Applicazioni

Nella ricerca scientifica, il polline ha una vasta gamma di applicazioni. Secondo il dottor Limi Mao, Istituto di geologia e paleontologia di Nanchino, Accademia cinese delle scienze, estraendo e analizzando diversi pollini depositati nel terreno, è possibile capire da quali piante madri provengono rispettivamente, e quindi dedurre l'ambiente e il clima a quel tempo. Nel campo della ricerca botanica, il polline fornisce principalmente prove di riferimento microscopiche per la tassonomia sistematica. Ancora più interessante, le prove relative ai pollini possono essere applicate anche nei casi di indagini penali. La palinologia forense può corroborare efficacemente i fatti di un crimine utilizzando prove dello spettro pollinico sugli indumenti che accompagnano il sospettato e sulla scena del crimine. Nel campo della ricerca geologica, il polline è stato ampiamente utilizzato per ricostruire la storia della vegetazione, l’ecologia del passato e gli studi sui cambiamenti climatici. Negli studi archeologici che esplorano le prime civiltà e habitat agricoli umani, il polline può aiutare gli scienziati a comprendere la storia della prima domesticazione umana delle piante, quali colture alimentari venivano coltivate, ecc.    Fig. 1 Immagine del modello 3D del polline (scattata dal Dr. Limi Mao, prodotto sviluppato dal Dr. Oliver Wilson)   La dimensione del polline varia da pochi micron a più di duecento micron, un valore che va oltre la risoluzione dell'osservazione visiva e richiede l'uso di un microscopio per l'osservazione e lo studio. Il polline è disponibile in un'ampia varietà di morfologie, comprese variazioni di dimensioni, forma, struttura della parete e ornamenti. L'ornamentazione del polline è una delle basi chiave per identificare e distinguere il polline. Tuttavia, la risoluzione del microscopio biologico ottico presenta limitazioni fisiche, è difficile osservare con precisione le differenze tra le diverse decorazioni del polline e non è possibile osservare nemmeno la decorazione di alcuni piccoli pollini. Pertanto, gli scienziati devono utilizzare un microscopio elettronico a scansione (SEM) ad alta risoluzione e ampia profondità di campo per ottenere un quadro chiaro delle caratteristiche morfologiche del polline. Nello studio del polline fossile è possibile identificare le piante specifiche a cui il polline appartiene, così da comprendere con maggiore precisione le informazioni vegetazionali, ambientali e climatiche dell'epoca.     La microstruttura del polline   Recentemente,  i ricercatori hanno utilizzato il filamento di tungsteno CIQTEK SEM3100 e il CIQTEK Field Emission SEM5000 per osservare al microscopio una varietà di pollini .  Fig. 2 Filamento di tungsteno CIQTEK SEM3100 ed emissione di campo SEM5000   1. Fiore di ciliegio Granuli pollinici sferici-oblunghi. Con tre solchi porosi (senza polline trattato i pori non sono evidenti), i solchi raggiungono entrambi i poli. Parete esterna co...

