.</a> American Journal of Applied Sciences. 6 (10), 1815-1819 (2009).</li><li>Andersen Borg, C. M., Bruno, E., Ki&#248;rboe, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Kinematics+of+Swimming+and+Relocation+Jumps+in+Copepod+Nauplii.">The Kinematics of Swimming and Relocation Jumps in Copepod Nauplii.</a> PLoS ONE. 7 (10), (2012).</li><li>Gilchrist, B. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Growth+and+Form+of+the+Brine+Shrimp+Artemia+Salina.">Growth and Form of the Brine Shrimp Artemia Salina.</a> Journal of Zoology. 134 (2), 221-235 (1960).</li><li>Boone, E., Baas-Becking, L. G. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Salt+Effects+on+Egga+and+Nauplii+of+Artemia+Salina+L.">Salt Effects on Egga and Nauplii of Artemia Salina L.</a> Journal of General Physiology. 14 (6), 453-763 (1931).</li><li>Drewes, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quantitative+investigations+of+hatching+in+brine+shrimp+cysts.">Quantitative investigations of hatching in brine shrimp cysts.</a> Association for Biology Laboratory Education. 27, 299-312 (2006).</li><li>Williams, T. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+model+of+rowing+propulsion+and+the+ontogeny+of+locomotion+in+Artemia+larvae.">A model of rowing propulsion and the ontogeny of locomotion in Artemia larvae.</a> Biological Bulletin. 187, 164-173 (1994).</li><li>Croghan, P. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Mechanism+of+Osmotic+Regulation+in+the+Artemia+Salina+(L.):+The+Physiology+of+the+Branchiae.">The Mechanism of Osmotic Regulation in the Artemia Salina (L.): The Physiology of the Branchiae.</a> Journal of Experimental Biology. 35, 234-242 (1958).</li><li>Ashkin, A., Dziedzic, J. M., Bjorkholm, J. E., Chu, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Observation+of+a+single-beam+gradient+force+optical+trap+for+dielectric+particles.">Observation of a single-beam gradient force optical trap for dielectric particles.</a> Optics Letters. 11 (5), 288-290 (1986).</li><li>Svoboda, K., Block, S. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optical+trapping+of+metallic+Rayleigh+particles.">Optical trapping of metallic Rayleigh particles.</a> Optics Letters. 19 (13), 930-932 (1994).</li><li>Hansen, P. M., Bhatia, V. K., Harrit, N., Oddershede, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Expanding+the+Optical+Trapping+Range+of+Gold+Nanoparticles.">Expanding the Optical Trapping Range of Gold Nanoparticles.</a> Nano Letters. 5 (10), 1937-1942 (2005).</li><li>Ohlinger, A., Deak, A., Lutich, A. A., Feldmann, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optically+Trapped+Gold+Nanoparticle+Enables+Listening+at+the+Microscale.">Optically Trapped Gold Nanoparticle Enables Listening at the Microscale.</a> Physical Review Letters. 108 (1), (2012).</li><li>Kuwata, H., Tamaru, H., Esumi, K., Miyano, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Resonant+light+scattering+particles:+Practical+analysis+beyond+Rayleigh+approximation.">Resonant light scattering particles: Practical analysis beyond Rayleigh approximation.</a> Applied Physics Letters. 83 (22), 4625-4628 (2003).</li><li>Agayan, R. R., Gittes, F., Kopelman, R., Schmidt, C. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optical+trapping+near+resonance+absorption.">Optical trapping near resonance absorption.</a> Applied Optics. 41 (12), 2318-2327 (2002).</li><li>Klar, T., Perner, M., Grosse, S., von Plessen, G., Spirkl, W., Feldmann, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Surface-Plasmon+Resonances+in+Single+Metallic+Nanoparticles.">Surface-Plasmon Resonances in Single Metallic Nanoparticles.</a> Physical Review Letters. 80, 4249-4252 (1998).</li><li>Ohlinger, A., Nedev, S., Lutich, A. A., Feldmann, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optothermal+Escape+of+Plasmonically+Coupled+Silver+Nanoparticles+from+a+Three-Dimensional+Optical+Trap.">Optothermal Escape of Plasmonically Coupled Silver Nanoparticles from a Three-Dimensional Optical Trap.</a> Nano Letters. 11 (4), 1770-1774 (2011).</li><li>Urban, A. S., Lutich, A. A., Stefani, F. D., Feldmann, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Laser+Printing+Single+Gold+Nanoparticles.+Nano+Letters.">Laser Printing Single Gold Nanoparticles. Nano Letters.</a> Nano Letters. 10 (12), 4794-4798 (2010).</li><li>Urban, A. S., Fedoru, K. M., Nedev, S., Lutich, A., Lohmueller, T., Feldmann, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Shrink-to-fit+Plasmonic+Nanostructures.">Shrink-to-fit Plasmonic Nanostructures.</a> Advanced Optical Materials. 1 (2), 123-127 (2013).</li></ol>

