Name: direct comparison of hyperspectral stimulated raman scattering and coherent anti-stokes raman scattering microscopy for chemical imaging
Uploaded: 2022-04-28T13:20:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Direct Comparison of Hyperspectral Stimulated Raman Scattering and Coherent Anti-Stokes Raman Scattering Microscopy for Chemical Imaging at JoVE.com

מחקר זה נתמך על ידי קרן הסטארט-אפים של המחלקה לכימיה באוניברסיטת פרדו.

1. הגדרה אינסטרומנטלית להדמיית CRS היפרספקטרלית
הערה: יצירת אות CRS דורשת שימוש בלייזרים בהספק גבוה (כלומר, מחלקה 3B או מחלקה 4). יש לטפל בפרוטוקולי הבטיחות וללבוש ציוד מגן אישי מתאים (PPE) בכל עת בעת עבודה בהספקי שיא כה גבוהים. התייעץ עם תיעוד מתאים לפני הניסוי. פרוטוקול זה ?...

הפרוטוקול המוצג כאן מתאר את בנייתו של מיקרוסקופ CRS רב-מודלי ואת ההשוואה הישירה בין CARS להדמיית SRS. עבור בניית המיקרוסקופ, השלבים הקריטיים הם חפיפת קרן מרחבית וטמפורלית ואופטימיזציה של גודל הקרן. מומלץ להשתמש בדגימה סטנדרטית כגון DMSO לפני ההדמיה הביולוגית לאופטימיזציה של SNR וכיול משמרות ראמא...

