Приложения

В научных исследованиях пыльца имеет широкий спектр применения. По словам доктора Лими Мао из Нанкинского института геологии и палеонтологии Китайской академии наук, путем извлечения и анализа различной пыльцы, отложившейся в почве, можно понять, от каких родительских растений они произошли, и, таким образом, сделать вывод об окружающей среде и климате. в это время. В области ботанических исследований пыльца в основном предоставляет микроскопические справочные данные для систематической систематики. Что еще более интересно, доказательства пыльцы также могут быть использованы в уголовных расследованиях. Судебно-палинологическая экспертиза может эффективно подтвердить факты преступления, используя доказательства спектра пыльцы на одежде подозреваемого и на месте преступления. В области геологических исследований пыльца широко использовалась для реконструкции истории растительности, прошлой экологии и исследований изменения климата. В археологических исследованиях, посвященных ранним земледельческим цивилизациям и средам обитания человека, пыльца может помочь ученым понять историю раннего одомашнивания растений человеком, какие продовольственные культуры выращивались и т. д.    Рис. 1. Изображение 3D-модели пыльцы (сделано доктором Лими Мао, продукт разработан доктором Оливером Уилсоном)   Размер пыльцы варьирует от нескольких микрон до более двухсот микрон, что выходит за пределы разрешающей способности визуального наблюдения и требует использования микроскопа для наблюдения и изучения. Пыльца бывает самой разнообразной морфологии, включая вариации по размеру, форме, структуре стенок и орнаменту. Орнаментация пыльцы является одним из ключевых оснований для идентификации и различения пыльцы. Однако разрешение оптического биологического микроскопа имеет физические ограничения: трудно точно наблюдать различия между различными орнаментациями пыльцы, и даже орнаментацию некоторых мелких пыльц невозможно наблюдать. Поэтому ученым необходимо использовать сканирующий электронный микроскоп (СЭМ) с высоким разрешением и большой глубиной резкости, чтобы получить четкое представление о морфологических особенностях пыльцы. При изучении ископаемой пыльцы можно идентифицировать конкретные растения, которым принадлежит пыльца, чтобы более точно понять информацию о растительности, окружающей среде и климате того времени.     Микроструктура пыльцы   Недавно  исследователи использовали CIQTEK Tungsten Filament SEM3100 и CIQTEK Field Emission SEM5000 для микроскопического наблюдения различных видов пыльцы .  Рис. 2. Вольфрамовая нить CIQTEK SEM3100 и автоэмиссионный SEM5000.   1. Цветение вишни Пыльцевые зерна шаровидно-продолговатые. Имея три бороздки пор (без обработанной пыльцы поры не заметны), бороздки достигают обоих полюсов. Наружная стена с полосчатым орнаментом.     2. Кресс-салат китайский фиалковый (Orychophragmus violaceus) Морфология пыльцы китайского фиолетового кресс-салата эллипсоидная, с 3 бороздк...