Микроскопии в темном поле представляет собой мощный инструмент для визуализации наночастиц золота с размерами ниже предела оптического дифракционного, так как сечение рассеяния наночастиц металлов превышает их геометрического сечения (ср. рис 2A) 18. В установке пинцет, ...

Оценка качества воды на основе химических и биологических показателей имеет принципиальное значение, чтобы получить представление о государственных и экологических условиях водной экосистеме 1-3. Классические методы химического анализа воды основаны на органолептические свойства или определения физико-химических параметров. Биологические индикаторы, с другой стороны, виды животных, чье присутствие и жизнеспособность дают возможность судить о условий окружающей среды и влияния загрязняющих веществ на экосистемы, что они происходят дюйма Типичные примеры биоиндикаторов являются Веслоногие, группа мелких ракообразных воды, которые могут можно найти в практически любой 4,5 вода обитания. Наблюдая за активность и жизнеспособность этих видов из образца воды, таким образом, могут быть использованы для получения информации о общих условий экосистемы 5. Личинки копепод, которые называются Nauplii, использовать ритмические удары своими антеннами (каждый личинка имеет три пары appendaГЭС в их области головы) плавать в воде 6. Частота и интенсивность этих ударов является самым прямым показателем возраста, фитнес, и условий окружающей среды животного 7-10. Любые исследования по этих образцов, как правило, делается с помощью микроскопа путем наблюдения и подсчета антенные ударов науплии напрямую. Благодаря своим размерам (~ 100-500 мкм) 11, это часто требует сделать измерения либо по одному или исправить один науплиуса на подложку. Здесь мы демонстрируем новый подход для наблюдения за активностью копепода личинок в пробах воды с помощью оптически захваченного наночастиц золота в качестве ультра-чувствительный детектор. Оптический пинцет обычно используются многими группами в виде мелкого экспериментальной инструмента для применения или измерения силы между молекулами до диапазона piconewton 12-14. В последнее время область применения для оптического пинцета была расширена, чтобы наблюдать акустические колебания и решитьNT колебания жидких сред, контролируя движение нано-и микрочастиц, которые ограничены в оптической ловушке 15. Частицы, погруженные в жидкость подвергаются броуновского движения. Внутри оптической ловушке, однако, это движение частично затухает сильным, индуцированный лазерным, градиент силы. Таким образом, жесткость оптической ловушки и локализация частицы в фокусе лазерного луча может быть настроен по мощности лазера. В то же время, можно выявить характеристики относительно захвата потенциала и анализировать взаимодействие молекул с частицей путем мониторинга нестационарного движение частиц в ловушке. Такой подход делает возможным подобрать частоту, интенсивность и направление жидкостного движения, который генерируется движущегося объекта в ее жидкой среде. Покажем, как это общая идея может быть применена, чтобы получить частотный спектр движения отдельной Навплия без необходимостинапрямую вмешиваться в образце. Этот экспериментальный подход вводит новую общую концепцию для наблюдения подвижных поведения водных образцов в очень чувствительным способом. Для наблюдений на биоиндикатора видов, это может расширить существующую методологию для анализа воды и может применяться для получения информации о состоянии здоровья и целостности водных экосистем.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="874">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:244px;">Microscope Zeiss Axio Scope.A1</td>
