Name: phase diagram characterization using magnetic beads as liquid carriers
Uploaded: 2015-09-04T13:00:00.000+00:00
Duration: 12 min 37 s
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The authors acknowledge many useful discussions with M. Caggioni and support from Proctor and Gamble in the form of an internship for NAB.

장치 일회 사용 재료 1. 준비 <ol><li> 튜브의 제조 <ol><li> 15cm 세그먼트로 튜브 잘라. 튜빙은 1.6 mm, 내경 3.2 mm, 외경을 갖는다. </li><li> 꽉 튜브 세그먼트는 수직으로 테이프를 사용. 과량의 불소 용액을 수집하기 위해 튜브 아래에 종이 타월을 놓습니다. </li><li> 이 내측 벽에 전체 둘레에 접촉한다되도록, 주사기를 이용하여 각 튜브 세그먼트의 상단 개구부에 불소 수지 용액 100 ㎕를 주입한다. </li><li> 튜브 세그먼트 불소 용액을 과량을 제거하기 위해 1 시간 동안 자리에 정지 할 수 있습니다. </li><li> 밖으로 떨어지지 않았다 튜브의 바닥면에서 어떤 불소 용액을 청소합니다. 위치를 걸려에서 튜브를 제거하고 종이 타월 폐기하십시오. </li><li> 1 시간 동안 100 ℃에서 오븐에 놓고 튜브 세그먼트는 불소 수지 코팅 층을 어닐링. </li><li> 오븐에서 튜브 세그먼트를 제거합니다. 튜브 SEG로, 핀셋을 사용하여사항은 뜨겁습니다. </li></ol></li><li> 묽은 자성 비드 용액의 제조 <ol><li> 이월 부피와 질량 MB는도 2에 도시 된 관계에 의해 결정되는 바와 같이, 원하는 이월 량을 달성하는데 필요한 자석 비드 농도를 계산한다. 주 : 원래 MB 용액 용액 50ml에의 MB 1g을 갖는다. ~ 0.4 μL의 이월 량을 구하는 4 (MB 물 용액 :) 20 μL의 시험 챔버 부피를 고려하면, (6)의 비율로 증류수 원래 MB 용액을 희석. 다른 이월 볼륨이 요구되는 경우 희석 비율을 조정한다. </li><li> 마이크로 밸런스에 20 ml의 샘플 병을 놓습니다. 균형을 제로. </li><li> 마이크로 피펫을 사용하여 0.6 ml의 철수 후, 자성 비드 용액을 교반 용기. </li><li> 균형에 샘플 바이알에 피펫 솔루션을 분배. </li><li> 샘플 바이알에 증류수 0.4 mL로 분배. </li></ol></li><li> 형광 염료 Liquid 준비 <ol><li> 1 분 동안 솔루션을 텍싱하여 DI 물에 염료의 2 중량. %를 녹인다. </li></ol></li></ol> 형광 실험을위한 실험 설정 2. 준비 <ol><li> 튜브 장치의 제조. <ol><li> 튜브의 한쪽 끝에 여성 루어 잠금 커넥터를 삽입합니다. </li><li> 3 ml의 볼륨과 0.1 ml의 졸업이 루어 잠금 주사기에 튜브를 놓습니다. </li><li> 주사기 펌프에 주사기를 놓고 / 시간 2 ml의에서 이송 속도를 설정합니다. </li><li> 튜브로의 액체의 정확한 삽입을 위해, 자성 비드와 형광 염료를 함유하는 용액을 인출 주사기 펌프를 사용한다. </li><li> 주사기 펌프 철수를 사용하여 튜브에 자기 비드 용액 20 μl를 삽입합니다. 