Лекарственный порошок является основной частью большинства лекарственных форм, и его эффективность зависит не только от типа лекарства, но и в значительной степени от свойств порошка, из которого состоит агент, включая размер частиц, форму, свойства поверхности и другие виды параметров. Удельная площадь поверхности и структура размера пор порошков лекарственных средств связаны со свойствами частиц порошка, такими как размер частиц, гигроскопичность, растворимость, растворение и уплотнение, которые играют важную роль в возможностях очистки, обработки, смешивания, производства и упаковки лекарственных препаратов. фармацевтические препараты.   Кроме того, срок действия, скорость растворения, биодоступность и эффективность лекарств также зависят от удельной площади поверхности материала. Вообще говоря, чем больше удельная поверхность фармацевтических порошков в определенном диапазоне, тем быстрее будет соответственно ускоряться растворение и скорость растворения, что обеспечивает равномерное распределение содержания лекарственного средства; однако слишком большая удельная поверхность приведет к адсорбции большего количества воды, что не способствует сохранению и стабильности эффективности лекарственного средства. Поэтому точное, быстрое и эффективное тестирование удельной поверхности фармацевтических порошков всегда было незаменимой и важной частью фармацевтических исследований.   Пример применения CIQTEK в фармацевтическом порошке   Мы объединяем фактические случаи характеристики различных порошковых материалов лекарственных препаратов, чтобы четко показать методы и применимость этой технологии для характеристики физических свойств различных поверхностей лекарственных средств, а затем провести базовый анализ срока годности, скорости растворения и эффективности лекарств, а также помочь фармацевтической промышленности развиваться качественно.    Анализатор удельной поверхности и размера пор серии V-Sorb X800 представляет собой высокопроизводительный, быстрый и экономичный прибор, который может осуществлять быстрое тестирование удельной площади поверхности входящей и исходящей готовой продукции, анализ распределения пор по размерам, контроль качества, корректировку параметров процесса. и прогнозирование эффективности лекарств и т. д.   Автоматический анализатор площади поверхности и порометрии BET серии CIQTEK EASY-V     СЭМ CIQTEK   1. Сканирующий электронный микроскоп и анализатор удельной поверхности и размера пор в дисперсии монтмориллонита.   Монтмориллонит получают в результате очистки и переработки бентонита, который имеет уникальные преимущества в фармакологии благодаря своей особой кристаллической структуре с хорошей адсорбционной способностью, катионообменной способностью, способностью к водопоглощению и набуханию. Например: в качестве API, синтеза лекарств, фармацевтических вспомогательных веществ и т. д.   Монтмориллонит имеет пластинчатую структуру и большую удельную поверхность, что м...

Метод электронного парамагнитного резонанса (ЭПР) с захватом спина представляет собой метод, который сочетает в себе метод спинового захвата с методом ЭПР для обнаружения короткоживущих свободных радикалов.     Зачем использовать технологию спинового захвата? Свободные радикалы  — это атомы или группы с неспаренными электронами, образующиеся в результате ковалентной связи сложных молекул под воздействием внешних условий, таких как тепло и свет. Они широко распространены в природе. С развитием междисциплинарных дисциплин, таких как биология, химия и медицина, ученые обнаружили, что многие заболевания связаны со свободными радикалами. Однако из-за своей активной и реакционной природы свободные радикалы, образующиеся в реакциях, часто нестабильны при комнатной температуре, и их трудно обнаружить напрямую с помощью обычных методов ЭПР-спектроскопии.    Хотя короткоживущие свободные радикалы можно изучать с помощью методов ЭПР с временным разрешением или методов низкотемпературного быстрого замораживания, их более низкие концентрации для большинства свободных радикалов в биологических системах ограничивают применение вышеуказанных методов. С другой стороны, метод спиновой ловушки позволяет обнаруживать короткоживущие свободные радикалы при комнатной температуре косвенным методом.     Основы технологии спинового захвата   В эксперименте по спиновому захвату в систему добавляется спиновая ловушка (ненасыщенное антимагнитное вещество, способное улавливать свободные радикалы). После добавления спиновой ловушки нестабильные радикалы и ловушка образуют более стабильные или долгоживущие спиновые аддукты. Обнаружив спектры ЭПР спиновых аддуктов, а также обработав и проанализировав данные, мы можем инвертировать тип радикалов и, таким образом, косвенно обнаружить нестабильные свободные радикалы.     Рисунок 1. Принцип метода спинового захвата (на примере ДМПО)     Выбор спиновой ловушки   Наиболее широко используемыми спиновыми ловушками являются в основном нитрон или нитрозосоединения, типичными спиновыми ловушками являются MNP (димер 2-метил-2-нитрозопропана), PBN (N-трет-бутил-α-фенилнитрон), DMPO (5,5-диметил-нитрон). 1-пирролин-N-оксид), а структуры показаны на рисунке 2. И отличная спиновая ловушка должна удовлетворять трем условиям.   1. Спиновые аддукты, образованные спиновыми ловушками с нестабильными свободными радикалами, должны быть стабильными по своей природе и долгоживущими. 2. Спектры ЭПР спиновых аддуктов, образованных спиновыми ловушками и различными нестабильными радикалами, должны быть легко различимы и идентифицируемы. 3. Спиновая ловушка легко вступает в реакцию с различными свободными радикалами и не имеет побочных реакций. Исходя из вышеперечисленных условий, спиновой ловушкой, широко используемой в различных отраслях промышленности, является ДМПО.     Рисунок 2. Схематическая химическая структура МНЧ, ПБН, ДМПО.   Таблица 1. Сравнение ра...

