The authors would like to acknowledge Caitlin Kowalewski for aiding in the editing and formatting of this publication.

1. 슐 리렌 사진 <ol><li> 테스트 지역의 설립 참고 : 시험 영역은 직접 거울 앞에 존재한다. <ol><li> 거울을지지하기에 충분히 큰 링 스탠드 클램프 구형 오목 면경 (직경 150mm, 초점 길이 1,500mm)을 조인다. 바닥에 수직으로 서 링에 미러 링 스탠드 클램프를 연결합니다. 현재의 연구는 3 피트 링 스탠드를 사용하지만, 임의의 높이로는, 소스보기 창에서 미러를 중심 수있을만큼 높이로 사용될 수있다. </li><li> 질량 분석기 소스의 측면에 링 스탠드와 거울을 배치합니다. 소스로서, 상기 미러에 평행 한면을하고, 같은 높이. </li><li> 그 중심이 질량 분석의 중심 소스 영역과 정렬되도록 미러를 배치. 악기의 일부 중복이 발생합니다. </li></ol></li><li> 컷오프, 카메라 및 광원 <ol><li> 절단 <ol><li> 삼각대의 상단에 금속판을 부착합니다. 플레이트는 면도날 광원을 모두 보유하는 플랫폼 역할을합니다. 면도날은 슐 리렌 사진에서 &quot;차단&quot;으로 알려진 역할을합니다. </li><li> 날카로운 에지가 수직이되도록 자석을 이용하여 금속판 면도날 첨부. </li><li> 거울, 3,000mm의 두 배 초점 거리에있는 거울에 맞춰 삼각대를 놓습니다. 미러로부터 반사 된 광의 경로에 직교하는 면도날 정렬. </li><li> 면도날의 날카로운 모서리가 약 거울의 중심과 정렬되도록 수동으로 삼각대의 높이를 조정합니다. 참고 : 미세 조정 후에 발생합니다. </li></ol></li><li> 카메라 <ol><li> 별도의 삼각대에 300mm의 망원 렌즈 디지털 카메라를 탑재합니다. </li><li> (전체 줌에서) 렌즈 뒤에 같은 평에 4cm 직접 그래서 카메라의 위치를면도날로 GHT. 이 때 렌즈 캡을 제거하지 마십시오. </li></ol></li><li> 옵션 모니터 <ol><li> 쉽게 실시간 슐 리렌 현상을 확인하기 위해 컴퓨터 모니터 또는 TV 카메라의 영상 출력을 연결한다. 참고 :이 추천하는 과정입니다. 이 절차를 사용하는 카메라의 종류에 따라 달라질 수있다. </li></ol></li><li> 핀홀 광원 <ol><li> 표지의 중심에 미세 구멍 (직경 약 0.6 mm)을 뚫는다 (이 경우에, 바이알을 캡 플래쉬 동일한 직경을 사용 하였다) 부착 될 수있는 / 광원에 녹화. 덮개가 완전히 손전등 렌즈를 커버하기에 충분한 직경을 가지고 있는지 확인하십시오. </li><li> 호일 테이프를 사용하여 손전등을 LED 200 루멘을 통해 커버를 부착합니다. 참고 : 손전등 따뜻한 얻을 것이다 고온 테이프를 권장합니다. </li></ol></li><li> 광원의 위치 <ol><li> 먼저 라를 사용SER 포인터 광원의 적절한 포지셔닝을 보장하기 위해 미러, 면도날, 그리고 카메라와 광원을 정렬한다. </li><li> 면도날 옆에 금속 접시에 레이저 포인터를 놓습니다. </li><li> 빔은 거울의 중심을 타격되도록 수동으로 레이저 포인터를 이동합니다. 빔의 약 절반이 차단되도록 상기 반사 된 빔이 면도날 직교 교차되도록 필요한 조정한다. </li><li> 수동 빔 정렬이 1.2.5.3으로 달성되지 않은 경우 면도날에 직접 레이저 포인터 빔을 목표로하는 거울의 위치를​​ 조정합니다. 주의! 레이저 포인터 또는 반사 된 광선을 직접 보지 마십시오. </li><li> 카메라에 렌즈 캡을 유지하면서 레이저 빔이 렌즈의 중앙에 있는지 확인. </li><li> 모든 것이 정렬하는 동안 적용 손전등 레이저 포인터를 교체합니다. 손전등은 레이저 포인터와 같은 방향에 있는지 확인하십시오. </li><li> 손전등을 켜고, 흰 종이를 사용하여, 컷오프에서 반사 된 빛을 관찰합니다. 빔이 컷오프에 작은 초점을 맞춘 자리가 있는지 확인합니다. </li><li> 컷오프와 반사 된 광선의 약 절반을 차단하기 위해 모든 수직 조정이 필요합니다. </li><li> 카메라의 렌즈 캡을 제거하고 거울에 초점을 맞 춥니 다. 주 : 카메라 / 렌즈는 수동 초점 모드를 사용하는 것이 좋습니다. </li></ol></li></ol></li></ol> 2. 예 시험 대상 : 질량 분석 이온화 소스 <ol><li> 수동 노즐의 단부와 질량 분석기의 입구 사이에 10mm의 거리를두고, 테스트 영역 내의 질량 스펙트럼 이온 소스를 정렬. </li><li> 수동 질소 소스를 통해 흐르도록 주변 소스 니들 밸브를 연다. </li><li> 질량 분석 장치를 제어하는​​ 데 사용되는 소프트웨어를 연다. 이 연구를 위해 사용 된 소프트웨어는 &quot;SQ 드라이버 &#39;이었다. Fi를 클릭합니다제작 : 다음 적절한 조정 파일을 선택 -open-. </li><li> 수동 조정이 개방되면 주변 소스에 모든 전압 및 온도를 적용합니다. 각 질량 분석기는이 단계에 대한 자신의 소프트웨어를해야합니다. 수동 조정이 개방되면 현재의 연구에서, 버튼 &quot;소스 전압이 꺼져&quot;하고 버튼 &quot;모든 가스 히터가 꺼져&quot;이 작업을 수행합니다. </li><li> 온도가 증가함에 따라 상기 디지털 카메라의 뷰 화면의 슐 리렌 장치와 상기 노즐로부터 방출되는 흐름의 외관을 관찰한다. 노즐의 끝에서 나오는 가스 스트림 ( &quot;결과&quot;절에 설명 참조) 준수하십시오. 가스 스트림은 카메라의 뒷면에서 볼 수 있으며, 혹은 LCD 모니터에 직접 볼 수있다. </li><li> 카메라에서 영상을 기록하거나, 가스 스트림의 사진을 찍는 중 하나에 의해 이미지를 수집 일단 원하는 이미지가 카메라에서 실시간으로 시각화된다. </li><li> 가 camer으로 컴퓨터에 수집 된 화상 (들)을 전송메모리 카드 또는 USB 연결하고 사용자가 선택한 소프트웨어로 이미지를 볼 수 있습니다. </li></ol> 수집 된 이미지에서 스프레이 절반 각도 3. 결정 <ol><li> 이미지보기 소프트웨어를 사용하여 수집 된 이미지를 열고 수집 된 이미지 (들)을 인쇄. </li><li> 자를 사용하여 흐름 방향으로 가스 흐름과 평행 한 중심 축선을 정의하는 인쇄 된 이미지 (들)의 선을 그린다. </li><li> 눈금자를 사용하여 인쇄 된 이미지 (들)에서 시각화 가스 스트림의 가장자리를 따라 선을 그립니다. 이는 비디오 포맷에 존재하는 반짝임에 기록 된 비디오에서 잘 시각화 될 수있다; 인쇄 된 이미지의 가장자리를 식별하는 데 도움이 사용합니다. 분무 반 화각의 범위를 획득하기 위해 상기 가스 흐름의 바깥 쪽 가장자리를 표시한다. </li><li> 중심 축 및 각도기를 사용하여 3.2으로 그린​​ 선 사이에 생성 된 각도를 측정한다. </li></ol>

