Розсіювання світла

Розсіяння світла є важливим способом характеристики колоїдних і високомолекулярних наноносіїв і може бути корисним для оцінки властивостей місцевої системи доставки лікарських речовин.

Пов’язані терміни:

Динамічне розсіяння світла
Вкладений ген
Проточна цитометрія
рН
Індекс заломлення
Фотон
Флуоресценція

Завантажити у форматі PDF

Про цю сторінку

Характеристика полімеру

2.10.3.5 Підготовка зразків та диференціальні рефрактометри

У випадках характеристики частинок у розведеному розчині концентрація повинна бути якомога нижчою, доки інтенсивність розсіяного світла буде настільки сильною, щоб її можна було виявити та слідувати статистиці Гауса. Слід зазначити, що при дуже низьких концентраціях і для великих частинок або полімерних ланцюгів коливання числа можуть стати помітними, коли загальна кількість частинок (або макромолекул) в обсязі розсіювання змінюється з часом вимірювання. Тоді функція кореляції часу має компонент коливання числа, який не можна ігнорувати. 78

Коли нам потрібно оцінити масу частинок і другий віріальний коефіцієнт, та/або коли ми маємо справу з багатокомпонентними системами, ми повинні знати збільшення коефіцієнта заломлення. Для цього доступні комерційні диференціальні рефрактометри. Слід пам’ятати, що приріст показника заломлення залежить як від довжини хвилі світла, так і від температури, тому довжина хвилі, яка використовується для визначення показника заломлення, повинна бути такою ж, як і для вимірювань розсіяння світла. Для вимірювання розсіяння світла в особливих умовах необхідні спеціально розроблені диференціальні рефрактометри для вимірювань в тих самих умовах, що і для розсіювання світла. 79

Техніка та програми видобутку: біологічна/медична та екологічна/криміналістика

3.07.3.6 Іммуноаналіз, що розсіює світло

Оптичне зображення на основі власних сигналів

C. Компонент світлорозсіювання

Сигнал розсіювання світла вводить потенційну незрозумілість у дослідження власних характеристик сигналів. Розсіювання світла розмиває зображення і розширює видиму область діяльності. Однак у корі кора оцінна похибка внаслідок розсіювання світла менша ніж 200 мкм (Orbach and Cohen, 1983).

Нещодавно Номура та його колеги запровадили новий протокол для відображення змін розсіяння світла in vivo без будь-якого сприяння поглинанню гемоглобіну (Nomura et al., 2000). Це було здійснено шляхом обмінного переливання з фторуглеродом (Зелений хрест, Осака, Японія). Фторуглерод - це штучна кров з достатньою здатністю переносити кисень, щоб підтримувати життя протягом кількох днів, але без будь-якого поглинання у видимому та ближньому інфрачервоному діапазоні. Незважаючи на те, що такий підхід дозволяє візуалізувати зміни розсіяння світла in vivo, результати, які використовують цю модель, можуть бути нерозширюваними для власних сигналів, виміряних з цілою кров'ю в цілому, оскільки здатність переносити кисень і розчинність фторуглероду суттєво відрізняється від здатності гемоглобіну. Ці відмінності призводять до подвоєння мозкового кровотоку і переважного збільшення потоку до кори і мозочка (Lee et al., 1988) .

Подібним чином, сигнал розсіювання світла став надзвичайно корисним сигналом відображення у зрізах (Stepnoski et al., 1991) та ізольованому мозку. Сигнали розсіяння світла, отримані в цих препаратах in vitro, певним чином легше інтерпретувати, ніж сигнали in vivo, оскільки вони не накладаються на сигнали, що виникають внаслідок змін, пов’язаних з гемоглобіном. Однак складність приписувати специфічну етіологію сигналу сигналу розсіювання світла все ще залишається.

Теорія та методологія вибірки

1.18.6.3 Методи розсіювання

Розсіяння світла застосовувалось для вивчення колоїдів у різних водних середовищах. 46 Рентгенівське та світлорозсіювання є хорошими прикладами методів розсіювання, що використовуються для вивчення фізичних властивостей колоїдів та СОМ. Обидва ці методи є прикладами розсіювання електромагнітного випромінювання. 2 Під час цих методів розсіювання водний розчин колоїдів поміщається або в пучок світла, або в рентген, і вимірюється кількість світла, що доходить до детектора. З цього рівняння використовуються для визначення різних властивостей присутніх колоїдів. 2 Під час розсіювання світла використовувані довжини хвиль значно більші за розміри колоїдних частинок; отже, розсіяне світло від частинки називається фазовим. Коли частинка та джерело енергії перебувають у фазі, метод стає більш ефективним, а інтенсивності розсіяного середовища більшими; тому розсіяння світла зазвичай розглядається як більш ефективний метод, ніж розсіювання рентгенівських променів. 2 Рентгенівське та світлорозсіювання можна використовувати для вимірювання подібного діапазону колоїдних властивостей, таких як радіус звивки, радіус поперечного перерізу обертання, об’єм колоїдної частинки, площа поперечного перерізу частинки, молекулярна маса на одиницю довжина та форма частинок.