이 액체 세그먼트는 테스트 챔버 (시험 챔버 부피가 실험에 따라 다를 수 있음)로 지칭된다. 1 분 동안 자기 비드 용액으로 용기 와동 다음 중 손으로 교반<html> 금단 사이클 균일 MB 분산액을 형성한다. </li><li> 시험 챔버 액체의 삽입이 체결 된 후, 튜브에 공기를 6 μL를 철회. 공기의 체적이 나중에 액체 두 세그먼트 사이에 밸브를 형성 할 것이다. </li><li> 에어 갭의 삽입이 완료된 후, 형광 염료로 출금 액 180 μl를 시작한다. 이 세그먼트는 액체 저장조로 지칭된다. 저수지 볼륨은 실험에 따라 달라질 수 있습니다. 큰 저장 볼륨은 염료 농도의 변화를 최소화하는 것이 유익하다. </li><li> 관의 타단 상에 제 암형 루어 락 커넥터를 배치했다. </li><li> 주사기에서 튜브 장치를 제거합니다. </li><li> 장치의 양쪽 끝 루어 잠금 캡을 놓습니다. </li></ol></li><li> 형광 실험에 대한 광학 설정 <ol><li> 거꾸로 현미경에 연결된 모든 구성 요소를 켭니다. </li><li> 컴퓨터를 켜고 현미경 이미징 소프트웨어를 엽니 다. </li></ol></li></ol>형광 실험에 대한 &quot;&gt; 3. 실험 절차 <ol><li> 거꾸로 현미경을 사용하여 시험 챔버 및 저수지의 초기 형광 강도 측정을 가져 가라. 샘플의 형광을 분석 할 때, 초점은 튜브 내의 액체 세그먼트 (두 X 및 Y 방향) 중앙 위치에 있음을 보장한다. 데이터를 스프레드 시트에 기록 측정. </li><li> 자석 구슬 모두가 시험 챔버의 한 영역으로 분리되도록 큐브 자석의 맨 위에 장치를 놓습니다. 자석 (~ 10 초)의 맨 위에 장치를 이동하여 저수지에 구슬을 전송합니다. 1 인치 네오디뮴 큐브 자석은 45.6 kg의 풀 힘으로 등급 N48입니다. </li><li> 자성 비드 클러스터가 에어 갭을 통해 저장조로 이송되면, 자석의 상단 위에 소자를 배치하고, 클러스터 내에서 포획되는 액체를 분리하도록 회전하여 자성 비드를 교반한다. 저수지의 균질화가 될 때까지 자석 구슬의 교반을 계속완료 (~ 30 ~ 45 초). </li><li> 자석 저수지에서 자기 구슬 모두가 하나의 영역으로 분리되도록의 맨 위에 장치를 놓습니다. 시험 챔버에 다시 자기 비드 클러스터를 전송합니다. </li><li> 클러스터가 시험 챔버에 도달하면, 자석의 상단 위에 위치시키고 장치 내의 포획 형광 액체를 방출하도록 회전하여 자성 비드를 교반한다. 시험 챔버의 균질화가 (~ 30-45 초)에 완료 될 때까지 자성 비드의 교반을 계속한다. </li><li> 도립 현미경을 사용하여 시험 챔버와 두 저장조의 형광 강도 측정을 수행. 데이터를 스프레드 시트에 기록 측정. </li><li> 두 액체 세그먼트가 비슷한 형광 강도 (~ 100 사이클)에 수렴 할 때까지 단계 3.2-3.6이 반복된다. </li></ol> 형광 데이터 4. 수치 해석 <ol><li> 형광 강도 데이터를 스프레드 시트에 저장으로, MATLAB을 사용하여 수치 해석을 수행한다. </li><li> Deriv전자 방정식은 저장조 및 시험실 양쪽에서 형광 강도의 이론 값을 산출한다. MATLAB 스크립트 파일에 대한 다음 방정식을 통합 : I는 형광 강도 (AU)이고, V는 체적 (μL)이고, n은 전송의 수이고, R은 T는 시험 챔버이고, C는 이월이며, 저수지이다. </li><li> MATLAB은, 플롯을 생성하고 모든 실험에 대한 이월 볼륨을 결정하기 위해 분석 사용. 도 2를 생성하기 위하여이 데이터를 사용한다. </li></ol> 계면 활성제 실험을위한 실험 설정 5. 