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	<li>Settles, G. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Schlieren and Shadowgraph Techniques: Visualization Phenomena in Transparent Media. , (2001).</li><li>Strawa, A. W., Chapman, G. T., Arnold, J. O., Canning, T. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ballistic+range+and+aerothermodynamic+testing.">Ballistic range and aerothermodynamic testing.</a> J. Aircraft. 28 (7), 443-449 (1991).</li><li>Settles, G. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Imaging+gas+leaks+by+using+schlieren+optics.">Imaging gas leaks by using schlieren optics.</a> Pipeline &amp; Gas Journal. 226 (9), 28-30 (1999).</li><li>Takagi, T., Kubota, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+application+of+schlieren+optics+for+detection+of+protein+bands+and+other+phenomena+in+polyacrylamide+gel+electrophoresis.">The application of schlieren optics for detection of protein bands and other phenomena in polyacrylamide gel electrophoresis.</a> Electrophoresis. 11 (5), 361-366 (1990).</li><li>Clark, I. G., Cruz, J. R., Huges, M. F., Ware, J. S., Madlangbayan, A., Braun, R. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Aerodynamic+and+Aeroelastic+Characteristics+of+a+Tension+Cone+Inflatable+Aerodynamic+Decelerator.">Aerodynamic and Aeroelastic Characteristics of a Tension Cone Inflatable Aerodynamic Decelerator.</a> , (2009).</li><li>Froome, K. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Refractive+Indices+of+Water+Vapour,+Air,+Oxygen,+Nitrogen+and+Argon+at+72+kMc/s.">The Refractive Indices of Water Vapour, Air, Oxygen, Nitrogen and Argon at 72 kMc/s.</a> Proc. Phys. Soc. B. 68, 833-835 (1955).</li><li>Winter, G. T., Wilhide, J. A., LaCourse, W. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Characterization+of+a+Direct+Sample+Analysis+(DSA)+Ambient+Ionization.">Characterization of a Direct Sample Analysis (DSA) Ambient Ionization.</a> J. Am. Soc. Mass Spectrom. 26 (9), 1502-1507 (2015).</li><li>Pfeuffer, K. P., Schaper, J. N., 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=Halo-Shaped+Flowing+Atmospheric+Pressure+Afterglow:+A+Heavenly+Design+for+Simplified+Sample+Introduction+and+Improved+Ionization+in+Ambient+Mass+Spectrometry.">Halo-Shaped Flowing Atmospheric Pressure Afterglow: A Heavenly Design for Simplified Sample Introduction and Improved Ionization in Ambient Mass Spectrometry.</a> Anal. Chem. , 7512-7518 (2013).</li><li>Pfeuffer, K. P., Shelley, J. T., Ray, S. J., Hieftje, 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=Visualization+of+Mass+Transport+and+Heat+Transfer+in+the+FAPA+Ambient+Ionization+Source.">Visualization of Mass Transport and Heat Transfer in the FAPA Ambient Ionization Source.</a> J. Anal. At. Spectrom. 28 (379-387), 379-387 (2013).</li><li>Pfeuffer, K. P., Ray, S. J., Hieftje, 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=Measurement+and+Visualization+of+Mass+Transport+for+the+Flowing+Atmospheric+Pressure+Afterglow+(FAPA)+Ambient+Mass-Spectrometry+Source.">Measurement and Visualization of Mass Transport for the Flowing Atmospheric Pressure Afterglow (FAPA) Ambient Mass-Spectrometry Source.</a> J. Am. Soc. Mass Spectrom. 25 (5), 800-808 (2014).</li><li>Keelor, J. D., Dwivedi, P., Fern&#225;ndez, F. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+Effective+Approach+for+Coupling+Direct+Analysis+in+Real+Time+with+Atmospheric+Pressure+Drift+Tube+Ion+Mobility+Spectrometry.">An Effective Approach for Coupling Direct Analysis in Real Time with Atmospheric Pressure Drift Tube Ion Mobility Spectrometry.</a> J. Am. Soc. Mass Spectrom. 25 (9), 1538-1548 (2014).</li></ol>