La polvere farmaceutica è la parte principale della maggior parte delle formulazioni farmaceutiche e la sua efficacia dipende non solo dal tipo di farmaco, ma anche in larga misura dalle proprietà della polvere che costituisce l'agente, comprese dimensione delle particelle, forma, proprietà superficiali e altri tipi di parametri. L'area superficiale specifica e la struttura della dimensione dei pori delle polveri farmaceutiche sono correlate alle proprietà delle particelle di polvere come dimensione delle particelle, igroscopicità, solubilità, dissoluzione e compattazione, che svolgono un ruolo importante nelle capacità di purificazione, lavorazione, miscelazione, produzione e confezionamento di prodotti farmaceutici.   Inoltre, la validità, il tasso di dissoluzione, la biodisponibilità e l’efficacia dei farmaci dipendono anche dalla superficie specifica del materiale. In generale, maggiore è la superficie specifica delle polveri farmaceutiche entro un certo intervallo, più veloce sarà la dissoluzione e la velocità di dissoluzione corrispondentemente accelerata, il che garantisce la distribuzione uniforme del contenuto del farmaco; tuttavia, un'area superficiale specifica troppo grande porterà all'adsorbimento di più acqua, il che non favorisce la conservazione e la stabilità dell'efficacia del farmaco. Pertanto, test accurati, rapidi ed efficaci della superficie specifica delle polveri farmaceutiche sono sempre stati una parte indispensabile e critica della ricerca farmaceutica.   Caso di studio dell'applicazione CIQTEK nella polvere farmaceutica   Combiniamo i casi reali di caratterizzazione di diversi materiali in polvere di farmaci per mostrare chiaramente i metodi e l'applicabilità di questa tecnologia per caratterizzare le proprietà fisiche delle diverse superfici dei farmaci, quindi effettuiamo alcune analisi di base sulla data di scadenza, sul tasso di dissoluzione e sull'efficacia dei farmaci, e aiutare l'industria farmaceutica a svilupparsi con alta qualità.    L'analizzatore specifico di superficie e dimensione dei pori della serie V-Sorb X800 è uno strumento ad alta produttività, veloce ed economico, in grado di realizzare test rapidi su aree superficiali specifiche di prodotti finiti in entrata e in uscita, analisi della distribuzione delle dimensioni dei pori, controllo di qualità, regolazione dei parametri di processo e previsione delle prestazioni dei farmaci, ecc.   Analizzatore automatico di superficie e porosimetria BET serie CIQTEK EASY-V     SEM CIQTEK   1、Microscopio elettronico a scansione e analizzatore specifico di superficie e dimensione dei pori in dispersione di montmorillonite   La montmorillonite si ottiene dalla purificazione e dalla lavorazione della bentonite, che presenta vantaggi unici in farmacologia grazie alla sua speciale struttura cristallina con buona capacità di adsorbimento, capacità di scambio cationico e capacità di assorbimento d'acqua e rigonfiamento....

Il metodo di risonanza paramagnetica elettronica (EPR) con spin intrappolamento è un metodo che combina la tecnica di spin intrappolamento con la tecnica EPR per rilevare i radicali liberi di breve durata.     Perché utilizzare la tecnologia Spin Trapping? I radicali liberi  sono atomi o gruppi con elettroni spaiati formati dal legame covalente di molecole composte in condizioni esterne come calore e luce. Sono ampiamente presenti in natura. Con lo sviluppo di discipline interdisciplinari come la biologia, la chimica e la medicina, gli scienziati hanno scoperto che molte malattie sono associate ai radicali liberi. Tuttavia, a causa della loro natura attiva e reattiva, i radicali liberi generati nelle reazioni sono spesso instabili a temperatura ambiente e difficili da rilevare direttamente utilizzando i metodi convenzionali di spettroscopia EPR.    Sebbene i radicali liberi di breve durata possano essere studiati mediante tecniche EPR risolte nel tempo o tecniche di congelamento rapido a bassa temperatura, le loro concentrazioni più basse per la maggior parte dei radicali liberi nei sistemi biologici limitano l'implementazione delle tecniche di cui sopra. La tecnica spin trapping, invece, permette la rilevazione dei radicali liberi di breve durata a temperatura ambiente attraverso un metodo indiretto.     Fondamenti della tecnologia Spin Trapping   In un esperimento di spin-trapping, al sistema viene aggiunta una trappola di spin (una sostanza antimagnetica insatura in grado di intrappolare i radicali liberi). Dopo aver aggiunto la trappola di spin, i radicali instabili e la trappola formeranno addotti di spin più stabili o più longevi. Rilevando gli spettri EPR degli addotti di spin ed elaborando e analizzando i dati, possiamo invertire il tipo di radicali e quindi rilevare indirettamente i radicali liberi instabili.     Figura 1 Principio della tecnica di cattura dello spin (DMPO come esempio)     Selezione di Spin Trap   Le trappole a spin più utilizzate sono principalmente composti nitrone o nitroso, le trappole a spin tipiche sono MNP (2-metil-2-nitrosopropano dimero), PBN (N-tert-butil α-fenil nitrone), DMPO (5,5-dimetil- 1-pirrolina-N-ossido) e le strutture sono mostrate nella Figura 2. E un'eccellente trappola di spin deve soddisfare tre condizioni.   1. Gli addotti di spin formati da trappole di spin con radicali liberi instabili dovrebbero essere di natura stabile e di lunga durata. 2. Gli spettri EPR degli addotti di spin formati da trappole di spin e vari radicali instabili dovrebbero essere facilmente distinguibili e identificabili. 3. La trappola spin è facile da reagire in modo specifico con una varietà di radicali liberi e non vi è alcuna reazione collaterale. Sulla base delle condizioni di cui sopra, la trappola spin ampiamente utilizzata in vari settori è DMPO.     Figura 2 Struttura chimica schematica di MNP, PBN, DMPO   Tabella ...