준비 <ol><li> 튜브 장치의 제조. <ol><li> 튜브의 한쪽 끝에 여성 루어 잠금을 삽입합니다. </li><li> 루어 잠금 주사기에 튜브를 놓습니다. </li><li> 주사기 펌프에 주사기를 놓고 / 시간 2 ml의에서 이송 속도를 설정합니다. </li><li> 튜브로의 액체의 정확한 삽입을 위해, 자성 비드와 SU 함유 용액을 인출 주사기 펌프를 사용하여rfactant. </li><li> 주사기 펌프 철수를 사용하여 튜브에 20 μL 자기 비드 솔루션을 삽입합니다. 이 액체 세그먼트는 테스트 챔버 (시험 챔버 부피가 실험에 따라 다를 수 있음)로 지칭된다. MB 균일 한 분산액을 형성하기 위해 철회주기 동안 손으로 마그네틱 비드 용액을 교반 용기. </li><li> 시험 챔버 액체의 삽입이 체결 된 후, 튜브에 공기를 6 μL를 철회. 공기의 체적이 나중에 에어 갭이라고한다. </li><li> 에어 갭의 삽입이 완료된 후, 출금 순수한 C12E5 활성제의 180 μl를 시작한다. 이것은 나중에 저장조로 지칭 될 것이다. </li></ol></li><li> 계면 활성제 실험 광학 설정. <ol><li> 자석 구슬 테스트 챔버는 스테레오 현미경으로 초점이되도록 배관 장치 주사기 펌프를 이동합니다. </li><li> LED 광원 위에 편광 필름의 시트를 놓습니다. 에 부착 된 튜브 아래에 LED 광원을 밀어주사기 펌프. </li><li> 테이프를 사용하여 스테레오 현미경의 렌즈에 다른 편광 필름을 부착합니다. 2 장의 편광 필름은 서로 상쇄 90도를 가지고 있는지 확인하십시오. </li><li> 스테레오 현미경에 CCD (전하 결합 소자) 카메라를 탑재합니다. 카메라를 컴퓨터에 연결하고 이미징 소프트웨어를 엽니 다. </li></ol></li></ol> 계면 활성제 실험 6. 실험 절차 <ol><li> 자석이 스탠드에 장착되는 동안 시험 챔버 옆에 큐브 자석을 놓습니다. </li><li> 자성 비드가 클러스터를 형성하면, 자성 비드 클러스터가 에어 갭에 걸쳐, 그리고 계면 활성제를 저류 챔버 내로, 시험 챔버로부터 이동되도록 2 ㎖ / hr의 공급 속도로 튜브에 액체를 펌핑하기. </li><li> 자성 비드 클러스터가 저장 챔버의 중간 점에 도달하면, 주사기 펌프에 펌프를 멈춘다. </li><li> 자성 비드를 분리 할 수​​ 있도록, 관으로부터 떨어져 큐브 자석 이동ND 자성 비드 클러스터에 포집 된 액체의 확산 시간을 감소시킨다. </li><li> 여러 단계를 통해 H 2 O / C12E5 혼합물주기를 관찰하기 위해 컴퓨터 화면을보세요. </li><li> 액체의 확산 및 위상 변화가 완료되면 자성 비드가 클러스터로 형성하고 있으므로, 리저버로 다시 이전 대상에 자석을 배치했다. </li><li> 주사기 펌프를 이용하여 자성 비드 클러스터가 에어 갭을 가로 질러, 계면 활성제의 저장소로부터 옮기고,되도록 액체를 인출 다시 H 2 O 시험 챔버로. </li><li> 자성 비드 클러스터가 시험 챔버의 중간 점에 도달하면, 주사기 펌프에 펌프를 멈춘다. </li><li> 멀리 튜브에서 큐브 자석을 이동합니다. 이렇게 자성 비드를 분리 할 수​​있게되며, 자성 비드 클러스터에 포집 된 액체의 확산 시간을 줄일 수 있도록한다. </li><li> 여러 단계를 통해 H 2 O / C12E5 혼합물주기를 관찰하기 위해 컴퓨터 화면을보세요. </lI&gt; <li> 액체의 확산 및 위상 변화가 완료되면 자성 비드가 클러스터로 형성하고 있으므로, 시험 챔버에 의하여 그 이전의 목적지로 다시 자석을 배치했다. </li><li> 시험 챔버는 상 변화가 표시 될 때까지 반복 6.2-6.11 단계를 반복합니다. </li></ol>