תופעת פיזור הרמאן נצפתה לראשונה בשנת 1928 על ידי C. V. Raman1. כאשר פוטון אירוע מקיים אינטראקציה עם דגימה, אירוע פיזור לא אלסטי יכול להתרחש באופן ספונטני, שבו שינוי האנרגיה של הפוטון תואם מעבר רטטי של המין הכימי שנותח. תהליך זה אינו דורש שימוש בתג כימי, מה שהופך אותו לכלי רב-תכליתי ונטול תוויות לניתוח כימי תוך מזעור ההפרעה לדגימות. למרות יתרונותיו, פיזור ראמן ספונטני סובל מחתך פיזור נמוך (בדרך כלל 1011 נמוך יותר מחתך הקליטה האינפרא אדום [IR]), המחייב זמני רכישה ארוכים לניתוח2. לפיכך, השאיפה להגברת הרגישות של תהליך פיזור הראמן חיונית לדחיפת טכנולוגיות ראמאן להדמיה בזמן אמת.
אחת הדרכים היעילות להגביר במידה ניכרת את הרגישות של פיזור ראמאן היא באמצעות תהליכי פיזור ראמאן (CRS) קוהרנטיים, שעבורם שני פעימות לייזר משמשות בדרך כלל להנעת מעברי רטט מולקולריים 3,4. כאשר הפרש אנרגיית הפוטונים בין שני הלייזרים מתאים למצבי הרטט של מולקולות הדגימה, ייווצרו אותות ראמאן חזקים. שני תהליכי ה-CRS הנפוצים ביותר להדמיה הם פיזור ראמן קוהרנטי נגד סטוקס (CARS) ופיזור ראמאן מגורה (SRS)5. במהלך שני העשורים האחרונים, פיתוחים טכנולוגיים קידמו את טכניקות המיקרוסקופיה של CARS ו-SRS כדי להפוך לכלים רבי עוצמה לכימות ללא תוויות ולהבהרת שינויים כימיים בדגימות ביולוגיות.
הדמיה כימית על ידי מיקרוסקופיה של CARS יכולה להיות מתוארכת לשנת 1982 כאשר סריקת לייזר יושמה לראשונה כדי לרכוש תמונות CARS, שהודגמו על ידי Duncan et al6. המודרניזציה של מיקרוסקופיית CARS הואצה מאוד לאחר היישומים הרחבים של סריקת לייזר של מיקרוסקופיה פלואורסצנטית מולטי-פוטון7. עבודה מוקדמת של קבוצת Xie באמצעות לייזרים בקצב חזרות גבוה הפכה את CARS לפלטפורמת הדמיה כימית מהירה, נטולת תוויות, לאפיון מולקולות בדגימות ביולוגיות 8,9,10. אחת הבעיות המרכזיות בהדמיית CARS היא נוכחותו של רקע לא-רזוננטי, מה שמפחית את ניגודיות התמונה ומעוות את ספקטרום הראמן. נעשו מאמצים רבים להפחית את הרקע הלא-רנסנטי 11,12,13,14,15 או לחלץ אותות ראמאן מהדהדים מהספקטרה 16,17 של CARS. התקדמות נוספת שהקדמה מאוד את התחום היא הדמיית CARS היפרספקטרלית, המאפשרת מיפוי ספקטרלי בכל פיקסל תמונה עם סלקטיביות כימית משופרת 18,19,20,21.
פיזור ראמאן מגורה (SRS) היא טכנולוגיית הדמיה צעירה יותר מ-CARS, אם כי היא התגלתה מוקדם יותרבשנת 22. בשנת 2007 דווח על מיקרוסקופיית SRS באמצעות מקור לייזר בעל קצב חזרות נמוך23. עד מהרה, מספר קבוצות הדגימו הדמיית SRS במהירות גבוהה באמצעות לייזרים בקצב חזרת גבוה 24,25,26. אחד היתרונות העיקריים של מיקרוסקופיית SRS על פני CARS הוא היעדר הרקע הלא-רציוננטי27, אם כי רקעים אחרים כגון אפנון חוצה פאזות (XPM), קליטה חולפת (TA), בליעת שני פוטונים (TPA) ואפקט פוטוסתרמי (PT), עשויים להתרחש עם SRS28. בנוסף, לאות SRS ולריכוז הדגימה יש קשרים ליניאריים, בניגוד ל-CARS, שיש לה תלות ריבועית בריכוז האות29. זה מפשט את הכימות הכימי ואת אי-המיזוג הספקטרלי. SRS צבעוני והיפרספקטרלי התפתח בצורות שונות 30,31,32,33,34,35,36, כאשר מיקוד ספקטרלי הוא אחת הגישות הפופולריות ביותר להדמיה כימית 37,38.
גם CARS וגם SRS דורשים את המיקוד של המשאבה ואת קרני הלייזר של סטוקס על הדגימה כדי להתאים למעבר הרטט של המולקולות לעירור אותות. מכוניות ומיקרוסקופים SRS גם חולקים הרבה במשותף. עם זאת, בפיזיקה העומדת בבסיס שני התהליכים הללו, ובזיהוי האותות המעורבים בטכנולוגיות מיקרוסקופיה אלה, יש פעריםשל 3,39. CARS הוא תהליך פרמטרי שאין לו צימוד אנרגיה נטו של פוטון-מולקולה3. SRS, לעומת זאת, הוא תהליך לא-פאראמטרי, ותורם להעברת אנרגיה בין פוטונים למערכות מולקולריות27. ב-CARS נוצר אות חדש בתדר אנטי-סטוקס, בעוד ש-SRS מתבטא בהעברת האנרגיה בין המשאבה לקרני הלייזר של סטוקס.
אות CARS עונה על Eq (1)28.
<img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/63677/63677eq1v2.png" style="margin: auto;"> (1)
בינתיים, ניתן לכתוב אות SRS כ- Eq (2)28.
<img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/63677/63677eq2v2.png" style="margin: auto;">(2)
כאן, Ip, Is, ICARS ו - ΔISRS הם העוצמות של אלומת המשאבה, קרן סטוקס, אות CARS ואותות SRS, בהתאמה. χ(3) הוא הרגישות האופטית הלא-ליניארית מסדר שלישי של המדגם, והוא ערך מורכב המורכב מחלקים ממשיים ודמיוניים.
משוואות אלה מבטאות את הפרופילים הספקטרליים ואת התלות בריכוז האותות של CARS ו-SRS. הבדלים בפיזיקה גורמים לתוכניות זיהוי שונות עבור שתי טכנולוגיות מיקרוסקופיה אלה. זיהוי אותות ב-CARS כולל בדרך כלל הפרדה ספקטרלית של פוטונים חדשים שנוצרו וזיהוי באמצעות שפופרת פוטומולטיפלייר (PMT) או התקן מצומד מטען (CCD); עבור SRS, חילופי האנרגיה בין המשאבה לבין אלומות סטוקס נמדדים בדרך כלל על ידי אפנון בעוצמה גבוהה באמצעות אפנן אופטי ודמודולציה באמצעות פוטודיודה (PD) בשילוב עם מגבר נעילה.