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이 프로토콜을 시도하기 전에 해결해야 할 몇 가지 고려 사항이 있습니다. 소스 및 미러 질량 분석기 주위 공간에 더하여, 충분한 개방 공간은 거울의 두 배의 초점 거리를 수용 할 수 있어야. 또한, 미러의 크기는 궁극적 연구중인 소스의 크기에 의해 결정된다. 미러가 너무 작 으면, 소스가 완전히 가시화되지 않는다. 이는 원본 커버가 슐 리렌 포토 이미징 기술을 구현하기 위해 제거되어야의 전...

질량 분석, 분자량 식별에 사용할 수있는 분석 도구는 현재까지 가장 강력한 분석 기술 중 하나가되고있다. 지난 10 년간 새로운 주변 이온화 소스의 모든 호스트는 질량 분석 검출을 위하여 이용 될 수있다. 이 논문에서 수집 한 데이터의 경우, 직접 시료 분석 (DSA) 소스가 이용되었다. 이러한 소스는 매우 다양한 있지만, 실제 이온화 프로세스의보다 상세한 기술은 그 목적 및 최적화의 연장이 필요하다. 이 실험의 목적은 슐 리렌 그래피이라는 기술을 사용하는 장치에서 질소 기류 가시화 통해 주변 소스에서 이온화 과정의 더 나은 이해를 얻을 수있다. 과학 연구는 종종 연구의 목적은 육안으로 투명 경우 어려운 관찰을 시작합니다. 슐 리렌 사진은 눈에 보이지 않는 수 있도록하는 기술이다투명 용지 (1) 내의 굴절률의 변화에 의존을 통해 볼 수있게합니다. 굴절률의 불균일성 시각화를 허용 빛의 왜곡을 야기한다. 슐 리렌 기법은 통상적으로 전기 영동 2-5 단백질 밴드를 시각화 탄도 모델링, 항공 우주 공학, 일반적인 가스 검출 및 모니터링 흐름을 포함한 특수 다양한 분야에 때때로 사용된다. 대부분의 주변 이온화 소스는 이온화를 촉진하기 위해 기류를 사용한다. 다양한 조건 그러나이 실험의 파라미터는 주위 실험실 공기와 상이한 굴절률 가스의 이용을 포함하며, 소스 옵션 존재할 수있다. 이 특정 연구는 뜨거운 질소를 사용합니다. 굴절률 단지 작은 차이는 주로 때문에, RT (6)에서의 가스 흐름 및 공기 순수한 질소 사이에 관찰되는 것을 주목해야한다적외선은 대부분 질소로 구성되어있다. 이러한 문제로 인해 가스가 관찰 할 굴절률 상당한 정도로 변화를 일으키는 기류 순수한 질소의 고온 이때 극복된다. 리얼 타임 (DART)에 대기압 잔광 (FAPA) 8-10, 및 직접 분석을 흐르는 이러한 탈착 대기 화학 이온화 (DAPCI) 7과 같은 다른 질량 분석 원은 11 이온화 소스는 슐 리렌 사진을 사용했다. 이 프로토콜의 목적은 기본 슐 리렌 사진 구성을 사용하여 주변의 이온화를 공부하는 방법에 대해 설명하는 것입니다. 이 기술은, 그러나, 가스 흐름을 포함하는 다른 분석 기법의 임의의 수에 적용 할 수있다.