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The authors have no competing financial interests.

상태도 조사위한 일반적인 기술들은, 상이한 조성 및 비율과 다중 샘플 준비 및 긴 과정과 물질의 상당한 양을 발생 열역학적 평형에 도달 할 필요가있다. 몇 가지 문제가 평면 모세관 및 적외선 분석 방법을 사용하여 (전송 확산 계면) DIT 방법에 의해 해결 될 수 있지만, 그들 중 어느 것도 저렴한 투자 모든 과제를 해결할 수 없다. 이 마이크로 유체 &quot;랩 - 인 - 튜브&quot;접?...

직경이 1㎛ 정도의 자성 비드 (MB들)은 특히 생물 의학 장치에, 미세 유체 기반 애플리케이션에서 매우 자주 1,2 사용되고있다. 이러한 장치에서, 매크로 블럭은 몇 가지 이름을, 휴대 및 핵산 분리, 조영제, 및 약물 전달 등의 기능을 제공하고있다. 외부 (자기장) 제어 및 액적 기반의 미세 유체의 조합은 작은 볼륨 (&lt;100 NL)를 사용하여 면역의 3 컨트롤을 가능하게했다. 액체가 4를 처리하는 데 사용하는 경우 매크로 블럭은 약속을 보여 주었다. 이 방법은 공기 밸브에 의해 분리 튜브 내의 액체 세그먼트 사이의 생체 분자를 수송하는 MB들을 사용한다. 이 방법은 과거에 보이는 다른 더 복잡한 랩 - 온 - 칩 디바이스처럼 강력하지 않지만 훨씬 간단하고 액체의 마이크로 리터 크기의 볼륨을 처리하는 기능을 제공 않는다. 유사한 접근 방식은 최근 Haselton의 그룹에 의해 5보고 및 생물 의학에 적용되었습니다분석. 이 장치의 가장 중요한 특징 중 하나는, 표면 장력 제어 공기 밸브에 의해 제공 액체 세그먼트를 분리한다. MB들에 연결된 마이크로 리터의 액체 부피는 외부에서인가 된 자계를 이용하여 액체의 세그먼트 사이의 에어 갭을 통해 수송된다. 외부 자기장의 영향 아래 (1.9 μm의 평균 직경에서 ~ 0.4-7 μm의)에서 미세 입자의 매크로 블럭은 내부의 액체 트랩 미세 다공성 클러스터를 만들 수 있습니다. 이 액체 포획의 강도는 다음 하나의 저장소로부터 MB들을 운반 할 때, 표면 장력의 힘을 견디기에 충분하다. 대부분의 접근은 단지 액체 (6) 내에 포함 된 (생체 등)을 특정 분자의 수송을 원하는대로 일반적으로,이 효과는 바람직하지 않다. 그러나, 우리의 연구에서 볼 수있는 바와 같이,이 효과는 장치의 양 측면에 이용 될 수있다. 우리는이 &#39;실험실에서 튜브를 활용 한이진 재료 시스템에서 상태도를 분석하기위한,도 1에 개략적으로 도시 &#39;접근법. 이 풍부한을 제공하기 때문에 널리 등 특히 의약품, 식품, 화장품, 산업용 애플리케이션에서 사용되는 한 계면 활성제 C12E5는, 특성의 주요 초점으로 선정되어, H 2 O / C12E5 이진 시스템은 조사 하였다 단계의 세트 탐험. 우리는이 화학 물질 혼합물, 특정 농도 7-9에서 액정 상에 즉 전환 하나의 특정 측면에 초점을 맞추고있다. 이 전환은 쉽게 위상 경계를 강조하기 위해 광학 현미경 연구에 편광판을 통합하여 우리의 장치에서 관찰된다. 상태도를 매핑 할 수 있다는 것은 위상 전이 (10)와 관련 동역학을 이해하기 위해 연구의 중요 분야이다. 정확하게 용제와 계면 활성제의 상호 작용을 결정하는 능력ND 다른 구성 요소로 인해 복잡성과 여러 가지 단계 (11)에 매우 중요하다. 많은 다른 기술은 이전에 위상 변화를 특성화하는데 사용되어왔다. 종래의 방법은 각각 다른 농도로 이루어진 그들을 긴 처리 시간 및 샘플 볼륨 높은 금액 요구하는 평형 수 많은 샘플을 포함한다. 그 후, 샘플은 전형적으로 계면 활성제 조성물 (12, 13)의 고 해상도를 제공 계면 확산 수송 (DIT), 광학 방법에 의해 분석된다. 우리가 활용 한 방법과 유사하게, DIT 방법은 별개의 이미지 경계 상에 편광 된 광을 사용한다.

<table><tbody><tr><td>AccuBead</td><td>Bioneer Inc.</td><td>TS-1010-1</td><td>Magnetic beads</td></tr><tr><td>C12E5 Surfactant</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>76437</td><td></td></tr><tr><td>Thermo Scientific Nalgene 890</td><td>Fisher Scientific</td><td>14176178</td><td></td></tr><tr><td>Cube Magnet</td><td>Apex Magnets</td><td>M1CU</td><td></td></tr><tr><td>Polarizer Film</td><td>Edmund Optics</td><td>38-493</td><td></td></tr><tr><td>Teflon AF</td><td>Dupont</td><td>400s1-100-1</td><td>Fluoropolymer solution</td></tr><tr><td>Keyacid Red Dye</td><td>Keystone</td><td>601-001-49</td><td>Fluorescent dye</td></tr><tr><td>Luer-Lock</td><td>Cole-Parmer</td><td>T-45502-12</td><td>Female</td></tr><tr><td>Luer-Lock</td><td>Cole-Parmer</td><td>T-45502-56</td><td>Male</td></tr><tr><td>Syringe</td><td>Fisher Scientific</td><td>14-823-435</td><td>3 ml</td></tr><tr><td>Syringe Pump</td><td>Stoelting</td><td>53130</td><td></td></tr><tr><td>Stereo Microscope</td><td>Nikon</td><td>SMZ-2T</td><td></td></tr><tr><td>Inverted Microscope</td><td>Nikon</td><td>Eclipse Ti-U</td><td>The filter cube used had an excitation wavelength range from 540-580 nm and a dichroic mirror at 585 nm, allowing for photoemission ranging from 593-668 nm.</td></tr><tr><td>Balance</td><td>Denver Instruments&amp;nbsp;</td><td>PI-225D</td><td></td></tr><tr><td>Microscope-Mounted Camera</td><td>Motic</td><td>5000</td><td></td></tr></tbody></table>

