Y. T. Y. agradece a fondos del Ministerio de ciencia y tecnología bajo números de concesión más 105-2221-E-007-MY3 y de la Universidad Nacional Tsing Hua en grant números 105N518CE1 y 106N518CE1.

1. configuración óptica Nota: el principio de la óptica configuración se ilustra en la figura 1.
Kit de pinzas de <ol><li>conjunto a la óptica (véase la Tabla de materiales) y el módulo de fluorescencia (véase Tabla de materiales) según sus manuales. Fuente 470 nm azul luz emite luz de diodo (LED) se conectan al módulo fluorescente.</li>
	<li>Reemplazar la alta apertura numérica (NA) (NA = 1.25, aumento 100 x) objetivo de microscopio (WD) de la distancia del objetivo de inmersión de aceite por un trabajo largo (longitud focal 3.6mm, WD = 10,6 mm, NA = 0.5).</li>
	<li>Quitar la lente en la sección de expansión de la viga del kit montado para conseguir sueltos enfocar el rayo láser.</li>
	<li>Vuelta en la alimentación y la corriente para el laser de diodo de longitud de onda 980 nm y uso la cargada junto cámara de dispositivo (CCD) para asegurarse de que el rayo láser esté correctamente alineado. 
	Nota: Si el rayo láser está bien alineado, la cámara mostrará un punto gaussiano.</li>
</ol> 2. Nanofabricación <ol><li>marcador fabricación. 
	Nota: Los marcadores ayudarán a colocar la matriz de nanoplasmonic durante el proceso de la fabricación y posterior captura experimento. El proceso detallado se ilustra en la figura 1 complementaria.
	<ol><li>Película de óxido de estaño (ITO) de indio depósito 40 nm en un cubreobjetos de espesor 0,17 mm con farfulla. 
		Nota: La película de ITO ayuda descarga electrones durante el proceso de litografía subsecuente la viga e.</li>
		<li>Vuelta capa una capa de 8 μm de photoresist positivo con giro velocidad 4000 rpm y tiempo 30 s con un recubridor spin.</li>
		<li>Suave cuece al horno la muestra a 90 ° C por 5 min y alinee la muestra con el photomask para marcador y exponer la muestra a la luz de 80 UV s en el alineador máscara.</li>
		<li>Tomar la muestra en el revelador del photoresist para 130 s.</li>
		<li>Depositar una capa de 2 nm de cromo y una capa de nm 40 de oro en la muestra usando la evaporación térmica. 18</li> <li>tomar la muestra en acetona y colóquelo en un limpiador ultrasónico de funcionamiento 43 kHz y 150 W durante 5 min para lift off</li>
	</ol></li> <li>Fabricación de matriz Nanoplasmonic <ol><li>capa de vuelta una capa de la viga e resistir PMMA 120K con velocidad 5000 rpm durante 30 s en un recubridor spin. Cueza al horno la muestra a 160 ° C por 3 min sobre una placa caliente.</li>
		<li>Vuelta capa otra capa de resistir e-beam PMMA 960K con velocidad 5000 rpm durante 30 s en un recubridor spin. Cueza al horno la muestra a 160 ° C por 3 min sobre una placa caliente.</li>
		<li>Escritor de uso e-beam para exponer la viga e resistir con aceleración tensión de 30 kV y dosis 400 C/cm 2.</li>
		<li>Depositar una capa de nm 40 de oro en un evaporador térmico.</li>
		<li>Tomar la muestra en acetona y colóquelo en un limpiador ultrasónico durante 5 minutos para lift off</li>
	</ol></li></ol> 3. Sistema de enfriamiento y su calibración de la temperatura de la muestra Nota: la muestra diseño de la etapa de enfriamiento se muestra en la figura 2 complementaria.
<ol><li>Haciendo el circuito driver para muestra enfriamiento <ol><li>resistencias, transistores de ensambladura bipolar los transistores de efecto de campo poder óxido de metal en el circuito personalizado siguiendo el diagrama del circuito en suplementario Figura 3 . Todos estos componentes con soldador de la soldadura.</li>