למרות שהתפתחויות ויישומים טכנולוגיים רבים פורסמו בשנים האחרונות הן בתחום CARS והן בתחום ה- SRS, לא בוצעו השוואות שיטתיות של שתי טכניקות ה- CRS באותה פלטפורמה, במיוחד עבור מכוניות היפרספקטרליות ומיקרוסקופיה SRS. השוואות ישירות ברגישות, ברזולוציה מרחבית, ברזולוציה ספקטרלית וביכולות הפרדה כימית יאפשרו לביולוגים לבחור את המודל הטוב ביותר לכימות כימי. בפרוטוקול זה, מסופקים שלבים מפורטים לבניית פלטפורמת הדמיה רב-מודאלית עם הן מכוניות היפרספקטרליות והן אופני SRS המבוססים על מערכת לייזר femtosecond ומיקוד ספקטרלי. שתי הטכניקות הושוו בכיוון קדימה לרזולוציה ספקטרלית, רגישות לזיהוי, רזולוציה מרחבית וניגודים הדמיה של תאים.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>2D galvo scanner set</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>GVS002</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Acousto-optic modulator</td>
			<td>Isomet</td>
			<td>M1205-P80L-0.5</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>AOM driver</td>
			<td>Isomet</td>
			<td>532B-2</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Data acquisition card</td>
			<td>National Instruments</td>
			<td>PCle 6363</td>
			<td>Custom ordered filter (980 sp)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Delay stage</td>
			<td>Zaber</td>
			<td>X-LSM050A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Deuterium oxide</td>
			<td>Millipore Sigma</td>
			<td>151882-100G</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dichroic mirror for beam combination</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>DMLP1000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dichroic mirror for signal separation</td>
			<td>Semrock</td>
			<td>FF776-Di01-25x36</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DMSO</td>
			<td>MiliporeSigma</td>
			<td>200-664-3</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MIA PaCa 2 Cells</td>
			<td>ATCC</td>
			<td>CRL-1420</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Femtosecond laser system</td>
			<td>Spectral Physics</td>
			<td>InSightX3+</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Filter for CARS</td>
			<td>Chroma</td>
			<td>AT655/30m</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Filter for SRS</td>
			<td>Chroma</td>
			<td>ET980sp</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Function generator</td>
			<td>Rigol</td>
			<td>DG1022Z</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glass rods</td>
			<td>Lattice Electro Optics</td>
			<td>SF-57</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Half-wave plate</td>
			<td>Newport</td>
			<td>10RP02-51; 10RP02-46</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>LabVIEW 2020</td>
			<td>National Instruments</td>
			<td></td>
			<td>This is the image acquisition software</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Lock-in amplifier</td>
			<td>Zurich Instrument</td>
			<td>HF2LI</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Microscope housing</td>
			<td>Olympus</td>
			<td>BX51W1</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Objective lens</td>
			<td>Olympus</td>
			<td>UPLSAPO60XW</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Origin Pro 2019b</td>
			<td>OriginLab Corporation</td>
			<td></td>
			<td>This is the spectral fitting software</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Oscilloscope</td>
			<td>Tektronix</td>
			<td>TBS2204B</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Photodiode</td>
			<td>Hamamatsu</td>
			<td>S3994-01</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PMT detector</td>
			<td>Hamamatsu</td>
			<td>H7422P-40</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PMT voltage amplifier</td>
			<td>Advanced Research Instrument Corp.</td>
			<td>PMT4V3</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Polarizing beamsplitter cube</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>PBS255</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Terminal block</td>
			<td>National Instruments</td>
			<td>BNC-2110</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