Метод спинового захвата широко используется в биологии и химии, поскольку с его помощью можно обнаруживать короткоживущие радикалы. В экспериментах по спиновой ловушке на результаты эксперимента могут повлиять многие факторы, такие как время добавления улавливающего агента, концентрация улавливающего агента, растворитель системы и pH системы. Поэтому для разных радикалов необходимо правильно подбирать улавливающий агент и разумно разрабатывать схему эксперимента для достижения наилучших результатов эксперимента.   1. Выбор улавливающего агента и растворителя   Обычными радикалами О-центра являются гидроксильные радикалы, супероксидные анион-радикалы и синглетный кислород.   Гидроксильные радикалы ( ∙OH )   Гидроксильные радикалы обычно обнаруживаются в водных растворах и улавливаются с помощью ДМПО, который образует с ДМПО аддукты с периодом полураспада от минут до десятков минут.   Супероксидные анионные радикалы ( ∙O 2 - )   Для супероксидных анионных радикалов, если в качестве улавливающего агента выбран ДМПО, обнаружение необходимо проводить в метанольной системе. Это связано с тем, что способность связывания воды и ДМПО выше, чем у супероксидных радикалов с ДМПО. Если супероксидные радикалы обнаруживаются в воде, скорость связывания воды с ДМПО будет выше, чем скорость связывания супероксидных радикалов с ДМПО, в результате чего супероксидные радикалы не могут быть легко захвачены. Конечно, если супероксидные радикалы образуются в больших количествах, они также могут быть захвачены ДМПО. Если кто-то хочет захватить супероксидные радикалы в водном растворе, в качестве улавливающего агента необходимо выбрать BMPO, поскольку период полураспада аддуктов, образующихся в результате улавливания супероксидных радикалов BMPO в водном растворе, может составлять до нескольких минут.   Однолинейное состояние ( 1 O 2 )   Для обнаружения кислорода в однолинейном состоянии в качестве захватывающего агента обычно выбирается TEMP, и принцип его обнаружения показан на рисунке 1. Кислород в однолинейном состоянии может окислять TEMP с образованием радикалов TEMPO, содержащих одиночные электроны, которые могут быть обнаружены электронным парамагнитным методом. резонансная спектрометрия. Поскольку TEMP легко окисляется и склонен к фоновому сигналу, перед обнаружением кислорода в однолинейном состоянии в качестве контрольного эксперимента необходимо протестировать TEMP. Рисунок 1. Механизм TEMP для обнаружения синглетного кислорода.     Таблица 1. Типичный улавливающий агент для обнаружения радикалов О-центра и выбор растворителя   2、Время добавления ловушки         В фотокаталитических реакциях, когда свет облучает катализатор, электроны валентной зоны возбуждаются в зону проводимости, образуя пары электрон/дырка. Такие эксперименты обычно требуют добавления улавливающего агента перед световым облучением, а в сочетании с системой освещения in situ можно изучить изменение радикального сигн...