phase diagram characterization using magnetic beads as liquid carriers

1.9 μm의 평균 직경 ~와 자성 비드는 그 액체 세그먼트들의 위상 변화를 조사 할 목적으로 연속적인 액체 튜브 세그먼트 사이의 액체 ㎕의 부피를 수송하기 위해 사용되었다. 자성 비드는 외부 비드 인접한 액체 세그먼트 사이 에어 밸브를 해소 할 수 있도록 자석을 사용하여 제어 하였다. 소수성 코팅은 두 세그먼트 사이의 액체 분리를 향상시키기 위해 관의 내면에 도포 하였다. 인가 된 자계는 이월 량이라 클러스터 내에 특정 량의 액체를 포착, 자성 비드의 집합체 클러스터 형성. 형광 염료는 인접한 액체 세그먼트 형광 강도 변화를 액체 전달, 일련이어서, 하나의 액체 부분에 첨가 하였다. 측정 된 형광 강도 변화의 수치 분석에 기초하여, 자성 비드의 질량 당 이월 볼륨이 밝혀졌다~ 2-3 μL / mg을합니다. 액체의 소량이 랩 - 인 - 튜브 접근 장치의 타당성을 향상 몇 백 마이크로 리터의 비교적 작은 액체 세그먼트의 이용을 허용했다. 액량 작은 조성 변동을 적용이 기술은, 물 및 계면 활성제 C12E5 (펜타 에틸렌 글리콜 모노 도데 실 에테르) 사이의 이진 위상도를 분석하는 종래의 방법보다 더 작은 샘플 볼륨으로 빠르게 분석 선도에 적용 하였다.

자성 비드 질량의 함수로서, 수치 해석, 평균 액체 이월 볼륨 MATLAB 함께 자성 비드와 액체 μL 부피 량을 이송하기위한 랩 - 인 - 튜브 방식을 사용하여, (도 2)를 발견 하였다. 자석 구슬의 높은 질량은 2-3 μL / mg의 속도에서 더 높은 이월 볼륨을 제공합니다. 실험 장치 (도 1) H 2 O / C12E5 이진 시스템 내의 위상 변화를 관찰 하였다. H 2 O / C12E5 시스템은도 ...

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Phase Diagram Characterization Using Magnetic Beads as Liquid Carriers

Here, we present a protocol to investigate multi-component phase diagrams using externally controlled magnetic beads as liquid carriers in a lab-in-tube approach. This approach can aid in applications that seek to gather further information on phase change in complex liquid systems.

단계도 특성 액체 캐리어로 자기 구슬을 사용하여

Magnetic beads with ~1.9 &#181;m average diameter were used to transport microliter volumes of liquids between contiguous liquid segments with a tube for ...

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Universidad de Cartagena UDEC

Research

JoVE Journal

Engineering

12.2K 조회수.  University of Cincinnati. Here, we present a protocol to investigate multi-component phase diagrams using externally controlled magnetic beads as liquid carriers in a lab-in-tube approach. This approach can aid in applications that seek to gather further information on phase change in complex liquid systems.

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Sputter Growth and Characterization of Metamagnetic B2-ordered FeRh Epilayers

Chemically ordered alloys are useful in a variety of magnetic nanotechnologies. They are most conveniently prepared at an industrial scale using sputtering techniques. Here we describe a method for preparing epitaxial thin films of B2-ordered FeRh by sputter deposition onto single crystal MgO substrates. Deposition at a slow rate onto a heated substrate allows time for the adatoms to both settle into a lattice with a well-defined epitaxial relationship with the substrate and also to find their proper places in the Fe and Rh sublattices of the B2 structure. The structure is conveniently characterized with X-ray reflectometry and diffraction and can be visualised directly using transmission electron micrograph cross-sections. B2-ordered FeRh exhibits an unusual metamagnetic phase transition: the ground state is antiferromagnetic but the alloy transforms into a ferromagnet on heating with a typical transition temperature of about 380 K. This is accompanied by a 1% volume expansion of the unit cell: isotropic in bulk, but laterally clamped in an epilayer. The presence of the antiferromagnetic ground state and the associated first order phase transition is very sensitive to the correct equiatomic stoichiometry and proper B2 ordering, and so is a convenient means to demonstrate the quality of the layers that can be deposited with this approach. We also give some examples of the various techniques by which the change in phase can be detected.

A method to prepare epitaxial layers of ordered alloys by sputtering is described. The B2-ordered FeRh compound is used as an example, as it displays a metamagnetic transition that depends sensitively on the degree of chemical order and the exact composition of the alloy.

