Applicazioni

Dagli anni '50, quando Watson e Crick proposero la classica struttura a doppia elica del DNA, il DNA è stato al centro della ricerca nelle scienze della vita. Il numero delle quattro basi nel DNA e il loro ordine di disposizione portano alla diversità dei geni, e la loro struttura spaziale influenza l'espressione genica. Oltre alla tradizionale struttura a doppia elica del DNA, gli studi hanno identificato una speciale struttura del DNA a quattro filamenti nelle cellule umane, il G-quadruplex, una struttura di alto livello formata dal ripiegamento del DNA o dell'RNA ricca di ripetizioni in tandem di guanina (G ), che è particolarmente elevato nelle cellule G-quadruplex che si dividono rapidamente sono particolarmente abbondanti nelle cellule che si dividono rapidamente (ad esempio, le cellule tumorali). Pertanto, i G-quadruplex possono essere utilizzati come bersagli farmacologici nella ricerca antitumorale. Lo studio della struttura del G-quadruplex e della sua modalità di legame agli agenti leganti è importante per la diagnosi e il trattamento delle cellule tumorali.   Rappresentazione schematica della struttura tridimensionale del G-quadruplex. Fonte immagine: Wikipedia   Doppia risonanza elettrone-elettrone (DEER)   Il metodo EPR dipolare pulsato (PDEPR) è stato sviluppato come uno strumento affidabile e versatile per la determinazione della struttura nella biologia strutturale e chimica, fornendo informazioni sulla distanza su scala nanometrica mediante tecniche PDEPR. Negli studi sulla struttura del G-quadruplex, la tecnica DEER combinata con l'etichettatura spin site-directed (SDSL) può distinguere dimeri G-quadruplex di diverse lunghezze e rivelare il modello di legame degli agenti leganti G-quadruplex al dimero. Differenziazione di dimeri G-quadruplex di diverse lunghezze utilizzando la tecnologia DEER Utilizzando Cu(piridina)4 come etichetta di spin per la misurazione della distanza, il complesso planare tetragonale Cu(piridina)4 è stato legato covalentemente al G-quadruplex e alla distanza tra due Cu2+ paramagnetici nel monomero quaternario G π-stacked è stato misurato rilevando le interazioni dipolo-dipolo per studiare la formazione del dimero. [Cu2+@A4] (TTLGGG) e [Cu2+@B4] (TLGGGG) sono due oligonucleotidi con sequenze diverse, dove L indica il ligando. I risultati DEER di [Cu2+@A4]2 e [Cu2+@B4]2 sono mostrati nella Figura 1 e nella Figura 2. Dai risultati DEER, si può ottenere che nei dimeri [Cu2+@A4]2, la distanza media dei singoli Cu2+ -Cu2+ è dA=2,55 nm, l'estremità G-quadruplex 3′ forma il dimero G-quadruplex mediante impilamento coda-coda e l'asse gz di due etichette di spin Cu2+ nel dimero G-quadruplex è allineato parallelamente. La distanza di impilamento [Cu2+@A4]2 π è maggiore (dB-dA = 0,66 nm) rispetto ai dimeri [Cu2+@A4]2. È stato confermato che ciascun monomero [Cu2+@B4] contiene un tetramero G aggiuntivo, un risultato che è pienamente in accordo con le distanze previste. Pertanto, le misurazioni della di...

