Analyser le Mouvement de la Nauplios '<em> Artemia salina</em> 'Par suivi optique de plasmons de surface de nanoparticules
Summary
Nous utilisons suivi optique de nanoparticules plasmoniques à sonder et à caractériser les mouvements de fréquence d'organismes aquatiques.
Abstract
Nous montrons comment pinces optiques peuvent fournir un outil sensible pour analyser les vibrations fluidiques générées par le mouvement de petits organismes aquatiques. Une nanoparticule d'or unique détenu par une pince optique est utilisé comme un capteur de quantifier le mouvement rythmique d'une larve Nauplios (Artemia salina) dans un échantillon d'eau. Ceci est réalisé en surveillant le déplacement dépendant de la nanoparticule piégé de temps comme une conséquence de l'activité Nauplios. Une analyse de Fourier de la position de la nanoparticule obtient ainsi un spectre de fréquence qui est caractéristique pour le mouvement des espèces observées. Cette expérience démontre la capacité de cette méthode pour mesurer et caractériser l'activité des petites larves aquatiques sans l'obligation de les observer directement et à obtenir des informations sur la position des larves par rapport à la particule piégée. Dans l'ensemble, cette approche pourrait donner un aperçu de la vitalité de certaines espèces trouvées dans un e aquatiquecosystem et pourrait élargir l'éventail des méthodes classiques d'analyse des échantillons d'eau.
Introduction
évaluation de la qualité de l'eau basée sur des indicateurs chimiques et biologiques est d'une importance fondamentale pour mieux comprendre les conditions de l'Etat et de l'environnement d'un écosystème aquatique 1-3. Les méthodes classiques d'analyse chimique de l'eau sont basées sur les propriétés organoleptiques ou la détermination des paramètres physico-chimiques. Les indicateurs biologiques, d'autre part, sont des espèces animales dont la présence et la viabilité donner un aperçu sur les conditions environnementales et l'effet des polluants pour un écosystème qui se produisent po exemples typiques de bio-indicateurs sont copépodes, un groupe de petits crustacés d'eau, qui peut être trouvé dans presque toutes les 4,5 de l'habitat de l'eau. Observer l'activité et la viabilité de ces espèces à partir d'un échantillon d'eau peut ainsi être utilisée pour obtenir des informations sur les conditions générales de l'écosystème 5. Les larves de copépodes, qui sont appelés Nauplii, utilisez coups rythmiques de leurs antennes (larve possède trois paires de appendages à leur région de la tête) de nager dans l'eau 6. La fréquence et l'intensité de ces coups est ainsi un indicateur direct de l'âge, la condition physique, et les conditions environnementales de l'animal 7-10. Toutes les enquêtes sur ces spécimens sont généralement effectués avec un microscope par l'observation et le comptage des coups d'antenne de l'Nauplii directement. En raison de leur taille (~ 100-500 um) 11, cela nécessite souvent de faire des mesures soit un par un ou de fixer un seul Nauplios à un substrat.
Ici, nous démontrons une nouvelle approche pour observer l'activité de copépodes larves dans les échantillons d'eau à l'aide d'une nanoparticule d'or optiquement piégé comme un détecteur ultra-sensible. Pinces optiques sont généralement utilisés par de nombreux groupes comme un outil expérimental amende à appliquer ou mesurer des forces entre les molécules jusqu'à la plage de piconewton 12-14. Plus récemment, la gamme d'applications pour les pinces optiques a été élargie pour observer les vibrations acoustiques et résoudrefluctuations nt en milieu liquide en surveillant le mouvement de nano-et microparticules qui sont confinés dans un piège optique 15. Les particules qui sont immergés dans un liquide sont soumis à un mouvement brownien. L'intérieur d'un piège optique, cependant, cette motion est partiellement atténué par une forte, induite par laser, la force de gradient. Par conséquent, la rigidité du piège optique et la localisation de la particule dans le foyer du faisceau laser peuvent être réglées par la puissance du laser. Dans le même temps, il est possible de révéler des caractéristiques concernant le potentiel de piégeage et d'analyser les interactions des molécules avec la particule en surveillant le mouvement des particules en fonction du temps dans le piège. Cette approche rend possible de récupérer la fréquence, l'intensité et la direction du mouvement fluidique qui est généré par un objet en mouvement dans son environnement liquide. Nous montrons comment cette idée générale peut être appliquée pour obtenir un spectre de fréquence du mouvement d'un individu Nauplios sans l'exigenced'interférer directement avec le spécimen. Cette approche expérimentale introduit un nouveau concept général pour l'observation du comportement mobiles de spécimens aquatiques d'une manière très sensible. Pour les observations sur les espèces bio-indicatrices, ce qui pourrait élargir la méthodologie actuelle pour l'analyse de l'eau et pourrait être appliqué pour obtenir des informations sur la santé et l'intégrité des écosystèmes aquatiques.
Protocol
Representative Results
Discussion
Microscopie en champ sombre est un outil puissant pour la visualisation de nanoparticules d'or avec des dimensions inférieures à la limite de diffraction optique, depuis la section efficace de diffusion des nanoparticules métalliques dépasse leur section géométrique (cf. figure 2A) 18. Dans une configuration de type brucelles, cette approche permet de distinguer même si seulement un seul ou plusieurs des nanoparticules d'or sont piégés par le faisceau laser, car le couplage p…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Le soutien financier par l'ERC par Advanced Investigator Grant HYMEM, par la DFG par la nanosystèmes Initiative Munich (NIM) et par la Sonderforschungsbereich (SFB1032), projet A8 est grandement appréciée. Nous sommes reconnaissants au Dr Alexander Ohlinger, le Dr Sol Carretero-Palacios et spas Nedev de soutien et de discussions fructueuses.
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. |
Referências
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