Metamagnetic B2-주문 FeRh 에피 층의 스퍼터 성장과 특성

Chemically ordered alloys are useful in a variety of magnetic nanotechnologies. They are most conveniently prepared at an industrial scale using ...

연구

공학

Frequency Mixing Magnetic Detection Scanner for Imaging Magnetic Particles in Planar Samples

The setup of a planar Frequency Mixing Magnetic Detection (p-FMMD) scanner for performing Magnetic Particles Imaging (MPI) of flat samples is presented. It consists of two magnetic measurement heads on both sides of the sample mounted on the legs of a u-shaped support. The sample is locally exposed to a magnetic excitation field consisting of two distinct frequencies, a stronger component at about 77 kHz and a weaker field at 61 Hz. The nonlinear magnetization characteristics of superparamagnetic particles give rise to the generation of intermodulation products. A selected sum-frequency component of the high and low frequency magnetic field incident on the magnetically nonlinear particles is recorded by a demodulation electronics. In contrast to a conventional MPI scanner, p-FMMD does not require the application of a strong magnetic field to the whole sample because mixing of the two frequencies occurs locally. Thus, the lateral dimensions of the sample are just limited by the scanning range and the supports. However, the sample height determines the spatial resolution. In the current setup it is limited to 2 mm. As examples, we present two 20 mm &#215; 25 mm p-FMMD images acquired from samples with 1 &#181;m diameter maghemite particles in silanol matrix and with 50 nm magnetite particles in aminosilane matrix. The results show that the novel MPI scanner can be applied for analysis of thin biological samples and for medical diagnostic purposes.

A scanner for imaging magnetic particles in planar samples was developed using the planar frequency mixing magnetic detection technique. The magnetic intermodulation product response from the nonlinear nonhysteretic magnetization of the particles is recorded upon a two-frequency excitation. It can be used to take 2D images of thin biological samples.

평면 샘플에 자석 입자 이미징에 대한 자기 인식 스캐너를 혼합 주파수

The setup of a planar Frequency Mixing Magnetic Detection (p-FMMD) scanner for performing Magnetic Particles Imaging (MPI) of flat samples is presented. ...

Phase Behavior of Charged Vesicles Under Symmetric and Asymmetric Solution Conditions Monitored with Fluorescence Microscopy

Phase-separated giant unilamellar vesicles (GUVs) exhibiting coexisting liquid-ordered and liquid-disordered domains are a common biophysical tool to investigate the lipid raft hypothesis. Numerous studies, however, neglect the impact of physiological solution conditions. On that account, the current work presents the effect of high-salinity buffer and trans-membrane solution asymmetry on liquid-liquid phase separation in charged GUVs grown from dioleylphosphatidylglycerol, egg sphingomyelin, and cholesterol. The effects were studied under isothermal and varying temperature conditions.
We describe equipment and experimental strategies applicable for monitoring the stability of coexisting liquid domains in charged vesicles under symmetric and asymmetric high-salinity solution conditions. This includes an approach to prepare charged multicomponent GUVs in high-salinity buffer at high temperatures. The protocol entails the option to perform a partial exchange of the external solution by a simple dilution step while minimizing the vesicle dilution. An alternative approach is presented utilizing a microfluidic device that allows for a complete external solution exchange. The solution effects on phase separation were also studied under varying temperatures. To this end, we present the basic design and utility of an in-house built temperature control chamber. Furthermore, we reflect on the assessment of the GUV phase state, pitfalls associated with it and how to circumvent them.

Experiments on phase separated giant unilamellar vesicles (GUVs) frequently neglect physiological solution conditions. This work presents approaches to study the effect of high-salinity buffer on liquid-liquid phase separation in charged multicomponent GUVs as a function of trans-membrane solution asymmetry and temperature.

형광 현미경 검사 법으로 모니터링 하는 대칭 및 비대칭 솔루션 조건에서 충전된 Vesicles의 위상 동작

Phase-separated giant unilamellar vesicles (GUVs) exhibiting coexisting liquid-ordered and liquid-disordered domains are a common biophysical tool to ...