<table><tbody><tr><td>Flashlight</td><td>EAGTAC</td><td>D25A Ti</td><td>or equivalent&amp;nbsp;</td></tr><tr><td>Spherical Concave Mirror</td><td>Anchor Optics</td><td>27633</td><td></td></tr><tr><td>Rebel EOS T2i</td><td>Canon</td><td>4462B001</td><td>or equivalent&amp;nbsp;</td></tr><tr><td>300 mm telephoto lens</td><td>Canon</td><td>6473A003</td><td>or equivalent&amp;nbsp;</td></tr><tr><td>Direct Sample Analysis (DSA) Ionization Source</td><td>PerkinElmer</td><td>MZ300560</td><td>or equivalent&amp;nbsp;</td></tr><tr><td>Sq 300 MS with SQ Driver Software</td><td>PerkinElmer</td><td>N2910801</td><td>or equivalent&amp;nbsp;</td></tr><tr><td>Ring Stand</td><td>Fisher Scientific</td><td>11-474-207</td><td>or equivalent&amp;nbsp;</td></tr><tr><td>Laser Pointer</td><td>Apollo</td><td>MP1200</td><td>or equivalent&amp;nbsp;</td></tr><tr><td>razor blade</td><td>Blue Hawk</td><td>34112</td><td>or equivalent&amp;nbsp;</td></tr><tr><td>small drill bit #73</td><td>CML Supply</td><td>503-273</td><td>or equivalent&amp;nbsp;</td></tr><tr><td>Protractor</td><td>Sterling&amp;nbsp;</td><td>582</td><td>or equivalent&amp;nbsp;</td></tr><tr><td>Hose Clamp</td><td>Trident</td><td>720-6000L</td><td>or equivalent&amp;nbsp;</td></tr></tbody></table>

visualization of ambient mass spectrometry with the use of schlieren photography

이 원고는 슐 리렌 사진을 사용하여 질량 분석 주변 이온화 소스를 시각화하는 방법에 대해 설명합니다. 적절 질량 분석을 최적화하기 위하여, 특성화 및 소스의 물리적 원리를 이해하는 것이 필요하다. 대부분의 상용 주변 이온화 소스는 분석 물질의 이온화를 촉진하기 위해, 질소, 헬륨, 또는 대기 공기 제트를 이용한다. 결과적으로 슐 리렌 그래피 실시간으로 시각화 스트림과 주변 공기 사이의 굴절률의 차이를 이용하여 기체 스트림을 시각화 할 수있다. 기본 설정은 카메라, 거울, 손전등, 그리고 면도날이 필요합니다. 적절히 구성된 경우, 소스의 실시간 이미지는 반사를 보면서 관찰된다. 이는 소스 작용 기전에 대한 통찰력을 허용하고, 그 최적화 경로가 설명 될 수있다. 라이트는 달리 눈에 보이지 않는 상황에 흘려된다.

질량 분석기의 이온화 소스를 포함 슐 리렌 설정의 개략적 인 모든 슐 리렌 구성 요소가 제대로 정렬되어 그림 1.에서 찾아 볼 수있다, 시험 영역 내의 가스는 어둡고 밝은 영역을 대조로 볼 수있다. (2)이 대비 될 수있는 방법을 보여줍니다 그림 질량 스펙트럼 소스 변경되는 질소 제트류의 형상은 노즐 크기가 감소함에 따라 방법을 ?...

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Visualization of Ambient Mass Spectrometry with the Use of Schlieren Photography

This paper presents a protocol for the visualization of gaseous streams of an ambient ionization source using schlieren photography and mass spectrometry.