I. Batteria agli ioni di litio   La batteria agli ioni di litio è una batteria secondaria, che per funzionare si basa principalmente sugli ioni di litio che si muovono tra gli elettrodi positivo e negativo. Durante il processo di carica e scarica, gli ioni di litio vengono incorporati e de-incorporati avanti e indietro tra i due elettrodi attraverso il diaframma, e l'immagazzinamento e il rilascio dell'energia degli ioni di litio vengono ottenuti attraverso la reazione redox del materiale dell'elettrodo.   La batteria agli ioni di litio è costituita principalmente da materiale dell'elettrodo positivo, diaframma, materiale dell'elettrodo negativo, elettrolita e altri materiali. Tra questi, il diaframma della batteria agli ioni di litio svolge un ruolo nel prevenire il contatto diretto tra gli elettrodi positivo e negativo e consente il libero passaggio degli ioni di litio nell'elettrolita, fornendo un canale microporoso per il trasporto degli ioni di litio.   La dimensione dei pori, il grado di porosità, l'uniformità di distribuzione e lo spessore del diaframma della batteria agli ioni di litio influiscono direttamente sulla velocità di diffusione e sulla sicurezza dell'elettrolita, il che ha un grande impatto sulle prestazioni della batteria. Se la dimensione dei pori del diaframma è troppo piccola, la permeabilità degli ioni di litio è limitata, influenzando le prestazioni di trasferimento degli ioni di litio nella batteria e aumentando la resistenza della batteria. Se l'apertura è troppo grande, la crescita dei dendriti di litio potrebbe perforare il diaframma, causando incidenti come cortocircuiti o esplosioni.   Ⅱ. L'applicazione della microscopia elettronica a scansione a emissione di campo nel rilevamento del diaframma al litio   L'uso della microscopia elettronica a scansione può osservare la dimensione dei pori e l'uniformità di distribuzione del diaframma, ma anche la sezione trasversale del diaframma multistrato e rivestito per misurare lo spessore del diaframma. I materiali per diaframmi commerciali convenzionali sono per lo più pellicole microporose preparate da materiali poliolefinici, tra cui pellicole a strato singolo di polietilene (PE), polipropilene (PP) e pellicole composite a tre strati PP/PE/PP. I materiali polimerici poliolefinici sono isolanti e non conduttivi e sono molto sensibili ai fasci di elettroni, che possono portare a effetti di carica se osservati ad alta tensione e la struttura fine dei diaframmi polimerici può essere danneggiata dai fasci di elettroni. Il microscopio elettronico a scansione a emissione di campo SEM5000, sviluppato indipendentemente da GSI, ha la capacità di bassa tensione e alta risoluzione e può osservare direttamente la struttura fine della superficie del diaframma a bassa tensione senza danneggiare il diaframma.   Il processo di preparazione del diaframma è principalmente suddiviso in due tipi di metodi a secco e a umido. Il metodo a secco è il metodo di stiramen...

Le batterie agli ioni di litio (LIB) sono ampiamente utilizzate nei dispositivi elettronici, nei veicoli elettrici, nello stoccaggio della rete elettrica e in altri campi grazie alle loro dimensioni ridotte, leggerezza, elevata capacità della batteria, lunga durata e alta sicurezza. La tecnologia di risonanza paramagnetica elettronica (EPR o ESR) può sondare in modo non invasivo l'interno della batteria e monitorare l'evoluzione delle proprietà elettroniche durante la carica e la scarica dei materiali degli elettrodi in tempo reale, studiando così il processo di reazione dell'elettrodo vicino allo stato reale .  Sta gradualmente ricoprendo un ruolo insostituibile nello studio del meccanismo di reazione della batteria.     Composizione e principio di funzionamento della batteria agli ioni di litio   Una batteria agli ioni di litio è costituita da quattro componenti principali: l'elettrodo positivo, l'elettrodo negativo, l'elettrolita e il diaframma. Per funzionare si basa principalmente sul movimento degli ioni di litio tra gli elettrodi positivi e negativi (incorporamento e de-incorporamento).   Fig. 1 Principio di funzionamento della batteria agli ioni di litio   Nel processo di carica e scarica della batteria, i cambiamenti delle curve di carica e scarica sui materiali positivo e negativo sono generalmente accompagnati da vari cambiamenti microstrutturali, e il decadimento o addirittura il fallimento delle prestazioni dopo un lungo ciclo di tempo è spesso strettamente correlato al processo microstrutturale i cambiamenti. Pertanto, lo studio della relazione costitutiva (struttura-prestazioni) e del meccanismo di reazione elettrochimica è la chiave per migliorare le prestazioni delle batterie agli ioni di litio ed è anche il fulcro della ricerca elettrochimica.     Tecnologia EPR (ESR) nelle batterie agli ioni di litio   Esistono vari metodi di caratterizzazione per studiare la relazione tra struttura e prestazioni, tra cui la tecnica della risonanza di spin elettronico (ESR) ha ricevuto sempre più attenzione negli ultimi anni per la sua elevata sensibilità, non distruttiva e monitorabilità in situ. Nelle batterie agli ioni di litio, utilizzando la tecnica ESR, è possibile studiare metalli di transizione come Co, Ni, Mn, Fe e V nei materiali degli elettrodi e può anche essere applicata per studiare gli elettroni nello stato fuori dominio.   L'evoluzione delle proprietà elettroniche (ad esempio, il cambiamento della valenza del metallo) durante la carica e la scarica dei materiali degli elettrodi causerà cambiamenti nei segnali EPR (ESR). Lo studio dei meccanismi redox indotti elettrochimicamente può essere ottenuto monitorando in tempo reale i materiali degli elettrodi, che possono contribuire al miglioramento delle prestazioni della batteria.   Tecnologia EPR (ESR) nei materiali elettrodici inorganici   Nelle batterie agli ioni di litio, i materiali catodici più comunemente utilizz...