화학

Fabrication Procedures and Birefringence Measurements for Designing Magnetically Responsive Lanthanide Ion Chelating Phospholipid Assemblies

Bicelles are tunable disk-like polymolecular assemblies formed from a large variety of lipid mixtures. Applications range from membrane protein structural studies by nuclear magnetic resonance (NMR) to nanotechnological developments including the formation of optically active and magnetically switchable gels. Such technologies require high control of the assembly size, magnetic response and thermal resistance. Mixtures of 1,2-dimyristoyl-sn-glycero-3-phosphocholine (DMPC) and its lanthanide ion (Ln3+) chelating phospholipid conjugate, 1,2-dimyristoyl-sn-glycero-3-phospho-ethanolamine-diethylene triaminepentaacetate (DMPE-DTPA), assemble into highly magnetically responsive assemblies such as DMPC/DMPE-DTPA/Ln3+ (molar ratio 4:1:1) bicelles. Introduction of cholesterol (Chol-OH) and steroid derivatives in the bilayer results in another set of assemblies offering unique physico-chemical properties. For a given lipid composition, the magnetic alignability is proportional to the bicelle size. The complexation of Ln3+ results in unprecedented magnetic responses in terms of both magnitude and alignment direction. The thermo-reversible collapse of the disk-like structures into vesicles upon heating allows tailoring of the assemblies&#39; dimensions by extrusion through membrane filters with defined pore sizes. The magnetically alignable bicelles are regenerated by cooling to 5 &#176;C, resulting in assembly dimensions defined by the vesicle precursors. Herein, this fabrication procedure is explained and the magnetic alignability of the assemblies is quantified by birefringence measurements under a 5.5 T magnetic field. The birefringence signal, originating from the phospholipid bilayer, further enables monitoring of polymolecular changes occurring in the bilayer. This simple technique is complementary to NMR experiments that are commonly employed to characterize bicelles.

Fabrication procedures for highly magnetically responsive lanthanide ion chelating polymolecular assemblies are presented. The magnetic response is dictated by the assembly size, which is tailored by extrusion through nanopore membranes. The assemblies&#39; magnetic alignability and temperature-induced structural changes are monitored by birefringence measurements, a complimentary technique to nuclear magnetic resonance and small angle neutron scattering.

제작 절차 및 복굴절 측정 자석으로 응답 란타넘족 이온 킬레이트 화 인지질 어셈블리 설계에 대 한

Bicelles are tunable disk-like polymolecular assemblies formed from a large variety of lipid mixtures. Applications range from membrane protein structural ...

Methods of Ex Situ and In Situ Investigations of Structural Transformations: The Case of Crystallization of Metallic Glasses

We demonstrate the use of two nuclear-based analytical methods that can follow the modifications of microstructural arrangement of iron-based metallic glasses (MGs). Despite their amorphous nature, the identification of hyperfine interactions unveils faint structural modifications. For this purpose, we have employed two techniques that utilize nuclear resonance among nuclear levels of a stable 57Fe isotope, namely M&#246;ssbauer spectrometry and nuclear forward scattering (NFS) of synchrotron radiation. The effects of heat treatment upon (Fe2.85Co1)77Mo8Cu1B14 MG are discussed using the results of ex situ and in situ experiments, respectively. As both methods are sensitive to hyperfine interactions, information on structural arrangement as well as on magnetic microstructure is readily available. M&#246;ssbauer spectrometry performed ex situ describes how the structural arrangement and magnetic microstructure appears at room temperature after the annealing under certain conditions (temperature, time), and thus this technique inspects steady states. On the other hand, NFS data are recorded in situ during dynamically changing temperature and NFS examines transient states. The use of both techniques provides complementary information. In general, they can be applied to any suitable system in which it is important to know its steady state but also transient states.

Methods of Ex Situ and In Situ Investigations of Structural Transformations: The Case of Crystallization of Metallic Glasses

Here, we present a protocol to describe ex situ and in situ investigations of structural transformations in metallic glasses. We employed nuclear-based analytical methods which inspect hyperfine interactions. We demonstrate the applicability of M&#246;ssbauer spectrometry and nuclear forward scattering of synchrotron radiation during temperature-driven experiments.

전 Situ 수사 현장에서 구조 변환 방법: 금속 유리의 결정 화의 경우

We demonstrate the use of two nuclear-based analytical methods that can follow the modifications of microstructural arrangement of iron-based metallic ...

Measuring Magnetically-Tuned Ferroelectric Polarization in Liquid Crystals

Materials showing coupling phenomena between magnetism and (ferro)electricity, i.e., magnetoelectric effects, have attracted a great deal of attention due to their potential applications for future device technologies such as sensors and storage. However, conventional approaches, which usually utilize materials containing magnetic metal ions (or radicals), have a major problem: only a few materials have been found to show the coupling phenomena at room temperature. Recently, we proposed a new approach to achieve room-temperature magnetoelectrics. In contrast to conventional approaches, our alternative proposal focuses on a completely different material, a &#34;liquid crystal&#34;, free from magnetic metal ions. In such liquid crystals, a magnetic field can be utilized to control the orientational state of constituent molecules and the corresponding electric polarization through magnetic anisotropy of the molecules; it is an unprecedented mechanism of the magnetoelectric effect. In this context, this paper provides a protocol to measure ferroelectric properties induced by a magnetic field, that is, the direct magnetoelectric effect, in a liquid crystal. With the method detailed here, we successfully detected magnetically-tuned electric polarization in the chiral smectic C phase of a liquid crystal at room temperature. Taken together with the flexibility of constituent molecules, which directly affects the magnetoelectric responses, the introduced method will serve to allow liquid crystal cells to acquire more functions as room-temperature magnetoelectrics and associated optical materials.