		<li>Los cables de conexión entre el puerto de control del tablero del circuito y el tablero de control electrónico. Conecte los cables entre el puerto de salida de los circuitos y refrigeración termoeléctrica del elemento (TEC). Coloque el elemento de la TEC en el escenario de la muestra con el hundimiento del calor. 
		&#8203; Nota: el TEC tiene un agujero en el centro para permitir que el rayo láser al pasar por.</li>
		<li>Conecte los cables de la placa de circuito a 5 V fuente de alimentación. Utilizar la cámara infrarroja de la visión de futuro para controlar la temperatura para comprobar si la refrigeración termoeléctrica es correctamente enfriando.</li>
	</ol></li> <li>Calibración de la temperatura medida en el futuro cámara y resistencia temperatura detector (RTD) termómetro infrarrojo.
	<ol><li>Coloque el termómetro RTD en un cubreobjetos en blanco y aplique una pequeña cantidad de pasta térmica sobre la misma para asegurar el buen contacto térmico entre el RTD termómetro y cubreobjetos de.</li>
		<li>Cambiar el ajuste de potencia de salida del circuito de control electrónico del elemento TEC cambiando el ciclo de trabajo de programación de modulación de anchura de pulso y esperar 3 minutos para asegurarse de que se alcance la temperatura de estado estacionario. Leer la temperatura con el termómetro RTD.</li>
		<li>Vuelta en la cámara infrarroja mirando hacia adelante y el monitor de la temperatura. Repetir este proceso en varios ajustes de potencia de salida para obtener la curva de calibración de temperatura. En suplementario figura 4 se muestra una curva de calibración de temperatura representante. 
		Nota: Es fundamental hacer calibración entre termómetro RTD y la cámara infrarroja mira hacia delante porque la lectura de la temperatura de la cámara infrarroja de la visión de futuro debe ser exacta para asegurar la temperatura correcta.</li>
	</ol></li></ol> 4. Captura de micropartículas <ol><li>diluir micro partículas de poliestireno de 2 de diámetro μm en agua desionizada en un microcentrifugetube con proporción de volumen apropiado. 
	Nota: La concentración de micropartículas se puede ajustar según el objetivo del experimento. Mientras que menor concentración permite un intervalo de tiempo de la muestra entre los eventos de captura de partículas individuales, mayor concentración acortará el tiempo para la captura de partículas múltiples. Para la captura de una partícula, una concentración típica es ~0.05% (w/v).</li>
	<li>Coloca la muestra con la matriz de nanoplasmonic en el escenario y girar en un 470 nm LED como la fuente de luz de fluorescencia y ajustar manualmente la potencia de 5 mW para la proyección de imagen de campo brillante.</li>
	<li>Utilice el marcador para ubicar la matriz nanoplasmonic, alinee la muestra y la cámara para asegurarse de que la matriz está en el centro de la región de interés en la pantalla del ordenador.</li>
	<li>Dispensar 10 μl de las diluida micro partículas de diámetro de 2 μm en la muestra con una micro pipeta.</li>
	<li>Encender la corriente para el diodo de láser de longitud de onda 980 nm para excitar la resonancia plasmónica de la matriz con una potencia en el rango de ~ 1 mW a 10 mW.</li>
	<li>Activar manualmente la fuente de alimentación para el tablero de control electrónico para enfriar la muestra a un estado estacionario de temperatura ~ 4 ° C.</li>
	<li>En el software de visualización, haga clic en el &#34; grabar video &#34; secuencia para abrir el cuadro de diálogo de grabación. Haga clic en el &#34; registro &#34; botón para iniciar el grabación 1.5 del movimiento de las partículas micro a una velocidad de 10 fotogramas/s sobre la muestra bajo la influencia de rayo láser mediante la cámara CCD de vídeo. Haga clic en el &#34; dejar de &#34; el botón para detener la grabación. Ver Video 1.</li>
</ol>