Le polveri sono oggi le materie prime per la preparazione di materiali e dispositivi in ​​vari campi e sono ampiamente utilizzate nelle batterie agli ioni di litio, nella catalisi, nei componenti elettronici, nei prodotti farmaceutici e in altre applicazioni.   La composizione e la microstruttura delle polveri delle materie prime determinano le proprietà del materiale. Il rapporto di distribuzione delle dimensioni delle particelle, la forma, la porosità e la superficie specifica delle polveri della materia prima possono corrispondere alle proprietà uniche del materiale.   Pertanto, la regolazione della microstruttura della materia prima in polvere è un prerequisito per ottenere materiali dalle prestazioni eccellenti. L'uso della microscopia elettronica a scansione consente l'osservazione della specifica morfologia superficiale della polvere e un'analisi precisa della dimensione delle particelle per ottimizzare il processo di preparazione della polvere.   Applicazione della microscopia elettronica a scansione nei  materiali MOF   Nel campo della catalisi, la costruzione di materiali metallo-organici (MOF) per migliorare sostanzialmente le prestazioni catalitiche superficiali è diventata oggi uno dei temi di ricerca più caldi. I MOF presentano i vantaggi unici di un elevato carico di metalli, di una struttura porosa e di siti catalitici e hanno un grande potenziale come catalizzatori a grappolo. Utilizzando il microscopio elettronico a scansione del filamento di tungsteno CIQTEK, si può osservare che il materiale MOF mostra una forma cubica regolare e la presenza di particelle fini adsorbite sulla superficie (Figura 1). Il microscopio elettronico possiede una risoluzione fino a 3 nm e un'eccellente qualità di immagine, e mappe SEM uniformi ad alta luminosità possono essere ottenute in diversi campi visivi, che possono osservare chiaramente le pieghe, i pori e il carico di particelle sulla superficie dei materiali MOF .     Figura 1 Materiale MOF / 15 kV/ETD   Microscopia elettronica a scansione in materiali in polvere d'argento   Nella produzione di componenti elettronici, la pasta elettronica, come materiale di base per la produzione di componenti elettronici, ha determinate proprietà reologiche e tixotropiche ed è un materiale funzionale di base che integra materiali, tecnologie chimiche ed elettroniche e la preparazione della polvere d'argento è la chiave per produzione di pasta conduttiva d'argento. Utilizzando il microscopio elettronico a scansione a emissione di campo SEM5000 sviluppato indipendentemente da CIQTEK, basandosi sulla tecnologia di tunneling ad alta tensione, l'effetto della carica spaziale viene drasticamente ridotto e si possono osservare raggruppamenti irregolari di polvere d'argento tra loro (Figura 2). E il SEM5000 ha un'alta risoluzione, in modo che i dettagli possano ancora essere visti anche con un ingrandimento di 100.000x.     Figura 2 Polvere d'argento/5 kV/Inlente...