direct comparison of hyperspectral stimulated raman scattering and coherent anti-stokes raman scattering microscopy for chemical imaging

פיזור ראמאן מגורה (SRS) ומיקרוסקופיה קוהרנטית נגד סטוקס ראמאן (CARS) הן טכנולוגיות ההדמיה הקוהרנטיות הנפוצות ביותר של פיזור ראמאן. הדמיית SRS ו-CARS היפרספקטרלית מציעות מידע ספקטרלי של ראמאן בכל פיקסל, מה שמאפשר הפרדה טובה יותר בין הרכבים כימיים שונים. למרות ששתי הטכניקות דורשות שני לייזרי עירור, תוכניות זיהוי האותות והתכונות הספקטרליות שלהן שונות למדי. מטרת פרוטוקול זה היא לבצע הן הדמיית SRS היפרספקטרלית והן הדמיית CARS על פלטפורמה אחת ולהשוות בין שתי טכניקות המיקרוסקופיה להדמיית דגימות ביולוגיות שונות. שיטת המיקוד הספקטרלי משמשת לרכישת מידע ספקטרלי באמצעות לייזרים פמטו-שניים. על ידי שימוש בדגימות כימיות סטנדרטיות, משווים את הרגישות, הרזולוציה המרחבית והרזולוציה הספקטרלית של SRS ו-CARS באותם תנאי עירור (כלומר, כוח בדגימה, זמן השהייה של הפיקסלים, העדשה האובייקטיבית, אנרגיית הדופק). ניגודי ההדמיה של CARS ו-SRS עבור דגימות ביולוגיות משתווים ומושווים. ההשוואה הישירה של ביצועי CARS ו-SRS תאפשר בחירה אופטימלית של המודל להדמיה כימית.

השוואות של הרזולוציה הספקטרלית איור 2 משווה את הרזולוציה הספקטרלית של מיקרוסקופיית SRS היפרספקטרלית (איור 2A) ו-CARS (איור 2B) באמצעות דגימת DMSO. עבור ספקטרום ה-SRS, שתי פונקציות לורנציאניות (ראו פרוטוקול שלב 2.3) יושמו כך שיתאימו לספקטרום, ?...

Watch this Scientific Journal Video about Direct Comparison of Hyperspectral Stimulated Raman Scattering and Coherent Anti-Stokes Raman Scattering Microscopy for Chemical Imaging at JoVE.com

Direct Comparison of Hyperspectral Stimulated Raman Scattering and Coherent Anti-Stokes Raman Scattering Microscopy for Chemical Imaging

מאמר זה משווה באופן ישיר את ניגודי הרזולוציה, הרגישות וההדמיה של פיזור ראמאן מגורה (SRS) ופיזור ראמן קוהרנטי נגד סטוקס (CARS) המשולבים באותה פלטפורמת מיקרוסקופ. התוצאות מראות של-CARS יש רזולוציה מרחבית טובה יותר, SRS נותן ניגודים טובים יותר ורזולוציה ספקטרלית טובה יותר, ולשתי השיטות יש רגישות דומה.

השוואה ישירה של פיזור ראמן מגורה היפרספקטרלי ומיקרוסקופיית פיזור ראמן אנטי-סטוקס קוהרנטית להדמיה כימית

Stimulated Raman scattering (SRS) and coherent anti-Stokes Raman scattering (CARS) microscopy are the most widely used coherent Raman scattering imaging ...

