Uno scanner per l'imaging particelle magnetiche nei campioni planari è stato sviluppato utilizzando la frequenza planare miscelazione tecnica di rilevamento magnetico. La risposta del prodotto di intermodulazione magnetico dal magnetizzazione nonhysteretic non lineare delle particelle viene registrato su una eccitazione a due frequenze. Può essere usato per prendere immagini 2D di campioni biologici sottili.
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Articolo metodologico
Frequenza di miscelazione Scanner rilevamento magnetico per l'imaging particelle magnetiche in Planar Campioni
In questo articolo
Sommario
Abstract
La messa a punto di una frequenza di miscelazione planare scanner magnetico Detection (p-FMMD) per l'esecuzione magnetica particelle Imaging (MPI) di campioni piatti è presentato. Si compone di due teste di misura magnetici su entrambi i lati del campione montato sulle gambe di un supporto a forma di u. Il campione è localmente esposto ad un campo magnetico di eccitazione costituito da due frequenze distinte, una componente forte a circa 77 kHz e un campo più debole a 61 Hz. Le caratteristiche di magnetizzazione non lineare di particelle superparamagnetiche danno luogo alla generazione di prodotti di intermodulazione. Un componente somma frequenza selezionata dell'incidente alta e bassa frequenza del campo magnetico sulle particelle magneticamente non lineari viene registrata da una elettronica di demodulazione. In contrasto con uno scanner MPI convenzionale, p-FMMD non richiede l'applicazione di un forte campo magnetico per l'intero campione in quanto la miscelazione delle due frequenze avviene localmente. Pertanto, le dimensioni laterali del campione sono sololimitata dalla portata di scansione ed i supporti. Tuttavia, l'altezza del campione determina la risoluzione spaziale. Nella configurazione attuale è limitata a 2 mm. A titolo di esempio, vi presentiamo due 20 mm × 25 mm immagini p-FMMD acquisiti da campioni con 1 micron le particelle di diametro maghemite nella matrice silanolo e con particelle di magnetite 50 nm a matrice aminosilane. I risultati mostrano che lo scanner MPI romanzo può essere applicata per l'analisi di campioni biologici sottili e per scopi diagnostici medici.
Introduzione
Nanoparticelle magnetiche (MNP) hanno trovato applicazioni diffuse in biologia molecolare e della medicina, ad esempio, per la manipolazione di biomolecole e cellule singole 1, per l'etichettatura selettivamente le entità di destinazione per il rilevamento, 2, 3 per la modulazione della cromatina, 4 e per l'isolamento di mRNA e il trattamento del cancro . 5 Grazie alle loro proprietà superparamagnetiche, essi sono particolarmente utili per l'imaging medico. Possono servire, ad esempio, come agenti di contrasto o traccianti per risonanza magnetica (MRI) o per l'imaging suscettibilità usano rive....
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Protocollo
1. Progettare un Planar FMMD misura Capo
- Scegliere uno schema della bobina per la testa di misura. Selezionare una configurazione secondo la figura 1, costituito da due bobine di captazione sopra e due sotto il campione in un (-, +, +, -) sequenza, con il campione seduto al centro tra i due (+) bobine. Il segno indica la direzione di avvolgimento, cioè, (+) per orario e (-) per antiorario. Così, la sensibilità delle bobine di captazione diventa quasi omogenea in tutto lo spessore del campione.
- Posizionare le bobine di eccitazione tale che il segnale direttamente indotta nelle bobine di captazione annulla per evitare la sa....
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Risultati
La Figura 5a mostra la distribuzione sensibilità calcolata della bobina di rivelazione doppio differenziale interna in funzione delle coordinate x ed y nel piano campione. E 'stato calcolato un approccio inverso determinando la sovrapposizione dei campi magnetici in tutti i punti (x, y) nel piano centrale generata da tutte le quattro bobine di rilevamento. Viceversa, determina la sensibilità della bobina di rivelazione ad un moment.......
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Discussione
La tecnica di misura utilizza la non linearità della curva di magnetizzazione delle particelle superparamagnetiche. La testa di misura a due facciate applica simultaneamente due campi di eccitazione magnetici di diversa frequenza al campione, una bassa frequenza (f 2) componente per guidare le particelle in saturazione magnetica e alta frequenza (f 1) campo sonda per misurare la risposta magnetica non lineare . In particolare, entrambe le armoniche dei campi incidenti, m .......
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Dichiarazioni
Gli autori non hanno nulla da rivelare.
Ringraziamenti
Questo lavoro è stato sostenuto dal programma D di MSIP / IITP, Repubblica di Corea (Grant No: B0132-15-1001, sviluppo di Next Imaging System) R & ICT.
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Materiali
| Nome | Azienda | Numero di catalogo | Commenti |
|---|---|---|---|
| Particelle magnetiche "SiMAG Silanol" | Chemicell (http://www.chemicell.com) | 1101-5 | Dispersione acquosa di particelle magnetiche di silice, Maghemite, dia. 1 µ m |
| Nanoparticelle magnetiche "fluidMAG-Amine" | Chemicell (http://www.chemicell.com) | 4121-5 | Dispersione acquosa di nanoparticelle magnetiche, Magnetite, Ø 50 |
| nm Microtubo 10 & micro; l | Hirschmann Laborgerä te (http://www.hirschmann-laborgeraete.de/?sc_lang=en) | volume 10 µ l, diametro esterno 400 µ m, lunghezza 40 mm | |
| Membrana in nitrocellulosa Biodyne B | Thermo Scientific (http://www.thermoscientific.com) | 77016 | Membrana in nylon Biodyne B, 0,45 µ m, 8 cm x 12 cm |
| Chip DDS AD9834 | Analog Devices (http://www.analog.com) | AD9834 | 20 mW di potenza, da 2,3 V a 5,5 V, 75 Amplificatore operazionale DDS completo MHz |
| AD829 | Analog Devices (http://www.analog.com) | AD829 | Amplificatore operazionale video ad alta velocità e basso rumore |
| Moltiplicatore analogico MPY634 | Texas Instruments (http://www.ti.com) | MPY634 | Moltiplicatore analogico di precisione ad ampia larghezza di banda |
| Buffer ad alta velocità BUF634 | Texas Instruments (http://www.ti.com) | BUF634 | 250 Amplificatore operazionale buffer ad alta velocità mA |
| OPA627 | Texas Instruments (http://www.ti.com) | OPA627 | Amplificatori operazionali Difet(R) di precisione ad alta velocità |
| Amplificatore operazionale TL072 | Texas Instruments (http://www.ti.com) | TL072 | Amplificatore operazionale per uso generico con ingresso JFET doppio a basso rumore |
| Amplificatore lock-in SR830 | Stanford Instruments (http://www.thinksrs.com) | SR830 | 100 kHz DSP lock-in |
| amplifier XYZ stadio motorizzato | Sciencetown, Incheon, Corea (http://mkmsll.en.ec21.com/) | ||
| Tergicristallo per camera bianca | Seoul Semitech Co (http://www.seoulsemi.com) | CF-909 | dimensione 2,0 mm & volte; 18 millimetro |
Riferimenti
- Tseng, P., Judy, J. W., Di Carlo, D. Magnetic nanoparticle-mediated massively parallel mechanical modulation of single-cell behavior. Nat meth. 9 (11), 1113-1119 (2012).
- Borgert, J., et al. Fundamentals and applications of magnetic particle i....
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Ristampe e permessi