<ol>
	<li>Ashkin, A., Dziedzic, J. M., Bjorkholm, J. E., Chu, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Observation+of+a+single-beam+gradient+force+optical+trap+for+dielectric+particles.">Observation of a single-beam gradient force optical trap for dielectric particles.</a> Opt.Lett. 11, 288-290 (1986).</li><li>Grier, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+revolution+in+optical+manipulation.">A revolution in optical manipulation.</a> Nature. 424, 21-27 (2003).</li><li>Wright, W. H., Sonek, G. J., Berns, M. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Radiation+on+trapping+forces+with+optical+tweezers.">Radiation on trapping forces with optical tweezers.</a> Appl. Phys. Lett. 63, 715-717 (1993).</li><li>Kawata, S., Tani, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optically+driven+Mie+particles+in+an+evanescent+field+along+a+channel+waveguide.">Optically driven Mie particles in an evanescent field along a channel waveguide.</a> Opt. Lett. 21, 1768-1770 (1996).</li><li>Yang, A. H. J., Moore, S. D., Schmit, B. S., Klug, M., Lipson, M., Erickson, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optical+Manipulation+of+nanoparticles+and+biomolecules+in+sub-wavelength+slot+waveguides.">Optical Manipulation of nanoparticles and biomolecules in sub-wavelength slot waveguides.</a> Nature. 457, 71-75 (2009).</li><li>Lin, S., Schonbrun, E., Crozier, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optical+manipulation+with+planar+silicon+microring+resonators.">Optical manipulation with planar silicon microring resonators.</a> Nano Lett. 10, 2408-2411 (2010).</li><li>Mandal, S., Serey, X., Erickson, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nanomanipulation+using+silicon+photonic+crystal+resonators.">Nanomanipulation using silicon photonic crystal resonators.</a> Nano Lett. 2010 (10), 99-104 (2010).</li><li>Lin, S., Crozier, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Planar+silicon+microrings+as+wavelength-+multiplexed+optical+traps+for+storing+and+sensing+particles.">Planar silicon microrings as wavelength- multiplexed optical traps for storing and sensing particles.</a> Lab Chip. 11, 4047-4051 (2011).</li><li>Juan, M. L., Righini, M., Quidant, M., R, <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Plasmonic+nano+optical+tweezers.">Plasmonic nano optical tweezers.</a> Nat. Photon. 5, 349-356 (2011).</li><li>Huang, J. S., Yang, Y. -. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+origin+and+future+of+plasmonic+optical+tweezer.">The origin and future of plasmonic optical tweezer.</a> Nanomaterials. 5, 1048-1065 (2015).</li><li>Pang, Y., Gordon, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optical+trapping+of+single+protein.">Optical trapping of single protein.</a> Nano Lett. 12, 402-406 (2012).</li><li>Chen, K. Y., Lee, A. T., Hung, C. C., Huang, J. S., Yang, Y. -. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Transport+and+trapping+in+two-dimensional+nanoscale+plasmonic+optical+lattice.">Transport and trapping in two-dimensional nanoscale plasmonic optical lattice.</a> Nano Lett. 13, 4118-4122 (2013).</li><li>Cuche, A., Stein, B., Canguier-Durand, A., Devaux, E., Genet, C., Ebbesen, T. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Brownian+motion+in+a+designer+force+field:+Dynamical+effects+of+negative+refraction+on+nanoparticles.">Brownian motion in a designer force field: Dynamical effects of negative refraction on nanoparticles.</a> Nano Lett. 12, 4329-4332 (2012).</li><li>Baffou, G., Berto, P., Urena, E. B., Quidant, R., Monnert, S. J., Polleux, J., Righeault, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Photoinduced+heating+of+nanoparticle+arrays.">Photoinduced heating of nanoparticle arrays.</a> ACS Nano. 8, 6478-6488 (2013).</li><li>Roxworthy, B. J., Bhuiya, A. M., Vanka, S. P., Toussant, K. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Understanding+and+controlling+plasmon-induced+convection.">Understanding and controlling plasmon-induced convection.</a> Nat. Commun. 5, (2014).</li><li>Yang, T. P., Yossifon, G., Yang, Y. -. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Characterization+of+the+near-field+and+convectional+transport+behavior+of+micro+and+nano+particles+in+nanoscale+plasmonic+optical+lattice.">Characterization of the near-field and convectional transport behavior of micro and nano particles in nanoscale plasmonic optical lattice.</a> Biomicrofluidics. 10, 034102 (2016).</li><li>Chen, Y. -. C., Yossifon, G., Yang, Y. -. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Supression+of+phtothermal+convection+of+micro+particles+in+two+dimensional+nanoplamonic+optical+lattice.">Supression of phtothermal convection of micro particles in two dimensional nanoplamonic optical lattice.</a> Appl. Phys. Lett. 109, 201111 (2016).</li><li>Smith, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Thin film deposition: principles and practice. , (1995).</li><li>Zehtabi-Oskuie, A., Bergeron, J. G., Gordon, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Flow-dependent+double-nanohole+optical+trapping+of+20+nm+polystyrene+nanospheres.">Flow-dependent double-nanohole optical trapping of 20 nm polystyrene nanospheres.</a> Sci. Rep. 2, 966 (2012).</li><li>Zhang, W., Huang, L., Santschi, C., Martin, O. J. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Trapping+and+sensing+10+nm+metal+nanoparticles+using+plasmonic+dipole+antennas.">Trapping and sensing 10 nm metal nanoparticles using plasmonic dipole antennas.</a> Nano Lett. 10, 1006-1011 (2010).</li><li>Pang, Y., Gordon, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optical+trapping+of+12+nm+dielectric+spheres+using+double-nanoholes+in+a+gold+film.">Optical trapping of 12 nm dielectric spheres using double-nanoholes in a gold film.</a> Nano Lett. 2011 (11), 3763-3767 (2011).</li></ol>