Біотермодинаміка, частина D

К. Престон Мун, Карен Г. Флемінг, у Методи в ензимології, 2011

2.4 Зменшення розсіювання світла за рахунок узгодження показника заломлення

Розсіювання світла ліпосомами також можна зменшити, узгоджуючи їх показник заломлення з розчиненими речовинами. Як ми більш повно описуємо нижче, співвідношення між показником заломлення ліпідного бішару та показником заломлення фонового розчину є одним із факторів, що впливають на те, наскільки світло розсіюється ліпосомами (Matsuzaki et al., 2000). Якщо показник заломлення фонового розчину підвищити додаванням розчинених речовин, то ліпосоми будуть розсіювати менше світла. Практично будь-яка розчинена речовина, включаючи буфери, може підвищити показник заломлення фонового розчину. Однак деякі розчинені речовини у високих концентраціях можуть впливати на структуру ліпідних бішарів або структуру мембранних білків. Тому розчинені речовини з високими показниками заломлення в поєднанні з високою розчинністю будуть найкращими кандидатами для узгодження показника заломлення. Одна група використовувала сахарозу, щоб зробити ліпосоми невидимими для лінійної дихроїстичної спектроскопії для вивчення мембранних піроутворюючих пор (Ardhammar et al., 2002).

Що важливо для експериментів зі складання мембранних білків, найбільш часто використовувані хімічні денатуранти (сечовина та гуанідин HCl) насправді є хорошими розчиненими речовинами для відповідності показника заломлення. 6.3 A, ми показуємо вплив гуанідину HCl на розсіювання світла при трьох різних концентраціях DLPC, де можна спостерігати, що пікова інтенсивність розсіяного світла, виміряна як прямокутне випромінювання в нашому спектрофлуориметрі, занепадає із збільшенням концентрацій гуанідину HCl . При концентрації ліпідів 400 мкМ LUV по суті невидимі в розчинах, що мають більше 3,5 М гуанідину. При більш високих концентраціях ліпідів потрібно більше гуанідину, щоб зробити LUV невидимими, оскільки більше LUV розсіює світло. Дані на рис. 6.3 А є повністю оборотними, і ми відновлюємо однакову кількість розсіювання світла, незалежно від того, що LUV спочатку поміщають у концентрований гуанідин, а потім розбавляють, чи спочатку вводять у буфер, а потім титрують у гуанідин. Крім того, якщо LUV DLPC готують екструзією в 8,0 М гуанідині, вони не розсіюють світло, поки гуанідин не розведеться.

Малюнок 6.3. Денатуранти можуть зменшити розсіювання світла від LUV, узгоджуючи показник заломлення ліпідних бішарів. Побудовано пікові інтенсивності розсіювання світла RGD LUVs DLPC при довжині хвилі збудження 295 нм. Фоновим буфером для всіх зразків було 2 мМ ЕДТА і 100 мМ цитрату, рН 3,8. (A) Вплив кількості LUV на їх світлорозсіювання при різних концентраціях розчиненої речовини гуанідину HCl. (B) Те саме, що і в (A), де пунктирними лініями відповідають рівняння. (6.9), а суцільні лінії представляють припасування до рівняння (6.11) .

Сучасні підходи до виявлення наркотиків

Крістіан Бергсдорф, С. Кірк Райт, у Методи в ензимології, 2018

2.2.1 Диференціальне статичне розсіювання світла

DSLS - це система оптичного виявлення, яка може використовуватися для моніторингу денатурації білка. Денатурація білка контролюється збільшенням інтенсивності розсіяного світла за рахунок агрегації, індукованої в градієнті температури, як правило, від 25 до 95 ° C. Температура агрегації (Tagg) визначається шляхом побудови графіку виміряної інтенсивності розсіяного світла щодо температури. Аналогічно Tm у DSF, Tagg цільового білка може збільшуватися при взаємодії лігандів. Припущення цього вимірювання полягає в тому, що денатурація білка відбувається як тристадійний процес, який поєднує оборотний і незворотний процеси. Цей процес можна описати наступним чином:

Фармацевтичне та біомедичне застосування полімерів

Пран Кішор Деб,. Ракеш К. Текаде, в Основах основ доставки ліків, 2019

6.5.2 Метод розсіювання світла

Метод світлорозсіювання широко застосовувався для характеристики полімерних ланцюгів у розчині. За допомогою цього методу можна визначити радіус обертання (Rg), середню масу полімеру МВт та другий віріальний коефіцієнт (А2). Форму молекули полімеру (наприклад, випадково спіралеподібну, сферичну або стрижневу) також можна дослідити (Hina et al., 2014). Існує два різні методи розсіювання світла. Перший метод - це класичне розсіювання світла, при якому забезпечується пряме вимірювання молекулярної маси. Цей метод дуже корисний для визначення вихідного стану полімеру, незалежно від того, є він мономером чи олігомером, та для вимірювання маси заповнювачів. Другим методом є динамічне розсіювання світла, яке також відоме як фотонна кореляційна спектроскопія або квазіеластичне розсіяння світла (QELS). Цей метод використовує розсіяне світло для вимірювання швидкості дифузії частинок полімеру. Розмір розподілу зразка визначається на основі даних руху, які були оброблені за умовчанням, а розмір - гідродинамічного радіуса або радіуса Стокса полімерної частинки (Øgendal, 2016; Schärtl, 2007).

