Usiamo tracciamento ottico di nanoparticelle plasmoniche per sondare e caratterizzare i movimenti frequenza degli organismi acquatici.
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Articolo metodologico
Analizzando il movimento del Nauplius '
In questo articolo
Sommario
Abstract
Mostriamo come pinzette ottiche possono fornire uno strumento sensibile per analizzare le vibrazioni fluidici generate dal movimento dei piccoli organismi acquatici. Una singola nanoparticella di oro tenuto da una pinzetta ottica viene utilizzato come sensore per quantificare il movimento ritmico di una larva Nauplius (Artemia salina) in un campione di acqua. Ciò si ottiene sorvegliando lo spostamento dipendente dal tempo della nanoparticella intrappolato in conseguenza dell'attività Nauplius. Una analisi di Fourier della posizione della nanoparticella poi produce uno spettro di frequenza che è caratteristica per il movimento delle specie osservate. Questo esperimento dimostra la capacità di questo metodo per misurare e caratterizzare l'attività di piccole larve acquatiche senza l'obbligo di osservare direttamente e di ottenere informazioni sulla posizione delle larve rispetto alla particella intrappolata. Nel complesso, questo approccio potrebbe dare una panoramica sulla vitalità di alcune specie si trovano in una e acquaticaCoSystem e potrebbe ampliare la gamma di metodi convenzionali per l'analisi di campioni d'acqua.
Introduzione
Valutazione della qualità delle acque sulla base di indicatori chimici e biologici è di fondamentale importanza per ottenere informazioni sulle condizioni di stato e ambientali di un ecosistema acquatico 1-3. Metodi classici per l'analisi chimica dell'acqua sono basati sulle proprietà organolettiche e la determinazione dei parametri fisico-chimici. Indicatori biologici, d'altra parte, sono specie animali la cui presenza e vitalità fornire indicazioni sulle condizioni ambientali e l'effetto di inquinanti per un ecosistema che si verificano trovi Esempi tipici di bioindicatori sono Copepods, un gruppo di piccoli crostacei acqua, che può esser....
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Protocollo
1. Setup sperimentale
- Utilizzare un microscopio in alto a destra e un campo condensatore olio scuro con una apertura numerica (NA) = 1.2 per l'illuminazione a campo scuro. Utilizzare un obiettivo di immersione in acqua con ingrandimento 100X e NA = 1.0 per le osservazioni di particelle e trapping. Utilizzare un obiettivo aria con ingrandimento 10X e una NA = 0,2 per seguire il moto del Nauplius.
- Utilizzare una configurazione pinzette ottiche con un nm laser ad onda continua 1.064 accoppiato nel microscopio in alto a destra. Impostare la potenza del laser della trappola ottica a 100 mW (misurata con un misuratore di potenza dopo l'obiettiv....
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Risultati
Una illustrazione schematica della configurazione sperimentale è mostrato nella Figura 1A. Una configurazione di campo scuro è necessario rilevare otticamente lo spostamento di una particella d'oro 60 nm in una trappola ottica 15. La lunghezza d'onda di 1.064 nm per il laser trapping viene scelta per garantire un confinamento stabile del rivelatore di particelle d'oro 12,14. Un divisore di fascio nel microscopio viene utilizzata per focalizzare il fascio cattura attrave.......
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Discussione
Microscopia a campo scuro è uno strumento potente per la visualizzazione nanoparticelle di oro con dimensioni inferiori al limite di diffrazione ottica, poiché la sezione trasversale dispersione delle nanoparticelle metalliche supera la loro sezione trasversale geometrica (cfr. Figura 2A) 18. In una configurazione pinzetta, questo approccio permette anche di distinguere se solo un singolo o multiplo nanoparticelle di oro sono intrappolati dal fascio laser perché plasmonica accoppiamento tra l.......
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Dichiarazioni
Gli autori dichiarano di non avere interessi finanziari in competizione.
Ringraziamenti
Il sostegno finanziario da parte del CER attraverso l'Advanced Investigator Grant HYMEM, dalla DFG attraverso il Nanosystems Iniziativa Monaco di Baviera (NIM) e attraverso il Sonderforschungsbereich (SFB1032), progetto A8 Si ringrazia. Siamo grati al Dr. Alexander Ohlinger, Dr. Sol Carretero-Palacios e wellness Nedev per il supporto e discussioni fruttuose.
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Materiali
| Nome | Azienda | Numero di catalogo | Commenti |
|---|---|---|---|
| Microscopio Zeiss Axio Scope.A1 | Carl Zeiss | 490035-0012-000 | illuminazione in campo scuro |
| Obiettivo ad acqua Achroplan | Carl Zeiss | 440087 | ingrandimento 100X, NA = 1.0 |
| Obiettivo ad aria Epiplan | Carl Zeiss | 442934 | ingrandimento 10X, NA = 0.2 |
| Condensatore ad olio in campo scuro | Carl Zeiss | 445323 | NA = 1.2 |
| Cobolt Rumba CW 1.064 nm DPSSL | Cobolt | 1064-05-01-2000-500 | 1.064 nm, CW, λ = 1.064 nm, 2 Watt, TEM00 |
| Espansore di fascio | Edmund Optics | Codice 1064 2-8X 64414 | |
| Telecamera ad alta velocità Dimax HD | PCO. Germania | ||
| Fotocamera a colori Canon EOS 500 D | Canon | FAQ-ID: 8201395700 | |
| Filtro notch StopLine 532/1064 | Semrock | A11149-711265 | Codice art. NF01-532U |
| Acqua | |||
| Nauplius Artemia salina | |||
| Colloide d'oro | BBInternational | Batch 13741 | Diametro 60 nm |
| MQMie Versione 3.2 | Dr. Michael Quinten | ||
| Mathematica 8.0 | Wolfram | ||
| Comsol Multifisica 4.0 | COMSOL, Inc. |
Riferimenti
- Hellawell, J. M. Biological indicators of freshwater pollution and environmental management. , Elsevier Applied Science Publishers. (1986).
- Diamond, J. M., Barbour, M. T., Stribling, J. B. Characterizing and comparing bioassessment approaches....
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Ristampe e permessi