Los autores no tienen nada que revelar.

El procedimiento aquí descrito permite al lector a reproducir confiablemente captura sobre una base diaria. Una pauta empírica general para el diseño de un enrejado óptico utilizable es utilizar un tamaño comparable para nanoarray plasmónica, distancia interdisc y atrapado de tamaño de partícula. Comparado con un nanoestructuras plasmónica solo, aislado, el diseño de enrejado óptico junto con la alta energía óptica proporcionada por el enfriamiento de la muestra a ~ 4 ° C utilizado aquí grandemente aumenta la probabilidad de captura. Si las nanoestructuras plasmónica, bien separadas se utilizan como sitios de captura, hay que esperar mucho tiempo para la migración de micropartículas en el volumen de captura efectivo cerca de las nanoestructuras plasmónica. También, aumentando la distancia entre disco crítico disminuye la probabilidad de acumulación de partículas. Nota que uno también puede realizar el experimento de captura con el enrejado óptico plasmónica en temperatura ambiente pero la potencia óptica utilizable será muy limitada. También, a baja potencia óptica, hay que esperar mucho tiempo (~ 1 h) para el evento de captura de micropartículas. Por lo general, encendemos la cámara CCD para grabar el movimiento de la partícula y recoger el evento de captura en pocos minutos. La energía del laser aplicable es tan alta como 10 mW. En un alto poder óptico, se observan una gran agregación de micropartículas.
El paso crítico para el éxito en este trabajo es enfriar abajo la plasmónica en un cubreobjetos frágil y simultáneamente monitorear la temperatura de la muestra. Hemos elegido la adelante busca cámara infrarroja para medir la temperatura porque tal una medición sin contacto reduce la posibilidad de rotura de la muestra. Alternativamente, uno puede elegir el pegamento en un termómetro de tamaño pequeño y utilizarlo para medir la temperatura en tiempo real. El sistema de enfriamiento junto con medición de temperatura sin contacto es generalmente aplicable para microscopía óptica a bajas temperaturas.
Aunque aquí la demostración se realiza con partículas de tamaño micrométrico, uno puede atrapar nanopartículas por reducción ambos el tamaño y espaciamiento de los nanodiscs de oro. Hasta ahora, captura de las nanopartículas con diámetros tan pequeños como 100 nm ha sido demostrada19. Esto, sin embargo, no es el último límite de la rejilla óptica plasmónica. También, hemos utilizado un largo trabajo objetivo de microscopio de distancia para facilitar el diseño mecánico de la etapa de la muestra. Mejor resolución en proyección de imagen puede lograrse mediante la sustitución con un objetivo de microscopio de inmersión de aceite. Escalando por las dimensiones de las nanoestructuras plasmónica, la captura de las nanopartículas más pequeñas también debe ser factible. 20 , 21

La captura óptica de partículas a escala micro fue desarrollada originalmente por Arthur Askin en la década de 1970. Desde su invención, la técnica se ha desarrollado como una herramienta versátil para el micro y nanomanipulación1,2. Convencionales óptico captura basándose en el campo lejano enfoque principio intrínsecamente limitada por la difracción en su confinamiento espacial, en donde la fuerza de captura disminuye dramáticamente (siguiente un ~unaley3 para una partícula de radio un) 3. para superar esos límites de difracción, los investigadores han desarrollado técnicas de captura óptica de campo cercano del campo evanescente óptico utilizando nanoestructuras plasmónica de metálico y, además, la captura de nanoescala objetos a las moléculas de proteína solo ha sido demostrada4,5,6,7,8,9,10,11. Por otra parte, la red óptica plasmónica nace de matrices de nanoestructuras plasmónica periódica para transporte de largo alcance de micro - y nanopartículas y múltiples partículas apilamiento11,12. Un obstáculo importante para interrumpir la captura en un enrejado óptico es convección fototérmica y se han hecho esfuerzos para aclarar sus efectos por varios grupos14,15,16,17. Usando la función de Green, Baffou et al. calcular un perfil de temperatura modelando cada nanoestructuras plasmónica como un calentador de punto y luego validado experimentalmente su modelo14. Grupo de Toussant también ha medido la convección inducida por plasmones con partícula velocimetry15. Grupo del autor ha caracterizado transporte cerca campo y convencionales y demuestra una estrategia de ingeniería para suprimir la convección de fototérmica16,17.
Aquí presentamos el diseño de una configuración óptica y un procedimiento detallado específicamente para experimentos de captura con red óptica plasmónica. El potencial óptico fue creado mediante la iluminación de una matriz de nanodiscs de oro con un haz gaussiano enfocado libremente. Un plan para suprimir la convección fototérmica de enfriar la muestra a una temperatura baja (~ 4 ° C) para la captura óptima es también describir aquí17. En aproximación de Boussinesq, da una estimación de orden de la magnitud de la velocidad de convección natural u por u ~L2 gβΔT / v, donde L es la escala de longitud de la fuente de calor y Δ T es el aumento de la temperatura en relación con la referencia debido a la calefacción.  g y β son la aceleración de la gravedad y el coeficiente de expansión térmica, respectivamente. En las temperaturas cerca de 4 ° C, la densidad del medio agua exhibe dependencia anómala de la temperatura y esto se traduce en un coeficiente de expansión térmica cercano a cero y, por tanto, una convección fototérmica vanishingly pequeñas.