슐 리렌 사진의 사용과 주변 질량 분석의 시각화

This manuscript outlines how to visualize mass spectrometry ambient ionization sources using schlieren photography. In order to properly optimize the mass ...

visualization-ambient-mass-spectrometry-with-use-schlieren

Research

JoVE Journal

Chemistry

8.2K 조회수.  University of Maryland, Baltimore County. This paper presents a protocol for the visualization of gaseous streams of an ambient ionization source using schlieren photography and mass spectrometry.

비디오: Visualization of Ambient Mass Spectrometry with the Use of Schlieren Photography

Molecular Beam Mass Spectrometry With Tunable Vacuum Ultraviolet (VUV) Synchrotron Radiation

Tunable soft ionization coupled to mass spectroscopy is a powerful method to investigate isolated molecules, complexes and clusters and their spectroscopy and dynamics1-4. Fundamental studies of photoionization processes of biomolecules provide information about the electronic structure of these systems. Furthermore determinations of ionization energies and other properties of biomolecules in the gas phase are not trivial, and these experiments provide a platform to generate these data. We have developed a thermal vaporization technique coupled with supersonic molecular beams that provides a gentle way to transport these species into the gas phase. Judicious combination of source gas and temperature allows for formation of dimers and higher clusters of the DNA bases. The focus of this particular work is on the effects of non-covalent interactions, i.e., hydrogen bonding, stacking, and electrostatic interactions, on the ionization energies and proton transfer of individual biomolecules, their complexes and upon micro-hydration by water1, 5-9.
We have performed experimental and theoretical characterization of the photoionization dynamics of gas-phase uracil and 1,3-dimethyluracil dimers using molecular beams coupled with synchrotron radiation at the Chemical Dynamics Beamline10 located at the Advanced Light Source and the experimental details are visualized here. This allowed us to observe the proton transfer in 1,3-dimethyluracil dimers, a system with pi stacking geometry and with no hydrogen bonds1. Molecular beams provide a very convenient and efficient way to isolate the sample of interest from environmental perturbations which in return allows accurate comparison with electronic structure calculations11, 12. By tuning the photon energy from the synchrotron, a photoionization efficiency (PIE) curve can be plotted which informs us about the cationic electronic states. These values can then be compared to theoretical models and calculations and in turn, explain in detail the electronic structure and dynamics of the investigated species 1, 3.

Molecular Beam Mass Spectrometry With Tunable Vacuum Ultraviolet VUV Synchrotron Radiation

A molecular beam coupled to tunable vacuum ultraviolet photoionization mass spectrometer at a synchrotron provides a convenient tool to explore the electronic structure of isolated gas phase molecules and clusters. Proton transfer mechanisms in DNA base dimers were elucidated with this technique.

조정할 수있는 진공 자외선 (VUV) 싱크로트론 방사선으로 분자 빔 질량 분광법

Tunable soft ionization coupled to mass spectroscopy is a powerful method to investigate isolated molecules, complexes and clusters and their spectroscopy ...

연구

공학

An Inverse Analysis Approach to the Characterization of Chemical Transport in Paints

The ability to directly characterize chemical transport and interactions that occur within a material (i.e., subsurface dynamics) is a vital component in understanding contaminant mass transport and the ability to decontaminate materials. If a material is contaminated, over time, the transport of highly toxic chemicals (such as chemical warfare agent species) out of the material can result in vapor exposure or transfer to the skin, which can result in percutaneous exposure to personnel who interact with the material. Due to the high toxicity of chemical warfare agents, the release of trace chemical quantities is of significant concern. Mapping subsurface concentration distribution and transport characteristics of absorbed agents enables exposure hazards to be assessed in untested conditions. Furthermore, these tools can be used to characterize subsurface reaction dynamics to ultimately design improved decontaminants or decontamination procedures. To achieve this goal, an inverse analysis mass transport modeling approach was developed that utilizes time-resolved mass spectroscopy measurements of vapor emission from contaminated paint coatings as the input parameter for calculation of subsurface concentration profiles. Details are provided on sample preparation, including contaminant and material handling, the application of mass spectrometry for the measurement of emitted contaminant vapor, and the implementation of inverse analysis using a physics-based diffusion model to determine transport properties of live chemical warfare agents including distilled mustard (HD) and the nerve agent VX.

In this paper, a procedure for quantifying the mass transport parameters of chemicals in various materials is presented. This process involves employing an inverse-analysis based diffusion model to vapor emission profiles recorded by real-time, mass spectrometry in high vacuum.

페인트의 화학 물질 운송의 특성을 역 분석 접근

The ability to directly characterize chemical transport and interactions that occur within a material (i.e., subsurface dynamics) is a vital component in ...