פרוטוקול זה משווה בין שתי טכניקות פיזור ראמאן הקוהרנטיות ההיפר-ספקטרליות הנפוצות ביותר, כולל פיזור רמאן קוהרנטי נגד סטוקס ותהליכי פיזור ראמאן המגורים, וזה מאפשר לביולוגים לבחור את שיטת ההדמיה הטובה ביותר עבור היישומים הביולוגיים שלהם. באמצעות חתימות הרטט הפנימיות, ספקטרוסקופיית ראמאן קוהרנטית מסוגלת למפות מידע כימי ודגימות ביולוגיות ללא צורך בתיוג אקסוגני. מיקרוסקופיית ראמאן קוהרנטית הרחיבה את הבנתנו לגבי חילוף החומרים התאי, מיפוי, התפלגות תרופות, אבחון מחלות וכימות שינויים כימיים.זוהי טכניקה הדורשת הכשרה מספקת הן באופטיקה והן בספקטרוסקופיה. הייתי ממליץ לקרוא כמה מאמרי ביקורת ולהיות מאומן על ידי מומחה לפני השימוש בטכניקה זו. כדי להתחיל, הכינו את שקופיות ההדמיה על ידי הנחת פיסת סרט דו-צדדי על פתק כיסוי וחתכו צורה מלבנית קטנה של הקלטת מאמצע הקלטת כדי ליצור שטח פתוח להנחת הדגימה.פיפטה 1 עד 2 מיקרוליטרים של DMSO טהור ולחלק את הטיפה במרכז הפנוי. הניחו בזהירות את החלקת הכיסוי העליונה והניחו בעדינות את קצוות החלקות הכיסוי כדי לאטום את התא תוך הקפדה על כך שדגימת ה-DMSO אינה יוצרת קשר עם קצות הקלטת. לניסויים ברגישות, הכינו דילולים סדרתיים של DMSO בתחמוצת דאוטריום כדי לתת טווח ריכוזים של 50 עד 0% קחו 1 עד 2 מיקרוליטרים של כל תמיסה והכינו דגימות לחוצות כפי שהוכח קודם לכן.הניחו את הדגימה על במת המיקרוסקופ והוסיפו מים או שמן טבילה במידת הצורך לעדשה או למעבה האובייקטיביים. הזיזו כראוי את קצה טיפת ה-DMSO בשדה הראייה והתאימו את העדשה האובייקטיבית למיקוד הטוב ביותר, ואז מרכזו את המעבה בשיטת התאורה של קולר ופתחו את הסרעפת במלואה על המעבה. לאחר מכן, כוונן את אורך הגל של קרן המשאבה ל-800 ננומטר כדי לכוון לשיא CH3 של מספר הגלים 2913 והגדר את ההספק של המשאבה ושל קרן סטוקס לכ-30 מילי-וואט לפני המיקרוסקופ על-ידי התאמת לוחית חצי הגל.עבור SRS, הגדר את רווח מגבר הנעילה לכ- 10 עם קבוע זמן של 7 מיקרו-שניות, מה שמבטיח שקבוע הזמן קטן מזמן השהייה של הפיקסלים. הגדר את הפרמטרים של רכישת התמונה ואת תוכנת הרכישה באמצעות מספר פיקסלים של 200 על 200 עם גודל סריקה של כ- 100 על 100 מיקרומטרים רבועים, וודא שהתמונה מכילה גם את טיפת ה- DMSO וגם שטח ריק, ולאחר מכן סרוק את הדגימה ובדוק את התמונה על מסך המחשב. לאחר מכן, סרוק את תמונת ההשהיה הממונעת בקרן המשאבה של סטוקס תוך ניטור התמונות בזמן אמת וסרוק את ההשהיה עד למקסימום האות.הזז את טיפת ה- DMSO כדי לכסות את כל שדה הראייה ובדוק אם אות ה- DC המרבי ממורכז בתמונה מכיוון שהאות תלוי בקרן משאבה. התאם את מיקום אלומת המשאבה באמצעות מראה או את היסט המתח בתוכנת ההדמיה. לאחר אופטימיזציה של DC, התאם את מראות הקרן של סטוקס עד למקסימום אות AC על ידי התאמת ערך הסף כך שיציג כ-50% רוויה תוך בדיקה שהרוויה ממורכזת בתמונה.אם לא, כוונו את המראות רק בקרן סטוקס ונטרו את האות במהלך היישור כמשוב בזמן אמת על איכות היישור. לניתוח SNR, פתח את תוכנת ImageJ ויבא את קובץ הטקסט לדוגמה DMSO שנשמר על-ידי לחיצה על קובץ, ולאחר מכן ייבוא, ואחריו על תמונות טקסט ופתח אפשרויות מהתפריט הנפתח. לאחר ייבוא התמונה, לחץ על Control Shift C כדי להציג את הפונקציה בהירות וניגודיות, ולאחר מכן לחץ על לחצן אוטומטי בפונקציה בהירות וניגודיות עד שהאזור של דוגמת DMSO ייראה רווי כדי למצוא את אות הדגימה המרבי.