In this report, we present a protocol to examine direct magnetoelectric effects, i.e., induction of ferroelectric polarization by applying magnetic fields, in liquid crystals. This protocol provides a unique approach, supported by the softness of liquid crystals, to achieve room-temperature magnetoelectrics.

액정에 자석으로 조정 Ferroelectric 편광 측정

Materials showing coupling phenomena between magnetism and (ferro)electricity, i.e., magnetoelectric effects, have attracted a great deal of attention due ...

Stable Aqueous Suspensions of Manganese Ferrite Clusters with Tunable Nanoscale Dimension and Composition

Manganese ferrite clusters (MFCs) are spherical assemblies of tens to hundreds of primary nanocrystals whose magnetic properties are valuable in diverse applications. Here we describe how to form these materials in a hydrothermal process that permits the independent control of product cluster size (from 30 to 120 nm) and manganese content of the resulting material. Parameters such as the total amount of water added to the alcoholic reaction media and the ratio of manganese to iron precursor are important factors in achieving multiple types of MFC nanoscale products. A fast purification method uses magnetic separation to recover the materials making production of grams of magnetic nanomaterials quite efficient. We overcome the challenge of magnetic nanomaterial aggregation by applying highly charged sulfonate polymers to the surface of these nanomaterials yielding colloidally stable MFCs that remain non-aggregating even in highly saline environments. These non-aggregating, uniform, and tunable materials are excellent prospective materials for biomedical and environmental applications.

We report a one-pot hydrothermal synthesis of manganese ferrite clusters (MFCs) that offers independent control over material dimension and composition. Magnetic separation allows rapid purification while surface functionalization using sulfonated polymers ensures the materials are non-aggregating in biologically relevant medium. The resulting products are well positioned for biomedical applications.

튜블 가능한 나노 스케일 치수 및 구성망간 페릿 클러스터의 안정적인 수성 현탁액

Manganese ferrite clusters (MFCs) are spherical assemblies of tens to hundreds of primary nanocrystals whose magnetic properties are valuable in diverse ...

Redox-Active MOF의 자기 측정 특성 분석 Solid-State Electrochemistry

Magnetometric Characterization of Intermediates in the Solid-State Electrochemistry of Redox-Active Metal-Organic Frameworks

Electrochemical energy storage has been a widely discussed application of redox-active metal-organic frameworks (MOFs) in the past 5 years. Although MOFs show outstanding performance in terms of gravimetric or areal capacitance and cyclic stability, unfortunately their electrochemical mechanisms are not well understood in most cases. Traditional spectroscopic techniques, such as X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and X-ray absorption fine structure (XAFS), have only provided vague and qualitative information about valence changes of certain elements, and the mechanisms proposed based on such information are often highly disputable. In this article, we report a series of standardized methods, including the fabrication of solid-state electrochemical cells, electrochemistry measurements, the disassembly of cells, the collection of MOF electrochemical intermediates, and physical measurements of the intermediates under the protection of inert gases. By using these methods for quantitatively clarifying the electronic and spin state evolution within a single electrochemical step of redox-active MOFs, one can provide clear insight into the nature of electrochemical energy storage mechanisms not only for MOFs, but also for all other materials with strongly correlated electronic structures.

저자 스포트라이트: Magnetometric Characterization of Intermediates in the Solid-State Electrochemistry of Redox-Active Metal-Organic Frameworks  

Ex situ magnetic surveys can directly provide bulk and local information on a magnetic electrode to reveal its charge storage mechanism step by step. Herein, electron spin resonance (ESR) and magnetic susceptibility are demonstrated to monitor the evaluation of paramagnetic species and their concentration in a redox-active metal-organic framework (MOF).

산화 환원 활성 금속-유기 프레임워크의 고체 전기화학에서 중간체의 자기 측정 특성 분석

Electrochemical energy storage has been a widely discussed application of redox-active metal-organic frameworks (MOFs) in the past 5 years. Although MOFs ...

단계도 특성 액체 캐리어로 자기 구슬을 사용하여

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전 Situ 수사 현장에서 구조 변환 방법: 금속 유리의 결정 화의 경우

액정에 자석으로 조정 Ferroelectric 편광 측정

튜블 가능한 나노 스케일 치수 및 구성망간 페릿 클러스터의 안정적인 수성 현탁액

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