'Nauplius के आंदोलन का विश्लेषण करना<em> Artemia सलीना</em> 'नैनोकणों plasmonic की ऑप्टिकल ट्रैकिंग द्वारा
Summary
हम जलीय जीवों की आवृत्ति आंदोलनों जांच और चिह्नित करने के लिए plasmonic नैनोकणों के ऑप्टिकल ट्रैकिंग का उपयोग करें.
Abstract
हम ऑप्टिकल चिमटी छोटे जलीय जीवों के आंदोलन से उत्पन्न fluidic कंपन का विश्लेषण करने के लिए एक संवेदनशील उपकरण प्रदान कर सकता है कि कैसे प्रदर्शित करता है. एक ऑप्टिकल चिमटी से नोचना द्वारा आयोजित एक सोने nanoparticle एक पानी के नमूने में एक Nauplius लार्वा (Artemia सलीना) की लयबद्ध गति यों को एक संवेदक के रूप में प्रयोग किया जाता है. इस Nauplius गतिविधि का एक परिणाम के रूप में फंस nanoparticle के समय निर्भर विस्थापन की निगरानी के द्वारा हासिल की है. Nanoparticle की स्थिति का एक फूरियर विश्लेषण तो मनाया प्रजातियों की गति के लिए विशेषता है कि एक आवृत्ति स्पेक्ट्रम पैदावार. इस प्रयोग से उन्हें सीधे निरीक्षण करने के लिए और फंस कण के संबंध में लार्वा की स्थिति के बारे में जानकारी हासिल करने के लिए आवश्यकता के बिना छोटे जलीय लार्वा की गतिविधि को मापने और चिह्नित करने के लिए इस पद्धति की क्षमता को दर्शाता है. कुल मिलाकर, इस दृष्टिकोण एक जलीय ई में पाया कुछ प्रजातियों की जीवन शक्ति पर एक जानकारी दे सकता हैcosystem और पानी के नमूनों का विश्लेषण करने के लिए पारंपरिक तरीकों की रेंज का विस्तार कर सकता है.
Introduction
रासायनिक और जैविक संकेतकों पर आधारित जल गुणवत्ता मूल्यांकन एक जलीय पारिस्थितिकी तंत्र 1-3 की राज्य और पर्यावरण की स्थिति पर जानकारी हासिल करने के लिए बुनियादी महत्व की है. रासायनिक पानी के विश्लेषण के लिए शास्त्रीय तरीकों organoleptic गुणों या भौतिक मानकों के निर्धारण के आधार पर कर रहे हैं. जैविक संकेतक, दूसरी ओर, जिनकी उपस्थिति और व्यवहार्यता पर्यावरण की स्थिति और वे bioindicators के लिए विशिष्ट उदाहरण के अंदर होती है कि एक पारिस्थितिकी तंत्र के लिए प्रदूषण के प्रभाव पर अंतर्दृष्टि प्रदान जानवरों की प्रजातियों Copepods, छोटे पानी क्रसटेशियन का एक समूह है, जो कर सकते हैं कर रहे हैं लगभग किसी भी पानी के निवास स्थान 4,5 में पाया जा. एक पानी के नमूने से इन प्रजातियों की गतिविधि और व्यवहार्यता अवलोकन इस प्रकार एक पारिस्थितिकी तंत्र 5 की समग्र स्थिति पर जानकारी प्राप्त करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है. nauplii कहा जाता है जो Copepods का लार्वा,, (प्रत्येक लार्वा appenda के तीन जोड़े है अपने एंटीना की लयबद्ध स्ट्रोक का उपयोगउनके सिर क्षेत्र में GES) पानी 6 में तैरने के लिए. इन स्ट्रोक की आवृत्ति और तीव्रता जिससे उम्र, स्वास्थ्य, और पशु 7-10 के पर्यावरण की स्थिति का एक सीधा संकेत है. इन नमूनों पर कोई जांच आम तौर पर देख और सीधे nauplii का एंटीना स्ट्रोक की गणना के द्वारा एक खुर्दबीन के साथ किया जाता है. कारण उनके आकार (~ 100-500 माइक्रोन) 11 को, इस बार एक एक करके या एक सब्सट्रेट करने के लिए एक एकल Nauplius ठीक करने के लिए या तो मापन करने की आवश्यकता है.