화학

Whole-body Mass Spectrometry Imaging by Infrared Matrix-assisted Laser Desorption Electrospray Ionization (IR-MALDESI)

Ambient ionization sources for mass spectrometry (MS) have been the subject of much interest in the past decade. Matrix-assisted laser desorption electrospray ionization (MALDESI) is an example of such methods, where features of matrix-assisted laser desorption/ionization (MALDI) (e.g., pulsed nature of desorption) and electrospray ionization (ESI) (e.g., soft-ionization) are combined. One of the major advantages of MALDESI is its inherent versatility. In MALDESI experiments, an ultraviolet (UV) or infrared (IR) laser can be used to resonantly excite an endogenous or exogenous matrix. The choice of matrix is not analyte dependent, and depends solely on the laser wavelength used for excitation. In IR-MALDESI experiments, a thin layer of ice is deposited on the sample surface as an energy-absorbing matrix. The IR-MALDESI source geometry has been optimized using statistical design of experiments (DOE) for analysis of liquid samples as well as biological tissue specimens. Furthermore, a robust IR-MALDESI imaging source has been developed, where a tunable mid-IR laser is synchronized with a computer controlled XY translational stage and a high resolving power mass spectrometer. A custom graphical user interface (GUI) allows user selection of the repetition rate of the laser, number of shots per voxel, step-size of the sample stage, and the delay between the desorption and scan events for the source. IR-MALDESI has been used in variety of applications such as forensic analysis of fibers and dyes and MSI of biological tissue sections. Distribution of different analytes ranging from endogenous metabolites to exogenous xenobiotics within tissue sections can be measured and quantified using this technique. The protocol presented in this manuscript describes major steps necessary for IR-MALDESI MSI of whole-body tissue sections.

Whole-body Mass Spectrometry Imaging by Infrared Matrix-assisted Laser Desorption Electrospray Ionization IR-MALDESI

A mass spectrometry imaging (MSI) source operated at atmospheric pressure was developed by coupling mid-infrared laser desorption and electrospray post-ionization. Exogenous ice matrix was used as the energy-absorbing matrix to facilitate resonant desorption of tissue-related material. This manuscript provides a step-by-step protocol for performing IR-MALDESI MSI of whole-body neonatal mouse.

적외선 매트릭스 보조 레이저 탈착 전자 분무 이온화에 의한 전신 질량 분석 이미징 (IR-MALDESI)

Ambient ionization sources for mass spectrometry (MS) have been the subject of much interest in the past decade. Matrix-assisted laser desorption ...

생체공학

Mass-Sensitive Particle Tracking to Characterize Membrane-Associated Macromolecule Dynamics

Short-lived or transient interactions of macromolecules at and with lipid membranes, an interface where a multitude of essential biological reactions take place, are inherently difficult to assess with standard biophysical methods. The introduction of mass-sensitive particle tracking (MSPT) constitutes an important step toward a thorough quantitative characterization of such processes. Technically, this was made possible through the advent of interferometric scattering microscopy (iSCAT)-based mass photometry (MP). When the background removal strategy is optimized to reveal the two-dimensional motion of membrane-associated particles, this technique allows the real-time analysis of both diffusion and molecular mass of unlabeled macromolecules on biological membranes. Here, a detailed protocol to perform and analyze mass-sensitive particle tracking of membrane-associated systems is described. Measurements performed on a commercial mass photometer achieve time resolution in the millisecond regime and, depending on the MP system, a mass detection limit down to 50 kDa. To showcase the potential of MSPT for the in-depth analysis of membrane-catalyzed macromolecule dynamics in general, results obtained for exemplary protein systems such as the native membrane interactor annexin V are presented.

This protocol describes an iSCAT-based image processing and single-particle tracking approach that enables the simultaneous investigation of the molecular mass and the diffusive behavior of macromolecules interacting with lipid membranes. Step-by-step instructions for sample preparation, mass-to-contrast conversion, movie acquisition, and post-processing are provided alongside directions to prevent potential pitfalls.

막과 관련된 거대분자 역학을 특성화하기 위한 질량 민감성 입자 추적

Short-lived or transient interactions of macromolecules at and with lipid membranes, an interface where a multitude of essential biological reactions take ...