<table style="border-collapse:collapse;width:629pt" width="839">
	<colgroup>
		<col style="width:207pt" width="276" />
		<col style="width:131pt" width="174" />
		<col style="width:122pt" width="162" />
		<col style="width:170pt" width="227" />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="21" style="height:15.75pt">
			<td class="xl69" height="21" style="width:207pt;height:15.75pt" width="276">Thermoelectric cooling element</td>
			<td class="xl69" style="width:131pt" width="174">Thorlabs</td>
			<td class="xl69" style="width:122pt" width="162">TEC 1.4-6</td>
			<td class="xl70" style="width:170pt" width="227">TEC element for sample cooling</td>
		</tr>
		<tr height="42" style="height:31.5pt">
			<td class="xl69" height="42" style="width:207pt;height:31.5pt" width="276">RTD thermometer</td>
			<td class="xl69" style="width:131pt" width="174">Omega Engineering</td>
			<td class="xl69" style="width:122pt" width="162">RTD Thermometer 969C</td>
			<td class="xl70"></td>
		</tr>
		<tr height="21" style="height:15.75pt">
			<td class="xl69" height="21" style="width:207pt;height:15.75pt" width="276">Forward looking infrared camera</td>
			<td class="xl69" style="width:131pt" width="174">FLIR&#160;</td>
			<td class="xl69" style="width:122pt" width="162">FLIR One</td>
			<td class="xl70">IR camera for temperature monitoring</td>
		</tr>
		<tr height="46" style="height:34.5pt">
			<td class="xl69" height="46" style="width:207pt;height:34.5pt" width="276">light emitting diode light source</td>
			<td class="xl69" style="width:131pt" width="174">Touchbright</td>
			<td class="xl69" style="width:122pt" width="162"></td>
			<td class="xl69" style="width:170pt" width="227">Light source for illumination for fluorescent imaging</td>
		</tr>
		<tr height="21" style="height:15.75pt">
			<td class="xl69" height="21" style="width:207pt;height:15.75pt" width="276">Long working distance objective</td>
			<td class="xl69" style="width:131pt" width="174">Olympus</td>
			<td class="xl69" style="width:122pt" width="162">LMPLFLN</td>
			<td class="xl70">For illuminating the sample and imaging</td>
		</tr>
		<tr height="21" style="height:15.75pt">
			<td class="xl69" height="21" style="width:207pt;height:15.75pt" width="276">Optical trap kit</td>
			<td class="xl69" style="width:131pt" width="174">Thorlabs</td>
			<td class="xl69" style="width:122pt" width="162">OTKB/M</td>
			<td class="xl70"></td>
		</tr>
		<tr height="21" style="height:15.75pt">
			<td class="xl71" height="21" style="height:15.75pt">Cover slip</td>
			<td class="xl69" style="width:131pt" width="174"></td>
			<td class="xl69" style="width:122pt" width="162"></td>
			<td class="xl69" style="width:170pt" width="227">thickness 0.17 mm</td>
		</tr>
		<tr height="21" style="height:15.75pt">
			<td class="xl71" height="21" style="height:15.75pt">Scanning electron microscope</td>
			<td class="xl69" style="width:131pt" width="174">Hitachi</td>
			<td class="xl69" style="width:122pt" width="162">SEM-Hitachi S3400N</td>
			<td class="xl69" style="width:170pt" width="227"></td>
		</tr>
		<tr height="44" style="height:33.0pt">
			<td class="xl71" height="44" style="height:33.0pt">Electron beam blanker</td>
			<td class="xl69" style="width:131pt" width="174">DEBEN</td>
			<td class="xl69" style="width:122pt" width="162">PCD beam blanker</td>
			<td class="xl69" style="width:170pt" width="227">the blanker is added to the scanning electron microscope&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="21" style="height:15.75pt">
			<td class="xl71" height="21" style="height:15.75pt">Thermal evaporator</td>
			<td class="xl69" style="width:131pt" width="174">SYSKEY Technology</td>
			<td class="xl69" style="width:122pt" width="162"></td>
			<td class="xl69" style="width:170pt" width="227"></td>
		</tr>
		<tr height="21" style="height:15.75pt">
			<td class="xl71" height="21" style="height:15.75pt">Mask aligner</td>
			<td class="xl69" style="width:131pt" width="174">Karl Suss</td>
			<td class="xl69" style="width:122pt" width="162">MJB 3</td>
			<td class="xl69" style="width:170pt" width="227">For marker fabrication</td>
		</tr>
		<tr height="24" style="height:18.0pt">
			<td class="xl69" height="24" style="width:207pt;height:18.0pt" width="276">Electron beam resist</td>
			<td class="xl69" style="width:131pt" width="174">Sigma Alrich</td>
			<td class="xl69" style="width:122pt" width="162">PMMA 120K</td>