Cos'è la nano-allumina? La nano-allumina è ampiamente utilizzata in vari campi come materiali ceramici, materiali compositi, aerospaziale, protezione ambientale, catalizzatori e relativi trasportatori grazie alla sua elevata resistenza, durezza, resistenza all'usura, resistenza al calore e ampia area superficiale specifica [1]. Ciò ha portato al continuo miglioramento della sua tecnologia di sviluppo. Attualmente, gli scienziati hanno preparato nanomateriali di allumina in varie morfologie da monodimensionali a tridimensionali, tra cui forma sferica, a foglio esagonale, cubica, a bastoncino, fibrosa, a rete, a fiore, riccia e molte altre morfologie [2].   Microscopia elettronica a scansione di nanoparticelle di allumina   Esistono molti metodi per la preparazione della nano allumina, che possono essere suddivisi in tre categorie principali a seconda delle diverse modalità di reazione:  Metodi in fase solida, fase gassosa e fase liquida [3]. Per verificare che i risultati delle nanopolveri di allumina preparate siano quelli previsti, è necessario caratterizzare la struttura dell'allumina in ciascun processo e il più intuitivo tra i numerosi metodi di caratterizzazione è il metodo di osservazione microscopica.   Il microscopio elettronico a scansione, come apparecchiatura di caratterizzazione microscopica convenzionale, presenta i vantaggi di ampio ingrandimento, alta risoluzione, ampia profondità di campo, immagini chiare e forte senso stereoscopico, che è l'attrezzatura preferita per caratterizzare la struttura della nano-allumina.   La figura seguente mostra la polvere di allumina preparata secondo diversi processi osservati utilizzando il microscopio elettronico a scansione a emissione di campo CIQTEK SEM5000, che contiene nanopolveri di allumina sotto forma di cubi, scaglie e bastoncini e con dimensioni delle particelle comprese tra decine e centinaia di nanometri.     Microscopio elettronico a scansione a emissione di campo CIQTEK SEM5000   SEM5000 è un microscopio elettronico a scansione a emissione di campo ad alta risoluzione e ricco di funzionalità, con design avanzato del cilindro, decelerazione all'interno del cilindro e design dell'obiettivo magnetico senza perdite a bassa aberrazione, per ottenere immagini ad alta risoluzione a bassa tensione, che possono essere applicate ai campioni magnetici. SEM5000 è dotato di navigazione ottica, funzioni automatiche perfette, interazione uomo-macchina ben progettata, funzionamento e processo di utilizzo ottimizzati. Indipendentemente dal fatto che l'operatore abbia una vasta esperienza, può iniziare rapidamente con il compito della fotografia ad alta risoluzione.   Tipo di cannone elettronico:  cannone elettronico ad emissione di campo Schottky ad alta luminosità Risoluzione:  1 nm a 15 kV  1,5 nm a 1 kV   Ingrandimento:  1 ~ 2500000x   Tensione di accelerazione:  20 V ~ 30 kV   Tavolo campione:  tavolo camp...