생화학

Atmospheric-pressure Molecular Imaging of Biological Tissues and Biofilms by LAESI Mass Spectrometry

Ambient ionization methods in mass spectrometry allow analytical investigations to be performed directly on a tissue or biofilm under native-like experimental conditions. Laser ablation electrospray ionization (LAESI) is one such development and is particularly well-suited for the investigation of water-containing specimens. LAESI utilizes a mid-infrared laser beam (2.94 &mu;m wavelength) to excite the water molecules of the sample. When the ablation fluence threshold is exceeded, the sample material is expelled in the form of particulate matter and these projectiles travel to tens of millimeters above the sample surface. In LAESI, this ablation plume is intercepted by highly charged droplets to capture a fraction of the ejected sample material and convert its chemical constituents into gas-phase ions. A mass spectrometer equipped with an atmospheric-pressure ion source interface is employed to analyze and record the composition of the released ions originating from the probed area (pixel) of the sample. A systematic interrogation over an array of pixels opens a way for molecular imaging in the microprobe analysis mode. A unique aspect of LAESI mass spectrometric imaging is depth profiling that, in combination with lateral imaging, enables three-dimensional (3D) molecular imaging. With current lateral and depth resolutions of ~100 &mu;m and ~40 &mu;m, respectively, LAESI mass spectrometric imaging helps to explore the molecular structure of biological tissues. Herein, we review the major elements of a LAESI system and provide guidelines for a successful imaging experiment.

Laser ablation electrospray ionization (LAESI) is an atmospheric-pressure ion source for mass spectrometry. In the imaging mode, a mid-infrared laser probes the distributions of molecules across a tissue section or a biofilm. This technique presents a new approach for diverse bioanalytical studies carried out under native experimental conditions.

LAESI 질량 분석법에 의해 생물 학적 조직 및 Biofilms의 대기 압력 분자 이미징

Ambient ionization methods in mass spectrometry allow analytical investigations to be performed directly on a tissue or biofilm under native-like ...

생물학

Direct Analysis of Single Cells by Mass Spectrometry at Atmospheric Pressure

Analysis of biochemicals in single cells is important for understanding cell metabolism, cell cycle, adaptation, disease states, etc. Even the same cell types exhibit heterogeneous biochemical makeup depending on their physiological conditions and interactions with the environment. Conventional methods of mass spectrometry (MS) used for the analysis of biomolecules in single cells rely on extensive sample preparation. Removing the cells from their natural environment and extensive sample processing could lead to changes in the cellular composition. Ambient ionization methods enable the analysis of samples in their native environment and without extensive sample preparation.1 The techniques based on the mid infrared (mid-IR) laser ablation of biological materials at 2.94 &mu;m wavelength utilize the sudden excitation of water that results in phase explosion.2 Ambient ionization techniques based on mid-IR laser radiation, such as laser ablation electrospray ionization (LAESI) and atmospheric pressure infrared matrix-assisted laser desorption ionization (AP IR-MALDI), have successfully demonstrated the ability to directly analyze water-rich tissues and biofluids at atmospheric pressure.3-11 In LAESI the mid-IR laser ablation plume that mostly consists of neutral particulate matter from the sample coalesces with highly charged electrospray droplets to produce ions. Recently, mid-IR ablation of single cells was performed by delivering the mid-IR radiation through an etched fiber. The plume generated from this ablation was postionized by an electrospray enabling the analysis of diverse metabolites in single cells by LAESI-MS.12 This article describes the detailed protocol for single cell analysis using LAESI-MS. The presented video demonstrates the analysis of a single epidermal cell from the skin of an Allium cepa bulb. The schematic of the system is shown in Figure 1. A representative example of single cell ablation and a LAESI mass spectrum from the cell are provided in Figure 2.

Single cell analysis is performed by mass spectrometry on plant and animal cells at atmospheric pressure by using a sharpened optical fiber to sample the cells for laser ablation electrospray ionization (LAESI) mass spectrometry.

대기압에서 질량 분석법에 의해 단일 ​​세포의 직접 분석

Analysis of biochemicals in single cells is important for understanding cell metabolism, cell cycle, adaptation, disease states, etc. Even the same cell ...

VSFG 현미경을 사용하여 다중 모드, 신속, 초분광 화학 분석

Multimodal Nonlinear Hyperspectral Chemical Imaging Using Line-Scanning Vibrational Sum-Frequency Generation Microscopy

Vibrational sum-frequency generation (VSFG), a second-order nonlinear optical signal, has traditionally been used to study molecules at interfaces as a spectroscopy technique with a spatial resolution of ~100 &#181;m. However, the spectroscopy is not sensitive to the heterogeneity of a sample. To study mesoscopically heterogeneous samples, we, along with others, pushed the resolution limit of VSFG spectroscopy down to ~1 &#181;m level and constructed the VSFG microscope. This imaging technique not only can resolve sample morphologies through imaging, but also record a broadband VSFG spectrum at every pixel of the images. Being a second-order nonlinear optical technique, its selection rule enables the visualization of non-centrosymmetric or chiral self-assembled structures commonly found in biology, materials science, and bioengineering, among others. In this article, the audience will be guided through an inverted transmission design that allows for imaging unfixed samples. This work also showcases that VSFG microscopy can resolve chemical-specific geometric information of individual self-assembled sheets by combining it with a neural network function solver. Lastly, the images obtained under brightfield, SHG, and VSFG configurations of various samples briefly discuss the unique information revealed by VSFG imaging.