			<td class="xl69" style="width:170pt" width="227">For e-beam lithography</td>
		</tr>
		<tr height="21" style="height:15.75pt">
			<td class="xl69" height="21" style="width:207pt;height:15.75pt" width="276">Electron beam resist</td>
			<td class="xl69" style="width:131pt" width="174">Sigma Alrich</td>
			<td class="xl69" style="width:122pt" width="162">PMMA 960K</td>
			<td class="xl70">For e-beam lithography</td>
		</tr>
		<tr height="42" style="height:31.5pt">
			<td class="xl69" height="42" style="width:207pt;height:31.5pt" width="276">Fluoresent labeled polystyrene microspheres</td>
			<td class="xl69" style="width:131pt" width="174">Polyscience</td>
			<td class="xl69" style="width:122pt" width="162"></td>
			<td class="xl70">2 um diameter</td>
		</tr>
		<tr height="21" style="height:15.75pt">
			<td class="xl69" height="21" style="width:207pt;height:15.75pt" width="276">Bipolar transistor</td>
			<td class="xl69" style="width:131pt" width="174">Mouser</td>
			<td class="xl69" style="width:122pt" width="162">2N3904</td>
			<td class="xl70">quantity 2 for TEC driver circuit</td>
		</tr>
		<tr height="28" style="height:21.0pt">
			<td class="xl69" height="28" style="width:207pt;height:21.0pt" width="276">Bipolar transistor</td>
			<td class="xl69" style="width:131pt" width="174">Mouser</td>
			<td class="xl69" style="width:122pt" width="162">2N3906</td>
			<td class="xl70">quantity 2 for TEC driver circuit</td>
		</tr>
		<tr height="21" style="height:15.75pt">
			<td class="xl69" height="21" style="width:207pt;height:15.75pt" width="276">MOSFET power transistor</td>
			<td class="xl69" style="width:131pt" width="174">Mouser</td>
			<td class="xl69" style="width:122pt" width="162">IRF5305</td>
			<td class="xl70">quantity 2 for TEC driver circuit</td>
		</tr>
		<tr height="21" style="height:15.75pt">
			<td class="xl69" height="21" style="width:207pt;height:15.75pt" width="276">MOSFET power transistor</td>
			<td class="xl69" style="width:131pt" width="174">Mouser</td>
			<td class="xl69" style="width:122pt" width="162">IRF131ON</td>
			<td class="xl70">quantity 2 for TEC driver circuit</td>
		</tr>
		<tr height="21" style="height:15.75pt">
			<td class="xl69" height="21" style="width:207pt;height:15.75pt" width="276">10 kOhm resistor</td>
			<td class="xl69" style="width:131pt" width="174">Mouser</td>
			<td class="xl69" style="width:122pt" width="162"></td>
			<td class="xl70">quantity 6 for TEC driver circuit</td>
		</tr>
		<tr height="21" style="height:15.75pt">
			<td class="xl69" height="21" style="width:207pt;height:15.75pt" width="276">910 Ohm resistor</td>
			<td class="xl69" style="width:131pt" width="174">Mouser</td>
			<td class="xl69" style="width:122pt" width="162"></td>
			<td class="xl70">quantity 2 for TEC driver circuit</td>
		</tr>
		<tr height="21" style="height:15.75pt">
			<td class="xl69" height="21" style="width:207pt;height:15.75pt" width="276">Photoresist</td>
			<td class="xl69" style="width:131pt" width="174">Microchemicals</td>
			<td class="xl69" style="width:122pt" width="162">AZ4620</td>
			<td class="xl70">For marker fabrication</td>
		</tr>
		<tr height="21" style="height:15.75pt">
			<td class="xl69" height="21" style="width:207pt;height:15.75pt" width="276">Acetone</td>
			<td class="xl69" style="width:131pt" width="174">Sigma Alrich</td>
			<td class="xl69" style="width:122pt" width="162"></td>
			<td class="xl70">For marker fabrication</td>
		</tr>
		<tr height="41" style="height:30.75pt">
			<td class="xl69" height="41" style="width:207pt;height:30.75pt" width="276">Fluorescence Module for the OTKB/M, Metric Threads</td>
			<td class="xl69" style="width:131pt" width="174">Thorlabs</td>
			<td class="xl69" style="width:122pt" width="162">OTKB-FL/M</td>
			<td class="xl69" style="width:170pt" width="227"></td>
		</tr>
		<tr height="49" style="height:36.75pt">
			<td class="xl69" height="49" style="width:207pt;height:36.75pt" width="276">Fluorescent filter set</td>
			<td class="xl69" style="width:131pt" width="174">Thorlabs</td>
			<td class="xl69" style="width:122pt" width="162">MDF-FITC</td>
			<td class="xl70">For Fluorescein Isothiocyanate (FITC)</td>
		</tr>
		<tr height="21" style="height:15.75pt">
			<td class="xl70" height="21" style="height:15.75pt">Ultrasonic cleaner</td>
			<td class="xl69" style="width:131pt" width="174">Delta</td>
			<td class="xl70">DC150H</td>
			<td class="xl70">For the lift off step</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