Принципи та застосування проточної цитометрії

8.1.1 Розсіяння та флуоресценція світла

Розсіяння світла - це відхилення падаючого світла частинкою. Це явище залежить від фізичних властивостей частинки, таких як її розмір та складність. Проточна цитометрія має два різні детектори розсіювання світла, прямий розсіювач (FSC) і бічний розсіювач (SSC). На рис. 8.1 ми можемо побачити схему проточної комірки, представлену текучою системою, яка вирівнює клітини для проходження через світловий промінь. Клітина розсіює світло під різними кутами або навіть може збуджуватися, випромінюючи флуоресценцію. Світло збирається фотодетекторами.

Рисунок 8.1. Огляд проточної цитометрії. Клітини проходять через сфокусований промінь світла. Розсіяне світло збирається детекторами FSC та SSC. Флуоресценція збирається детекторами FL1 та FL2.

Детектор FSC вимірює інтенсивність світла в напрямку оптичного шляху джерела, що падає, у напрямку зразка. Виміряна інтенсивність пропорційна діаметру клітини, як функція її дифракції. Параметр FSC дозволяє порівнювати розміри комірок. Критичною точкою, яка може порушити аналіз параметра FSC, є відношення розміру комірки до довжини хвилі джерела світла. Частинки з діаметром менше довжини хвилі можуть виявляти змінену поведінку, що спричиняє невідповідність показань FSC.

Детектор SSC вимірює заломлене або відбите світло, пов'язане із зернистістю та складністю клітин. Сигнал SSC має меншу інтенсивність, ніж сигнал FSC, що вимагає використання фотоумножувача для його посилення.

Таким чином, сигнали FSC та SSC дозволяють морфологічно характеризувати різні клітинні субпопуляції у зразку.

Враховуючи флуоресценцію зразка, можна виявити випромінювання на різних довжинах хвиль, що дозволяє проводити багаторазовий аналіз, використовуючи набір лазерів і фільтрів для збудження та детектування на різних довжинах хвиль.

Візуалізація та спектроскопічний аналіз живих клітин

Ієстин Папа,. Пітер Уотсон, у Методи в ензимології, 2012

2.1 Раманівське розсіювання

Вступ до технології імунологічного аналізу при клінічному діагностичному тестуванні

Нефелометрія та турбідиметрія

Імуноаналізи, що розсіюють світло, засновані на реакції між антигеном та антитілом з утворенням агрегату або агглютинату, достатньо великого для розсіювання світла над тим, що розсіюється компонентами реакції. Ранні аналізи аглютинації залежали від візуального огляду, щоб отримати напівкількісний результат. Для вимірювання ступеня поєднання антиген-антитіло було введено турбідиметрію та нефелометрію. Турбідиметрія - це вимірювання світлорозсіюючих частинок у розчині за допомогою зменшення інтенсивності падаючого пучка після того, як він пройшов через розчин. Вимірюється детектором на 180 ° від падаючого променя. Нефелометрія виявляє світлову енергію, розсіяну або відбиту в напрямку детектора, який знаходиться не в прямому шляху променя світла. Однією з ранніх технологічних проблем було зменшення розсіяного світла, а нефелометри були розроблені для вимірювання під кутами від 90 ° до 180 °, щоб скористатися підвищеною інтенсивністю розсіювання вперед, спричиненою розсіянням світла від більших частинок. Завдяки вдосконаленим фільтрам для придушення недоосвітленого світла від джерела, розсіяне світло можна виявити менше 30 ° від прямого шляху світла, максимізуючи чутливість.

Застосування турбідиметрії та нефелометрії передує радіоімунологічному аналізу (РІА) на багато років (див. Фундаменти імунохімії I). Прилади для вимірювання турбідиметрії були введені в 1938 році, а про введення нефелометрії вперше повідомлено в 1951 році. Імунопреципітація була адаптована для роботи на автоаналізаторі безперервного потоку Technicon в 1972 році для кількісної оцінки імуноглобулінів. Technicon також виготовив настільні нефелометричні аналізатори імуноаналізу. Перші нефелометри використовували вольфрамові нитки світла, але лазери були введені з 1974 р. Провідними продуктами, що використовують цю технологію, були Bhringerke BNA та Hyland Laser Nephelometer. Бекман представив систему імунохімії (ICS), спочатку використовуючи кварцову галогенну або ксенонову лампу як джерело світла, але введення лазерів з високою інтенсивністю і когерентністю значно покращило чутливість і скоротило час, необхідний для нефелометричних вимірювань.

Імуноаналізи, що розсіюють світло - особливо для вимірювання конкретних білків - все ще використовуються у багатьох аналізаторах загальної клінічної хімії.