저자 스포트라이트: Mesoscopically Heterogeneous Self-Assembled Structures 연구에서 VSFG 현미경의 잠재력 공개 

A multimodal, rapid hyperspectral imaging framework was developed to obtain broadband vibrational sum-frequency generation (VSFG) images, along with brightfield, second harmonic generation (SHG) imaging modalities. Due to the infrared frequency being resonant with molecular vibrations, microscopic structural and mesoscopic morphology knowledge is revealed of symmetry-allowed samples.

라인 스캐닝 진동 합계-주파수 생성 현미경을 사용한 다중 모드 비선형 초분광 화학 이미징

Vibrational sum-frequency generation (VSFG), a second-order nonlinear optical signal, has traditionally been used to study molecules at interfaces as a ...

Applications of the Single-probe: Mass Spectrometry Imaging and Single Cell Analysis under Ambient Conditions

Mass spectrometry imaging (MSI) and in-situ single cell mass spectrometry (SCMS) analysis under ambient conditions are two emerging fields with great potential for the detailed mass spectrometry (MS) analysis of biomolecules from biological samples. The single-probe, a miniaturized device with integrated sampling and ionization capabilities, is capable of performing both ambient MSI and in-situ SCMS analysis. For ambient MSI, the single-probe uses surface micro-extraction to continually conduct MS analysis of the sample, and this technique allows the creation of MS images with high spatial resolution (8.5 &#181;m) from biological samples such as mouse brain and kidney sections. Ambient MSI has the advantage that little to no sample preparation is needed before the analysis, which reduces the amount of potential artifacts present in data acquisition and allows a more representative analysis of the sample to be acquired. For in-situ SCMS, the single-probe tip can be directly inserted into live eukaryotic cells such as HeLa cells, due to the small sampling tip size (&lt; 10 &#181;m), and this technique is capable of detecting a wide range of metabolites inside individual cells at near real-time. SCMS enables a greater sensitivity and accuracy of chemical information to be acquired at the single cell level, which could improve our understanding of biological processes at a more fundamental level than previously possible. The single-probe device can be potentially coupled with a variety of mass spectrometers for broad ranges of MSI and SCMS studies.

Here, we present protocols to perform both ambient mass spectrometry imaging (MSI) of tissues and in-situ live single cell MS (SCMS) analysis using the single-probe, which is a miniaturized multifunctional device for MS analysis.

단일 프로브의 응용 프로그램 : 주변 조건에서 질량 분석 이미징 및 단일 세포 분석

Mass spectrometry imaging (MSI) and in-situ single cell mass spectrometry (SCMS) analysis under ambient conditions are two emerging fields with great ...

슐 리렌 사진의 사용과 주변 질량 분석의 시각화

요약

더 많은 비디오 탐색

이 비디오의 챕터

조정할 수있는 진공 자외선 (VUV) 싱크로트론 방사선으로 분자 빔 질량 분광법

페인트의 화학 물질 운송의 특성을 역 분석 접근

적외선 매트릭스 보조 레이저 탈착 전자 분무 이온화에 의한 전신 질량 분석 이미징 (IR-MALDESI)

막과 관련된 거대분자 역학을 특성화하기 위한 질량 민감성 입자 추적

LAESI 질량 분석법에 의해 생물 학적 조직 및 Biofilms의 대기 압력 분자 이미징

대기압에서 질량 분석법에 의해 단일 세포의 직접 분석

라인 스캐닝 진동 합계-주파수 생성 현미경을 사용한 다중 모드 비선형 초분광 화학 이미징

라인 스캐닝 진동 합계-주파수 생성 현미경을 사용한 다중 모드 비선형 초분광 화학 이미징

라인 스캐닝 진동 합계-주파수 생성 현미경을 사용한 다중 모드 비선형 초분광 화학 이미징

단일 프로브의 응용 프로그램 : 주변 조건에서 질량 분석 이미징 및 단일 세포 분석

슐 리렌 사진의 사용과 주변 질량 분석의 시각화

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LAESI 질량 분석법에 의해 생물 학적 조직 및 Biofilms의 대기 압력 분자 이미징

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라인 스캐닝 진동 합계-주파수 생성 현미경을 사용한 다중 모드 비선형 초분광 화학 이미징

라인 스캐닝 진동 합계-주파수 생성 현미경을 사용한 다중 모드 비선형 초분광 화학 이미징

라인 스캐닝 진동 합계-주파수 생성 현미경을 사용한 다중 모드 비선형 초분광 화학 이미징

단일 프로브의 응용 프로그램 : 주변 조건에서 질량 분석 이미징 및 단일 세포 분석

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