לאחר מכן, לחץ על כלי הבחירה הסגלגל בממשק ImageJ והסמן אזור קטן באזור DMSO הרווי. לאחר הסימון, הקש M כדי למדוד את הממוצע וסטיית התקן של האזור שנבחר. למדידת הרקע, התאם את הסרגלים בפונקציה בהירות וניגודיות עד שניתן יהיה להבחין באות האזור הריק, ולאחר מכן לחץ על הבחירה הסגלגלה והדגש אזור ברקע, כדי להבטיח שהאזור שנבחר אינו מכיל DMSO.לאחר מכן, לחץ על M כדי למדוד את הנתונים הסטטיסטיים של האזור שנבחר. לאחר מכן, חשב את ה- SNR כפי שהודגם קודם לכן על ידי מדידת ערך ממוצע הרעש והערך הממוצע לאות יחד עם סטיית התקן. כדי לעבד את תמונות ה- CRS ההיפרספקטרליות, יבא את קובץ הטקסט על-ידי לחיצה על קובץ ולאחר מכן ייבוא, תמונת טקסט והאפשרות פתיחה מהתפריט הנפתח.לאחר הייבוא, לחץ על תמונה, לאחר מכן על מחסניות, ולאחר מכן על כלים ומונטאז' כדי לעדכן אפשרויות כדי להמיר את הקובץ לערימת תמונות, ולאחר מכן גלול במונטאז' עד שפסגת ה- DMSO הראשונה תהיה גלויה. בחר אזור ב- DMSO ולחץ על תמונה, ואחריו אפשרויות פרופיל של ציר מחסנית ו- Plot Z כדי להתוות את העוצמה לעומת ספקטרום מספרי המסגרות. לאחר מכן, לחץ על רשימה והעתק את נתוני הפרופיל כדי לחלץ את הנתונים הספקטרליים הגולמיים.כדי להמיר את הספקטרום המשוחזר ליחידות תדרים, בצע רגרסיה ליניארית באמצעות CH סימטרי ואסימטרי הנמתח מ- DMSO ומספרי המסגרות המתאימים להם. הרזולוציה הספקטרלית של ה-DMSO נמדדה באמצעות מיקרוסקופיה היפרספקטרלית של SRS ו-CARS, המציגה רזולוציה של 14.6 ו-17.1 מספר גלים בהתאמה, מה שמצביע על כך של-SRS יש רזולוציה ספקטרלית טובה יותר. ספקטרום DMSO SRS הושג בריכוזים של 0.1 ו-0.01%, בהם ניתן לפתור את השיא במספר הגלים 2913 בראשון, אך לא באחרון, מה שמצביע על כך שמגבלת הגילוי היא בין 0.1 ל-0.01% DMSO.ספקטרום המכוניות המוחזרות פאזה מראה כי ניתן לפתור בבירור את שיא מספר הגלים DMSO 2913 עבור 0.1% DMSO, אך לא את 0.01% המציין מגבלת זיהוי בין שני ריכוזים אלה. פרופילי עוצמת SRS ו-CARS של תא MIA PaCA-2 הראו כי אות ה-SRS נתן רזולוציה של 398.6 ננומטר, בעוד שאות CARS נתן רזולוציה טובה פי 1.2 של 330.3 ננומטר. תמונות ה-SRS וה-CARS מתאי MIA PaCa-2 במיקומי השהיה אופטיים שונים מציגות את האותות החזקים ביותר עם טיפות שומנים כנקודות בהירות עבור SRS, בעוד של-CARS יש ניגודים מופחתים בהרבה.עם זאת, תזוזה אדומה של 37 גלים במיקוד הספקטרלי שיפרה את ניגודי השומנים הן עבור SRS והן עבור CARS. ספקטרום ה-SRS מראה אות חזק בהרבה ב-2850 wavenumber עבור טיפות שומנים מאשר אברונים אחרים, בעוד שספקטרום ה-CARS מראה תזוזה אדומה קטנה. כדי לייעל את אות הפיזור הקוהרנטי של ראמאן, תחילה מצא את מוקד הדגימה, לאחר מכן כוונן את ההשהיה האופטית, ולבסוף, כוונן את המראות עד להשגת מקסימום.טכנולוגיות אחרות של משאבה-בדיקה, כגון ספיגה חולפת, משולבות מטבען בפלטפורמת CRS. טכנולוגיה זו חזקה מאוד למדידת קינטיקה של קליטה של אור חזק הקולע מולקולות שאינן פלואורסצנטיות. טכניקה זו מאפשרת לחוקרים לראות מולקולות קטנות באופן נטול תוויות עם פעילות גבוהה של תאים כימיים.הוא גם מאפשר לחוקרים לראות שינויים בחילוף החומרים של השומנים, בדינמיקה התוך-תאית ובהפצת התרופות.