trapping of micro particles in nanoplasmonic optical lattice

La plasmónica pinzas ópticas ha sido desarrollado para superar los límites de la difracción de las pinzas ópticas convencionales de campo lejano. Plasmónica enrejado óptico consiste en una matriz de nanoestructuras, que exhiben una variedad de captura y transporte de comportamientos. Nos informe los procedimientos experimentales para atrapar micro-partículas en un enrejado óptico simple nanoplasmonic cuadrados. También describimos la configuración óptica y la nanofabricación de una matriz de nanoplasmonic. El potencial óptico se crea mediante la iluminación de una matriz de nanodiscs de oro con un haz gaussiano de longitud de onda de 980 nm y emocionante resonancia de plasmón. El movimiento de las partículas es supervisado por la proyección de imagen de la fluorescencia. También se describe un plan para suprimir la convección fototérmica para aumentar la potencia óptica utilizable para la captura óptima. Supresión de la convección se logra enfriamiento de la muestra a baja temperatura y utilizando el coeficiente de expansión térmica cercano a cero de un medio de agua. Transporte de partículas individuales y múltiples trampas de partículas se divulgan aquí.

Trayectorias de partículas individuales fueron grabadas por una cámara CCD en nuestro experimento y entonces, las imágenes fueron procesadas con un programa personalizado para extraer de la trayectoria de cada partícula16. Resultados representativos se muestran en la figura 3 y 1 Video para micro esferas con un diámetro de 2 μm. se observaron múltiples trampas de partículas dentro de la red óptica. Sucesivas imágenes extraídas de un video representativo del movimiento de la partícula se muestran en la figura 4. Para micropartículas de diámetro de 2 μm, uno puede ver el agrupamiento de micropartículas formó un hexagonal embalado cerca estructura (hcp). La muestra también puede ser calentada apagando el elemento TEC; el cluster observado atrapado se dispersaría por convección fototérmica.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56151/56151fig1.jpg"> 
Figura 1 . Esquema de la configuración óptica. Un haz Gaussiano con longitud de onda de 980 nm se utiliza para excitar la muestra plasmónica enrejado óptico para crear trampas potenciales. Un diodo laser fibra-juntado de longitud de onda 980 nm va a través del espejo (M1), libremente es enfocada por un largo trabajo objetivo de microscopio de distancia y excita la muestra plasmónica. La imagen fluorescente se toma con el mismo objetivo en conjunto con espejo dicroico (DM) y filtro de emisión (fe) bajo la excitación fluorescente a 470 nm de fuente de luz diodo de emisión de luz. La excitación de la luz en 980 nm para la resonancia plasmónica es codificado por color 'Rosa' y la excitación y emisión de luz para imágenes fluorescentes están codificadas por color 'azul' y el 'verde', respectivamente. El movimiento se graba con la cámara CCD. Refrigeración termoeléctrica (TEC) se utiliza para enfriar la muestra. <a href="//ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/56151/56151fig1large.jpg" target="_blank">Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56151/56151fig2.jpg"> 
Figura 2 . Matriz plasmónica Nano fabricado por litografía por E-Beam. (un) marcador diseño utilizado para ubicar y alinear la muestra en el escritor de la e-beam. Son las dimensiones del cuadrado blanco exterior 22 mm x 22 mm, y el marcador anular en el interior tiene un diámetro exterior de 150 μm y diámetro interno de 50 μm. (b) una microscopio electrónico de barrido (SEM) imagen de una matriz de nanoplasmonic. Se utiliza una matriz simple cuadrada de 22 x 22 nanodiscs y cada celda contiene un nanodisc de espesor 40 nm y nm de diámetro 550 distancia de inter-disco 750 nm. <a href="//ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/56151/56151fig2large.jpg" target="_blank">Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56151/56151fig3.jpg"> 
Figura 3 . Sola partícula trayectorias. Las trayectorias de las micropartículas extraídas utilizando procesamiento de imágenes son compiladas utilizando el algoritmo de centroide16 y aquí. La potencia óptica que se utiliza para la excitación de resonancia plasmónica en 980 nm es de 5 mW. Se muestra una barra de escala de 2 μm. <a href="//ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/56151/56151fig3large.jpg" target="_blank">Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56151/56151fig4.jpg"> 
Figura 4 . Imagen de un racimo de micropartículas atrapados en plasmónica enrejado óptico y acumulación de micropartículas con el tiempo en una potencia óptica de 5 mW. (un) fluorescencia sucesiva imágenes que muestran la acumulación de micropartículas atrapados formando racimos. Se muestra una barra de escala blanca de 4 μm. (b) número de micropartículas atrapado frente al tiempo, extraído de (una). <a href="//ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/56151/56151fig4large.jpg" target="_blank">Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a>
<img alt="Movie" src="/files/ftp_upload/56151/56151video.jpg"> 
Video de 1. Captura óptica y la acumulación de partículas de 2 partículas μm. La potencia óptica que se utiliza para la excitación de resonancia plasmónica en 980 nm es de 5 mW. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/56151/2uM_5_mW.avi" target="_blank">Por favor haga clic aquí para ver este video. (Clic derecho para descargar)</a>
<img alt="Supplementary Figure 1" src="/files/ftp_upload/56151/56151supfig1.jpg"> 
Figura 1 complementaria. Flujo proceso de la nanofabricación de matriz Nanoplasmonic. <a href="//ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/56151/56151supfig1large.jpg" style="font-size: 14px;" target="_blank">Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a>
<img alt="Supplementary Figure 2" src="/files/ftp_upload/56151/56151supfig2.jpg"> 
Figura 2 complementaria. Muestra diseño de la etapa de enfriamiento. <a href="//ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/56151/56151supfig2large.jpg" style="font-size: 14px;" target="_blank">Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a>
<img alt="Supplementary Figure 3" src="/files/ftp_upload/56151/56151supfig3.jpg"> 
Figura 3 complementaria. Circuito del conductor para el enfriamiento de la muestra. <a href="//ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/56151/56151supfig3large.jpg" style="font-size: 14px;" target="_blank">Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a>
<img alt="Supplementary Figure 4" src="/files/ftp_upload/56151/56151supfig4.jpg"> 
Complementarios figura 4. Calibración de la temperatura entre un rtd termómetro y una cámara infrarroja orientadas hacia el futuro. <a href="//ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/56151/56151supfig4large.jpg" style="font-size: 14px;" target="_blank">Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a>