I microscopi Eelettronici a trasmissione (TEM) e i microscopi elettronici a scansione (SEM) sono strumenti indispensabili nella moderna ricerca scientifica. Rispetto ai microscopi ottici, i microscopi elettronici offrono una risoluzione più elevata, consentendo l'osservazione e lo studio della microstruttura dei campioni su scala più piccola. I microscopi elettronici possono fornire immagini ad alta risoluzione e ad alto ingrandimento utilizzando le interazioni tra un fascio di elettroni e un campione, consentendo ai ricercatori di ottenere informazioni critiche che potrebbero essere difficili da ottenere con altri metodi. Quale microscopio è più adatto a te? Quando si sceglie la tecnica di microscopia elettronica appropriata per le proprie esigenze, è necessario considerare vari fattori per determinare la soluzione migliore. Ecco alcune considerazioni che possono aiutarti a prendere una decisione: Scopo dell'analisi: Innanzitutto, è importante determinare lo scopo dell'analisi. Diverse tecniche di microscopia elettronica sono adatte a diversi tipi di analisi. a. Se sei interessato a caratteristiche della superficie di un campione, come rugosità o rilevamento di contaminazione, un Sinscatolamento Eelettronico Microscopio (SEM) potrebbe essere più adatto. b. Tuttavia, se si desidera comprendere la struttura cristallina di un esemplare e rilevare difetti strutturali o impurità, una Ttrasmissione Emicroscopio elettronico M(TEM) potrebbe essere più appropriato. Requisiti di risoluzione: A seconda dei requisiti di analisi, potresti avere esigenze di risoluzione specifiche. A questo proposito, il TEM ha generalmente una risoluzione maggiore capacità rispetto al SEM. Se è necessario eseguire imaging ad alta risoluzione, in particolare per l'osservazione di strutture fini, la TEM potrebbe essere più adatta. Scampione Preparazione: Una considerazione importante è la complessità della preparazione del campione . a. I campioni SEM richiedono in genere una preparazione minima o nessuna e il SEM consente una maggiore flessibilità nelle dimensioni dei campioni , poiché possono essere montati direttamente su stadio del campione per l'imaging. b. Al contrario, il processo di preparazione del campione per TEM è molto più complesso e richiede il funzionamento di ingegneri esperti. I campioni TEM devono essere estremamente sottili, tipicamente inferiori a 150 nm, o anche inferiori a 30 nm, e il più piatti possibile. Ciò significa che la preparazione del campione TEM potrebbe richiedere più tempo e competenze. Tipo di immagini: SEM fornisce immagini tridimensionali dettagliate della campione superficie, mentre TEM fornisce immagini di proiezione bidimensionali della struttura interna del campione. a. La scansione Eelettrone Microscope (SEM) fornisce immagini tridimensionali della morfologia superficiale del campione . Viene utilizzato principalmente per l'analisi morfologica. Se è necessario esaminare la morfologia superficiale di un materiale, è possibile utilizzar...

  Importanza del rilevamento del segnale magnetico cardiaco Il campo magnetico del corpo umano può riflettere informazioni su vari tessuti e organi all'interno del corpo umano. La misurazione del campo magnetico del corpo umano può essere utilizzata per ottenere informazioni sulle malattie umane e il suo effetto di rilevamento e la sua comodità hanno superato la misurazione della bioelettricità del corpo umano. La dimensione del campo magnetico del cuore è dell'ordine di poche decine di pT, che è uno dei primi campi magnetici studiati dagli esseri umani, rispetto a quello del cervello. I muscoli atriali e ventricolari del cuore sono le parti più importanti del corpo. La magnetocardiografia (MCG) è il risultato delle complesse correnti bioelettriche alternate che accompagnano la contrazione ciclica e la diastole dei muscoli atriali e ventricolari del cuore. Rispetto all'elettrocardiogramma (ECG), il rilevamento del campo magnetico cardiaco non è influenzato dalla parete toracica e da altri tessuti e l'MCG può rilevare il campo magnetico cardiaco attraverso una serie di sensori multi-angolo e multidimensionali, fornendo così maggiori informazioni sul cuore e consentendo la localizzazione precisa dei focolai cardiaci. Rispetto alla TC, alla risonanza magnetica e ad altre tecniche di ricerca cardiaca, la magnetocardiografia è completamente priva di radiazioni. Attualmente la tecnologia della Magnetocardiografia sta diventando sempre più matura, con più di 100.000 applicazioni cliniche, che si riflettono principalmente nei seguenti aspetti:   01 Malattia coronarica La malattia coronarica è una malattia comune e frequente, secondo le statistiche, attualmente, i pazienti con malattia coronarica in Cina hanno più di 11 milioni di persone. La malattia coronarica è la causa di morte più comune e il numero di decessi supera addirittura il numero totale di decessi per tutti i tumori. Per la malattia coronarica, l'MCG rileva principalmente l'incoerenza della ripolarizzazione miocardica causata dall'ischemia miocardica. Ad esempio, Li et al. ha misurato l'MCG in 101 pazienti con malattia coronarica e 116 volontari sani. I risultati hanno mostrato che i tre parametri R-max/T-max, valore R e angolo medio erano significativamente più alti nei pazienti con malattia coronarica rispetto alle persone normali. Tra 101 pazienti con malattia coronarica, le proporzioni di ischemia miocardica rilevate mediante MCG, elettrocardiografia ed ecocardiografia erano rispettivamente del 74,26%, 48,51% e 45,54%, il che dimostra che l'accuratezza diagnostica dell'MCG nei pazienti con malattia coronarica era significativamente maggiore. superiore a quello dell’elettrocardiografia e dell’ecocardiografia. Ciò dimostra che l’accuratezza diagnostica dell’MCG nei pazienti con malattia coronarica è significativamente superiore a quella dell’ECG e dell’ecocardiografia. Riferimento : Int. J. Clin. Esp. Med. 8(2):2441-2446(2015) 02 Aritmie L'aritmia è definita come un'anomalia dell'impulso c...