यहाँ, हम एक अति संवेदनशील डिटेक्टर के रूप में एक ऑप्टिकली फंस सोने nanoparticle का उपयोग करके पानी के नमूनों में Copepod लार्वा की गतिविधि का पालन करने के लिए एक नया दृष्टिकोण प्रदर्शित करता है. ऑप्टिकल चिमटी आमतौर पर piconewton रेंज 12-14 के लिए नीचे अणुओं के बीच बलों लागू या मापने के लिए एक ठीक प्रयोगात्मक उपकरण के रूप में कई समूहों द्वारा किया जाता है. हाल ही में, ऑप्टिकल चिमटी के लिए आवेदनों की रेंज ध्वनिक कंपन पालन और हल करने के लिए विस्तारित किया गया हैएक ऑप्टिकल जाल 15 में ही सीमित हैं कि नैनो और microparticles की गति की निगरानी के द्वारा तरल मीडिया में NT उतार चढ़ाव. एक तरल में डूब रहे हैं कि कण ब्राउनियन गति के अधीन हैं. एक ऑप्टिकल जाल के अंदर, हालांकि, इस प्रस्ताव को आंशिक रूप से एक मजबूत, लेजर प्रेरित, ढाल बल द्वारा damped है. इसलिए, ऑप्टिकल जाल की जकड़न और लेजर बीम का ध्यान केंद्रित भीतर कण का स्थानीयकरण लेजर शक्ति से देखते जा सकता है. उसी समय, यह फँसाने क्षमता के बारे में विशेषताओं को प्रकट करने के लिए और जाल में समय पर निर्भर कण गति की निगरानी के द्वारा कण के अणुओं के साथ बातचीत का विश्लेषण करने के लिए संभव है. यह दृष्टिकोण यह संभव आवृत्ति, तीव्रता, और अपने तरल वातावरण में एक चलती वस्तु से उत्पन्न होता है कि fluidic गति की दिशा लेने के लिए प्रदान करता है. हम इस सामान्य विचार आवश्यकता के बिना एक व्यक्ति Nauplius की गति की एक आवृत्ति स्पेक्ट्रम प्राप्त करने के लिए लागू किया जा सकता कैसे प्रदर्शितसीधे नमूना के साथ हस्तक्षेप करने के लिए. इस प्रयोगात्मक दृष्टिकोण एक बहुत ही संवेदनशील तरीके से जलीय नमूनों का चलता – फिरता व्यवहार की निगरानी के लिए एक नया सामान्य अवधारणा परिचय. Bioindicator प्रजातियों पर टिप्पणियों के लिए, यह पानी के विश्लेषण के लिए वर्तमान पद्धति का विस्तार कर सकता है और स्वास्थ्य और जलीय पारिस्थितिकी प्रणालियों की अखंडता के बारे में जानकारी हासिल करने के लिए लागू किया जा सकता है.
Protocol
Representative Results
Discussion
अंधेरे क्षेत्र माइक्रोस्कोपी धातु नैनोकणों के बिखरने क्रॉस सेक्शन उनके ज्यामितीय पार अनुभाग (cp. 2A चित्रा) 18 से अधिक के बाद से, ऑप्टिकल विवर्तन सीमा से नीचे आयामों के साथ सोने के नैनोकणों दृश्?…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Nanosystems पहल म्यूनिख (एनआईएम) के माध्यम से DFG द्वारा विकसित अन्वेषक अनुदान HYMEM, के माध्यम से और Sonderforschungsbereich (SFB1032) के माध्यम से ईआरसी द्वारा वित्तीय सहायता, परियोजना A8 कृतज्ञता स्वीकार किया है. हम डॉ. अलेक्जेंडर Ohlinger, डा. सोल Carretero-Palacios और समर्थन और उपयोगी बातचीत के लिए स्पा Nedev के लिए आभारी हैं.
Materials
| Microscope Zeiss Axio Scope.A1 | Carl Zeiss | 490035-0012-000 | dark field illumination |
| Water objective Achroplan | Carl Zeiss | 440087 | 100x magnification, NA=1.0 |
| Air objective Epiplan | Carl Zeiss | 442934 | 10x magnification, NA=0.2 |
| Dark field oil condenser | Carl Zeiss | 445323 | NA=1.2 |
| Cobolt Rumba CW 1064 nm DPSSL | Cobolt | 1064-05-01-2000-500 | 1064nm, CW, λ=1064nm, 2 Watt, TEM00 |
| Beam expander | Edmund Optics | Part no. 1064 2-8X 64414 | |
| High Speed Camera Dimax HD | PCO. Germany | ||
| Color Camera Canon EOS 500 D | Canon | FAQ-ID: 8201395700 | |
| Notch filter StopLine 532/1064 | Semrock | A11149-711265 | Part no. NF01-532U |
| Water | |||
| Nauplius Artemia Salina | |||
| Gold colloid | BBInternational | Batch 13741 | Diameter 60nm |
| MQMie Version 3.2 | r. Michael Quinten | ||
| Mathematica 8.0 | Wolfram | ||
| Comsol Multiphysics 4.0 | COMSOL, Inc. |
Riferimenti
- Hellawell, J. M. . Biological indicators of freshwater pollution and environmental management. , (1986).