La tecnica di spin trapping è stata ampiamente utilizzata in biologia e chimica perché può ottenere il rilevamento di radicali di breve durata. Per gli esperimenti di spin trapping, molti fattori come il tempo di aggiunta dell'agente intrappolante, la concentrazione dell'agente intrappolante, il solvente del sistema e il pH del sistema possono influenzare i risultati sperimentali. Pertanto, per radicali diversi, è necessario selezionare l'agente intrappolante e progettare ragionevolmente lo schema sperimentale per ottenere i migliori risultati sperimentali.   1.Selezione dell'agente intrappolante e del solvente   I comuni radicali del centro O sono i radicali idrossilici, i radicali anionici superossido e l'ossigeno singoletto.   Radicali idrossilici ( ∙OH )   I radicali idrossilici vengono solitamente rilevati in soluzioni acquose e catturati utilizzando DMPO, che forma addotti con DMPO con emivite comprese tra minuti e decine di minuti.   Radicali anionici superossido ( ∙O 2 - )   Per i radicali anionici superossido, se si sceglie DMPO come agente intrappolante, il rilevamento deve essere eseguito in un sistema a metanolo. Questo perché la capacità di legame dell'acqua e del DMPO è superiore a quella dei radicali superossido al DMPO. Se vengono rilevati radicali superossido nell'acqua, la velocità di legame dell'acqua al DMPO sarà maggiore di quella dei radicali superossido al DMPO, con il risultato che i radicali superossido non verranno facilmente catturati. Naturalmente, se i radicali superossido vengono prodotti in grandi quantità, possono anche essere catturati dal DMPO. Se si desidera intrappolare i radicali superossido in soluzione acquosa, è necessario scegliere BMPO come agente di intrappolamento perché l'emivita degli addotti formati dal BMPO che intrappola i radicali superossido in soluzione acquosa può arrivare fino a diversi minuti.   Stato unilineare ( 1 O 2 )   Per il rilevamento dell'ossigeno a stato lineare singolo, TEMP viene solitamente selezionato come agente di cattura e il suo principio di rilevamento è mostrato nella Figura 1. L'ossigeno a stato lineare singolo può ossidare TEMP per formare radicali TEMPO contenenti singoli elettroni, che possono essere rilevati dal paramagnetico elettronico spettrometria di risonanza. Poiché la TEMP si ossida facilmente ed è soggetta al segnale di fondo, è necessario testarla prima di rilevare l'ossigeno a stato lineare singolo come esperimento di controllo. Figura 1 Meccanismo di TEMP per il rilevamento dell'ossigeno singoletto     Tabella 1 Selezione dell'agente intrappolante comune per il rilevamento dei radicali del centro O e selezione del solvente   2、Tempo di aggiunta dell'agente di intrappolamento         Nelle reazioni fotocatalitiche, quando la luce irradia il catalizzatore, gli elettroni della banda di valenza vengono eccitati nella banda di conduzione, producendo coppie elettrone/lacuna. Tali esperimen...

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...

  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...