С 1950-х годов, когда Уотсон и Крик предложили классическую структуру двойной спирали ДНК, ДНК оказалась в центре исследований в области наук о жизни. Количество четырех оснований в ДНК и порядок их расположения приводят к разнообразию генов, а их пространственная структура влияет на экспрессию генов. В дополнение к традиционной структуре двойной спирали ДНК, исследования выявили особую четырехцепочечную структуру ДНК в клетках человека, G-квадруплекс, структуру высокого уровня, образованную путем сворачивания ДНК или РНК, богатой тандемными повторами гуанина (G ), который особенно высок в быстро делящихся G-квадруплексах, особенно высок в быстро делящихся клетках (например, раковых клетках). Таким образом, G-квадруплексы можно использовать в качестве мишеней для противораковых исследований. Изучение структуры G-квадруплекса и способа его связывания со связывающими агентами важно для диагностики и лечения раковых клеток.   Схематическое изображение трехмерной структуры G-квадруплекса. Источник изображения: Википедия   Электронно-электронный двойной резонанс (ДЭЭР)   Метод импульсного диполярного ЭПР (PDEPR) был разработан как надежный и универсальный инструмент для определения структуры в структурной и химической биологии, предоставляющий информацию о расстоянии на наноуровне с помощью методов PDEPR. При изучении структуры G-квадруплекса метод DEER в сочетании с сайт-направленным спиновым мечением (SDSL) может различать димеры G-квадруплекса разной длины и выявлять характер связывания агентов, связывающих G-квадруплекс, с димером. Дифференциация димеров G-квадруплекса разной длины с использованием технологии DEER. Используя Cu(пиридин)4 в качестве спиновой метки для измерения расстояния, тетрагональный планарный комплекс Cu(пиридин)4 был ковалентно связан с G-квадруплексом и расстоянием между двумя парамагнитными Cu2+. в π-сложенном четвертичном мономере G измеряли путем обнаружения диполь-дипольных взаимодействий для изучения образования димера. [Cu2+@A4] (TTLGGG) и [Cu2+@B4] (TLGGGG) представляют собой два олигонуклеотида с разными последовательностями, где L обозначает лиганд. Результаты DEER для [Cu2+@A4]2 и [Cu2+@B4]2 показаны на рисунках 1 и 2. Из результатов DEER можно получить, что в димерах [Cu2+@A4]2 среднее расстояние одиночных Cu2+ -Cu2+ имеет dA=2,55 нм, 3'-конец G-квадруплекса образует димер G-квадруплекса за счет укладки хвост-хвост, а ось gz двух спиновых меток Cu2+ в димере G-квадруплекса выровнена параллельно. Расстояние укладки [Cu2+@A4]2 π больше (дБ-дА = 0,66 нм) по сравнению с димерами [Cu2+@A4]2. Было подтверждено, что каждый мономер [Cu2+@B4] содержит дополнительный G-тетрамер, что полностью соответствует ожидаемым расстояниям. Таким образом, измерения расстояний методом DEER позволяют различать димеры G-квадруплекса разной длины.     Рис. 1 (А) Дифференциальный спектр импульсного ЭПР (черная линия) димера [Cu2+@A4]2 и его соответствующая модель (красная линия) (34 ГГц, 19 К); (B) После коррекции ф...

  Значение обнаружения сердечного магнитного сигнала Магнитное поле человеческого тела может отражать информацию о различных тканях и органах человеческого тела. Измерение магнитного поля человеческого тела можно использовать для получения информации о заболеваниях человека, а эффект и удобство его обнаружения превосходят измерение биоэлектричества человеческого тела. Размер магнитного поля сердца составляет порядка нескольких десятков пТл, что является одним из самых ранних магнитных полей, изученных человеком, по сравнению с магнитным полем мозга. Предсердные и желудочковые мышцы сердца являются наиболее важными частями тела. Магнитокардиография (МКГ) является результатом воздействия сложных переменных биоэлектрических токов, сопровождающих циклическое сокращение и диастолу предсердных и желудочковых мышц сердца. По сравнению с электрокардиограммой (ЭКГ) на обнаружение магнитного поля сердца не влияет стенка грудной клетки и другие ткани, и MCG может обнаруживать магнитное поле сердца с помощью многоугольной многомерной матрицы датчиков, предоставляя тем самым больше информации о сердце и что позволяет точно локализовать сердечные очаги. По сравнению с КТ, МРТ и другими методами исследования сердца, магнитокардиография полностью не требует радиации. В настоящее время технология магнитокардиографии становится все более зрелой и имеет более 100 000 клинических применений, что в основном отражается в следующих аспектах:   01 Ишемическая болезнь сердца Ишемическая болезнь