			<td style="width:127px;">Carl Zeiss</td>
			<td style="width:201px;">490035-0012-000</td>
			<td style="width:303px;">dark field illumination</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:244px;">Water objective Achroplan</td>
			<td style="width:127px;">Carl Zeiss</td>
			<td style="width:201px;">440087</td>
			<td>100x magnification, NA=1.0</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:244px;">Air objective Epiplan</td>
			<td style="width:127px;">Carl Zeiss</td>
			<td style="width:201px;">442934</td>
			<td>10x magnification, NA=0.2</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:244px;">Dark field oil condenser</td>
			<td style="width:127px;">Carl Zeiss</td>
			<td style="width:201px;">445323</td>
			<td>NA=1.2</td>
		</tr>
		<tr height="23">
			<td height="23" style="height:23px;width:244px;">Cobolt Rumba CW 1064 nm DPSSL</td>
			<td style="width:127px;">Cobolt&#160;</td>
			<td style="width:201px;">1064-05-01-2000-500</td>
			<td>1064nm, CW, &#955;=1064nm, 2 Watt, TEM00</td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:244px;">Beam expander</td>
			<td style="width:127px;">Edmund Optics</td>
			<td style="width:201px;"></td>
			<td>Part no. 1064 2-8X 64414</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:244px;">High Speed Camera Dimax HD</td>
			<td style="width:127px;">PCO. Germany</td>
			<td style="width:201px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:244px;">Color Camera Canon EOS 500 D&#160;</td>
			<td style="width:127px;">Canon</td>
			<td></td>
			<td>FAQ-ID: 8201395700</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:244px;">Notch filter StopLine 532/1064</td>
			<td style="width:127px;">Semrock</td>
			<td style="width:201px;">A11149-711265</td>
			<td>Part no. NF01-532U</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:244px;">Water&#160;</td>
			<td style="width:127px;"></td>
			<td style="width:201px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:244px;">Nauplius Artemia Salina</td>
			<td style="width:127px;"></td>
			<td style="width:201px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:244px;">Gold colloid</td>
			<td style="width:127px;">BBInternational</td>
			<td style="width:201px;">Batch 13741&#160;</td>
			<td>Diameter 60nm</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;">MQMie Version 3.2&#160;</td>
			<td style="width:127px;">r. Michael Quinten</td>
			<td style="width:201px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Mathematica 8.0</td>
			<td style="width:127px;">Wolfram</td>
			<td style="width:201px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Comsol Multiphysics 4.0&#160;</td>
			<td style="width:127px;">COMSOL, Inc.</td>
			<td style="width:201px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