Luce, elettricità, calore e magnetismo sono tutte quantità fisiche importanti coinvolte nelle misurazioni delle scienze della vita, e l'imaging ottico è quello più utilizzato. Con il continuo sviluppo della tecnologia, l’imaging ottico, in particolare l’imaging a fluorescenza, ha notevolmente ampliato l’orizzonte della ricerca biomedica. Tuttavia, l’imaging ottico è spesso limitato dal segnale di fondo nei campioni biologici, dall’instabilità del segnale di fluorescenza e dalla difficoltà della quantificazione assoluta, che in una certa misura ne limitano l’applicazione. La risonanza magnetica (MRI) è una buona alternativa e ha una vasta gamma di applicazioni in alcuni importanti scenari delle scienze della vita, come l'esame di lesioni craniche, neurologiche, muscolari, tendinee, articolari e degli organi addominopelvici, grazie alla sua penetrazione, bassa caratteristiche di fondo e stabilità. Sebbene si prevede che la risonanza magnetica risolva le carenze sopra menzionate dell'imaging ottico, è limitata dalla bassa sensibilità e dalla bassa risoluzione spaziale, che ne rendono difficile l'applicazione all'imaging a livello tissutale con risoluzione da micron a nanometro.    Un sensore magnetico quantistico emergente sviluppato negli ultimi anni, il centro di azoto vacante (NV), un punto difettoso luminescente nel diamante, la  tecnologia di imaging magnetico basata su centro NV consente il rilevamento di segnali magnetici deboli con risoluzione fino al livello nanometrico e non è -invasivo . Ciò fornisce una piattaforma di misurazione del campo magnetico flessibile e altamente compatibile per le scienze della vita. È unico per condurre studi a livello tissutale e diagnostica clinica nei campi dell'immunità e dell'infiammazione, delle malattie neurodegenerative, delle malattie cardiovascolari, del rilevamento biomagnetico, degli agenti di contrasto per risonanza magnetica e in particolare dei tessuti biologici contenenti sfondi ottici e aberrazioni di trasmissione ottica e richiede analisi quantitativa.     Tecnologia di imaging magnetico con centro NV Diamond   Esistono due tipi principali di tecnologia di imaging magnetico con centro NV del diamante: imaging magnetico a scansione e imaging magnetico ad ampio campo. L'imaging magnetico a scansione è combinato con la tecnica della microscopia a forza atomica (AFM), che utilizza un sensore centrale monocolore a diamante. Il metodo di imaging è un tipo di imaging a scansione a punto singolo, che ha una risoluzione spaziale e una sensibilità molto elevate. Tuttavia, la velocità e la portata dell’immagine limitano l’applicazione di questa tecnica in alcune aree. L'imaging magnetico ad ampio campo, d'altra parte, utilizza un sensore di diamante legato con un'alta concentrazione di centri NV rispetto a un singolo centro NV, che ha una risoluzione spaziale ridotta ma mostra un grande potenziale per l'imaging ad ampio campo in tempo reale. Quest'ultimo potrebbe essere più...