Research

JoVE Journal

Chemistry

A Filter-based Surface Enhanced Raman Spectroscopic Assay for Rapid Detection of Chemical Contaminants

משטח מסנן מבוססי משופר ראמאן Assay ספקטרוסקופיות עבור איתור מהיר של מזהמים כימיים

We demonstrate a method to fabricate highly sensitive surface-enhanced Raman spectroscopic (SERS) substrates using a filter syringe system that can be ...

Preparation of Biopolymer Aerogels Using Green Solvents

הכנת Aerogels biopolymer בעזרת ממיסים גרין

Although the first reports on aerogels made by Kistler1 in the 1930s dealt with aerogels from both inorganic oxides (silica and others) and biopolymers ...

Measurement of Particle Size Distribution in Turbid Solutions by Dynamic Light Scattering Microscopy

מדידת הפצת החלקיקים גודל פתרונות דלוחים ידי Dynamic Light פיזור מיקרוסקופי

A protocol for measuring polydispersity of concentrated polymer solutions using dynamic light scattering is described. Dynamic light scattering is a ...

A Novel Technique for Raman Analysis of Highly Radioactive Samples Using Any Standard Micro-Raman Spectrometer

שיטה חדשנית עבור ראמאן ניתוח של דוגמאות רדיואקטיבי באמצעות כל ספקטרומטר מיקרו-ראמאן רגיל

A novel approach for the Raman measurement of nuclear materials is reported in this paper. It consists of the enclosure of the radioactive sample in a ...

Monitoring the Effects of Illumination on the Structure of Conjugated Polymer Gels Using Neutron Scattering

פיקוח על ההשפעות של תאורה על המבנה של פולימר מצומדת ג'לים באמצעות פיזור נייטרון

We demonstrate a protocol to effectively monitor the gelation process of a high concentration solution of conjugated polymer both in the presence and ...

Observation and Analysis of Blinking Surface-enhanced Raman Scattering

התבוננות וניתוח של מהבהב פיזור ראמאן השטח משופרת

From a single molecule at a silver nanoaggregate junction, blinking surface-enhanced Raman scattering (SERS) is observed. Here, a protocol is presented on ...

Application of Voltage in Dynamic Light Scattering Particle Size Analysis

יישום מתח בניתוח מידת החלקיקים של פיזור אור דינמי

Dynamic light scattering (DLS) is a common method for characterizing the size distribution of polymers, proteins, and other nano- and microparticles. ...

Ultrafast Time-resolved Near-IR Stimulated Raman Measurements of Functional &#960;-conjugate Systems

Ultrafast Time-resolved Near-IR Stimulated Raman Measurements of Functional ÃƒÂÃ¢â€šÂ¬-conjugate Systems

Ultrafast זמן-נפתר ליד IR גירוי מדידות ראמאן של פונקציונלי π-המשלים מערכות

Femtosecond time-resolved stimulated Raman spectroscopy is a promising method of observing the structural dynamics of short-lived transients with near ...

Neutron Crystallography Data Collection and Processing for Modelling Hydrogen Atoms in Protein Structures

נויטרונים קריסטלוגרפיה איסוף ועיבוד נתונים למידול אטומי מימן במבני חלבון

Neutron crystallography is a structural technique that allows determination of hydrogen atom positions within biological macromolecules, yielding ...

﻿Analyzing the Heterogeneous Performance of Single Nanoparticles with Electrochemical Methods

Tracking Electrochemistry on Single Nanoparticles with Surface-Enhanced Raman Scattering Spectroscopy and Microscopy

Tracking Electrochemistry on Single Nanoparticles with Surface-Enhanced Raman Scattering Spectroscopy and Microscopy (Video) | JoVE 

מעקב אחר אלקטרוכימיה על ננו-חלקיקים בודדים באמצעות ספקטרוסקופיית פיזור ראמאן משופרת פני השטח ומיקרוסקופ

Studying electrochemical reactions on single nanoparticles is important to understand the heterogeneous performance of individual nanoparticles. This ...