analyzing the movement of the nauplius 'artemia salina' by optical tracking of plasmonic nanoparticles

Мы показываем, как оптический пинцет может обеспечить тонкий инструмент для анализа жидкостных вибрацию от движения мелких водных организмов. Один наночастиц золота проводится с помощью оптического пинцета используется в качестве датчика для количественного ритмические движения личинки науплиуса (Артемия Салина) в образце воды. Это достигается путем мониторинга зависящее от времени перемещение захваченного наночастицы как следствие активности науплиуса. Фурье-анализ позиции наночастицы затем дает частотный спектр, что характерно для движения наблюдаемых видов. Этот эксперимент демонстрирует возможности этого метода для измерения и характеризуют активность небольшой водных личинок без необходимости наблюдать их непосредственно и для получения информации о положении личинок по отношению к ловушке частицы. В целом, этот подход может дать представление о жизнеспособности некоторых видов, обитающих в водной еcosystem и может расширить спектр традиционных методов анализа проб воды.

Схематическое изображение экспериментальной установки показано на фиг.1А. Конфигурация темное поле необходимо оптически обнаружить смещение 60 нм частицы золота в оптической ловушке 15. Длина волны 1064 нм для захвата лазера выбирают так, чтобы гарантировать устойчивое уд...

Watch this Scientific Journal Video about Analyzing the Movement of the Nauplius 'Artemia salina' by Optical Tracking of Plasmonic Nanoparticles at JoVE.com

Analyzing the Movement of the Nauplius 'Artemia salina' by Optical Tracking of Plasmonic Nanoparticles

Мы используем оптический отслеживание плазмонных наночастиц, чтобы исследовать и охарактеризовать частотные движения водных организмов.

Анализируя движение Навплия &#39;<em&gt; Артемии Салина</em&gt; &#39;Оптическими слежения плазмонных наночастиц

We demonstrate how optical tweezers may provide a sensitive tool to analyze the fluidic vibrations generated by the movement of small aquatic organisms. A ...

Research

JoVE Journal

Engineering

Analyzing the Movement of the Nauplius 'Artemia salina' by Optical Tracking of Plasmonic Nanoparticles

Fabricating Metamaterials Using the Fiber Drawing Method

Изготовление метаматериалов с использованием метода вытяжки

Metamaterials are man-made composite materials, fabricated by assembling components much smaller than the wavelength at which they operate 1. They owe ...

Optical Trapping of Nanoparticles

Оптический захват наночастиц

Optical trapping is a technique for immobilizing and manipulating small objects in a gentle way using light, and it has been widely applied in trapping ...

Evaluating Plasmonic Transport in Current-carrying Silver Nanowires

Plasmonics is an emerging technology capable of simultaneously transporting a plasmonic signal and an electronic signal on the same information ...

Casting Protocols for the Production of Open Cell Aluminum Foams by the Replication Technique and the Effect on Porosity

Кастинг протоколы по производству открытого Сотовые алюминиевые Пены по репликации Техника и влияние на пористость

Metal foams are interesting materials from both a fundamental understanding and practical applications point of view. Uses have been proposed, and in many ...

Patterning via Optical Saturable Transitions - Fabrication and Characterization

Создание массивов с помощью оптических насыщающихся переходов - Изготовление и характеристика

This protocol describes the fabrication and characterization of nanostructures using a novel nanolithographic technique called Patterning via Optical ...

Experiments on Ultrasonic Lubrication Using a Piezoelectrically-assisted Tribometer and Optical Profilometer

Эксперименты по ультразвуковой смазки Использование пьезоэлектрически содействии Tribometer и оптических профилометром

Friction and wear are detrimental to engineered systems. Ultrasonic lubrication is achieved when the interface between two sliding surfaces is vibrated at ...

Multifunctional Hybrid Fe2O3-Au Nanoparticles for Efficient Plasmonic Heating

Multifunctional Hybrid Fe2O3-Au Nanoparticles for Efficient Plasmonic Heating

Многофункциональный Hybrid Fe<sub&gt; 2</sub&gt; O<sub&gt; 3</sub&gt; Аи Наночастицы для эффективного Плазмонное Обогрев

One of the most widely used methods for manufacturing colloidal gold nanospherical particles involves the reduction of chloroauric acid (HAuCl4) to ...

Electroactive Polymer Nanoparticles Exhibiting Photothermal Properties

Свойства Электроактивный полимер наночастицы Участие фототермические

A method for the synthesis of electroactive polymers is demonstrated, starting with the synthesis of extended conjugation monomers using a three-step ...

Use of Sacrificial Nanoparticles to Remove the Effects of Shot-noise in Contact Holes Fabricated by E-beam Lithography

Использование жертвенной наночастицами для устранения эффекта дробового шума в контактных отверстий сфабриковано E-лучевую литографию

Nano-patterns fabricated with extreme ultraviolet (EUV) or electron-beam (E-beam) lithography exhibit unexpected variations in size. This variation has ...

Plasmonic Trapping and Release of Nanoparticles in a Monitoring Environment

Плазмонная Ловушка и Высвобождение Наночастицы в мониторингу окружающей среды

Plasmonic tweezers use surface plasmon polaritons to confine polarizable nanoscale objects. Among the various designs of plasmonic tweezers, only a few ...