сердца является распространенным и частым заболеванием, согласно статистике, в настоящее время в Китае более 11 миллионов человек страдают ишемической болезнью сердца. Ишемическая болезнь сердца является самой распространенной причиной смерти, а число смертей даже превышает общее число смертей от всех опухолей. При ишемической болезни сердца MCG главным образом выявляет несоответствие реполяризации миокарда, вызванное ишемией миокарда. Например, Ли и др. измерили MCG у 101 пациента с ишемической болезнью сердца и 116 здоровых добровольцев. Результаты показали, что три параметра R-max/T-max, значение R и средний угол были значительно выше у пациентов с ишемической болезнью сердца, чем у нормальных людей. Среди 101 пациента с ИБС доля ишемии миокарда, выявленной с помощью МКГ, электрокардиографии и эхокардиографии, составила 74,26%, 48,51% и 45,54% соответственно, что показало, что диагностическая точность МКГ у пациентов с ИБС была значительно выше. выше, чем при электрокардиографии и эхокардиографии. Это показывает, что диагностическая точность МКГ у больных ишемической болезнью сердца значительно выше, чем ЭКГ и эхокардиографии. Ссылка : Межд. Дж. Клин. Эксп. Мед. 8(2):2441-2446(2015) 02 Аритмии Аритмия определяется как нарушение сердечного импульса в месте его возникновения, частоты и ритма сердечных сокращений, а также любого участка проведения импульса. По статистике, число больных аритмией в Китае превышает 20 миллионов, и МЭГ можно использовать для точной локализации поражен...

Свет, электричество, тепло и магнетизм — важные физические величины, участвующие в измерениях в области биологических наук, причем наиболее широко используются оптические изображения. Благодаря постоянному развитию технологий оптическая визуализация, особенно флуоресцентная визуализация, значительно расширила горизонт биомедицинских исследований. Однако оптическая визуализация часто ограничена фоновым сигналом в биологических образцах, нестабильностью сигнала флуоресценции и сложностью абсолютного количественного определения, что в некоторой степени ограничивает ее применение. Магнитно-резонансная томография (МРТ) является хорошей альтернативой и имеет широкий спектр применений в некоторых важных сценариях медико-биологических наук, таких как обследование черепных, неврологических, мышечных, сухожильных, суставных и брюшно-тазовых поражений органов, благодаря своей проникающей, низкой характеристики фона и устойчивости. Хотя ожидается, что МРТ устранит вышеупомянутые недостатки оптической визуализации, она ограничена низкой чувствительностью и низким пространственным разрешением, что затрудняет ее применение для визуализации на уровне ткани с разрешением от микрона до нанометра.    Новый квантовый магнитный датчик, разработанный в последние годы, азотно-вакансионный (NV) центр, люминесцентный точечный дефект в алмазе,  технология магнитной визуализации на основе NV-центра позволяет обнаруживать слабые магнитные сигналы с разрешением до нанометрового уровня и не является -инвазивный . Это обеспечивает гибкую и высокосовместимую платформу измерения магнитного поля для медико-биологических наук. Он уникален для проведения исследований на тканевом уровне и клинической диагностики в области иммунитета и воспаления, нейродегенеративных заболеваний, сердечно-сосудистых заболеваний, биомагнитного зондирования, магнитно-резонансных контрастных веществ и особенно для биологических тканей, содержащих оптический фон и аберрации оптической передачи, и требует количественный анализ.     Diamond NV-центр Магнитно-визуальных технологий   Существует два основных типа технологии магнитной визуализации с алмазным NV-центром: сканирующая магнитная визуализация и магнитная визуализация в широком поле. Сканирующая магнитная визуализация сочетается с методом атомно-силовой микроскопии (АСМ), в котором используется алмазный одноцветный центральный датчик. Метод визуализации представляет собой одноточечное сканирование, которое имеет очень высокое пространственное разрешение и чувствительность. Однако скорость и дальность визуализации ограничивают применение этого метода в некоторых областях. С другой стороны, для магнитной визуализации в широком поле используется привязанный алмазный датчик с высокой концентрацией NV-центров по сравнению с одним NV-центром, который имеет пониженное пространственное разрешение, но демонстрирует большой потенциал для получения изображений в широком поле в реальном времени. Последнее может быть более подходящи...