- Diamond, J. M., Barbour, M. T., Stribling, J. B. Characterizing and comparing bioassessment approaches and their results: A perspective. Journal of the North American Benthological Society. 15, 713-727 (1996).
- Carlisle, D. M., et al. The quality of our Nation’s waters—Ecological health in the Nation’s streams, 1993–2005. U.S. Geological Survey Circular. 1391, (2013).
- Boxhall, G. A., Defaye, D. Global diversity of copepods (Crustacea Copepoda) in freshwater. Hydrobiologia. 595 (1), 195-207 (2008).
- Ferdous, Z., Muktadir, A. K. M. A Review: Potentiality of Zooplankton as Bioindicator. American Journal of Applied Sciences. 6 (10), 1815-1819 (2009).
- Andersen Borg, C. M., Bruno, E., Kiørboe, T. The Kinematics of Swimming and Relocation Jumps in Copepod Nauplii. PLoS ONE. 7 (10), (2012).
- Gilchrist, B. M. Growth and Form of the Brine Shrimp Artemia Salina. Journal of Zoology. 134 (2), 221-235 (1960).
- Boone, E., Baas-Becking, L. G. M. Salt Effects on Egga and Nauplii of Artemia Salina L. Journal of General Physiology. 14 (6), 453-763 (1931).
- Drewes, C. Quantitative investigations of hatching in brine shrimp cysts. Association for Biology Laboratory Education. 27, 299-312 (2006).
- Williams, T. A. A model of rowing propulsion and the ontogeny of locomotion in Artemia larvae. Biological Bulletin. 187, 164-173 (1994).
- Croghan, P. C. The Mechanism of Osmotic Regulation in the Artemia Salina (L.): The Physiology of the Branchiae. Journal of Experimental Biology. 35, 234-242 (1958).
- Ashkin, A., Dziedzic, J. M., Bjorkholm, J. E., Chu, S. Observation of a single-beam gradient force optical trap for dielectric particles. Optics Letters. 11 (5), 288-290 (1986).
- Svoboda, K., Block, S. M. Optical trapping of metallic Rayleigh particles. Optics Letters. 19 (13), 930-932 (1994).
- Hansen, P. M., Bhatia, V. K., Harrit, N., Oddershede, L. Expanding the Optical Trapping Range of Gold Nanoparticles. Nano Letters. 5 (10), 1937-1942 (2005).
- Ohlinger, A., Deak, A., Lutich, A. A., Feldmann, J. Optically Trapped Gold Nanoparticle Enables Listening at the Microscale. Physical Review Letters. 108 (1), (2012).
- Kuwata, H., Tamaru, H., Esumi, K., Miyano, K. Resonant light scattering particles: Practical analysis beyond Rayleigh approximation. Applied Physics Letters. 83 (22), 4625-4628 (2003).
- Agayan, R. R., Gittes, F., Kopelman, R., Schmidt, C. F. Optical trapping near resonance absorption. Applied Optics. 41 (12), 2318-2327 (2002).
- Klar, T., Perner, M., Grosse, S., von Plessen, G., Spirkl, W., Feldmann, J. Surface-Plasmon Resonances in Single Metallic Nanoparticles. Physical Review Letters. 80, 4249-4252 (1998).
- Ohlinger, A., Nedev, S., Lutich, A. A., Feldmann, J. Optothermal Escape of Plasmonically Coupled Silver Nanoparticles from a Three-Dimensional Optical Trap. Nano Letters. 11 (4), 1770-1774 (2011).
- Urban, A. S., Lutich, A. A., Stefani, F. D., Feldmann, J. Laser Printing Single Gold Nanoparticles. Nano Letters. Nano Letters. 10 (12), 4794-4798 (2010).
- Urban, A. S., Fedoru, K. M., Nedev, S., Lutich, A., Lohmueller, T., Feldmann, J. Shrink-to-fit Plasmonic Nanostructures. Advanced Optical Materials. 1 (2), 123-127 (2013).