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Trapping of Micro Particles in Nanoplasmonic Optical Lattice

Se describe un procedimiento para atrapar ópticamente micro-partículas en enrejado óptico nanoplasmonic.

Captura de partículas Micro en enrejado óptico Nanoplasmonic

The plasmonic optical tweezer has been developed to overcome the diffraction limits of the conventional far field optical tweezer. Plasmonic optical ...

trapping-of-micro-particles-in-nanoplasmonic-optical-lattice

Nanyang Technological University

Research

JoVE Journal

Bioengineering

6.5K vistas.  National Tsing Hua University. Se describe un procedimiento para atrapar ópticamente micro-partículas en enrejado óptico nanoplasmonic.

Video: Trapping of Micro Particles in Nanoplasmonic Optical Lattice

Three-dimensional Optical-resolution Photoacoustic Microscopy

Optical microscopy, providing valuable insights at the cellular and organelle levels, has been widely recognized as an enabling biomedical technology. As the mainstays of in vivo three-dimensional (3-D) optical microscopy, single-/multi-photon fluorescence microscopy and optical coherence tomography (OCT) have demonstrated their extraordinary sensitivities to fluorescence and optical scattering contrasts, respectively. However, the optical absorption contrast of biological tissues, which encodes essential physiological/pathological information, has not yet been assessable. 
The emergence of biomedical photoacoustics has led to a new branch of optical microscopy optical-resolution photoacoustic microscopy (OR-PAM)1, where the optical irradiation is focused to the diffraction limit to achieve cellular1 or even subcellular2 level lateral resolution. As a valuable complement to existing optical microscopy technologies, OR-PAM brings in at least two novelties. First and most importantly, OR-PAM detects optical absorption contrasts with extraordinary sensitivity (i.e., 100%). Combining OR-PAM with fluorescence microscopy3 or with optical-scattering-based OCT4 (or with both) provides comprehensive optical properties of biological tissues. Second, OR-PAM encodes optical absorption into acoustic waves, in contrast to the pure optical processes in fluorescence microscopy and OCT, and provides background-free detection. The acoustic detection in OR-PAM mitigates the impacts of optical scattering on signal degradation and naturally eliminates possible interferences (i.e., crosstalks) between excitation and detection, which is a common problem in fluorescence microscopy due to the overlap between the excitation and fluorescence spectra. 
Unique for optical absorption imaging, OR-PAM has demonstrated broad biomedical applications since its invention, including, but not limited to, neurology5, 6, ophthalmology7, 8, vascular biology9, and dermatology10. In this video, we teach the system configuration and alignment of OR-PAM as well as the experimental procedures for in vivo functional microvascular imaging.

Optical-resolution photoacoustic microscopy (OR-PAM) is an emerging technology capable of imaging optical absorption contrasts in vivo with cellular resolution and sensitivity. Here, we provide a visualized instruction on the experimental protocols of OR-PAM, including system configuration, system alignment, typical in vivo experimental procedures, and functional imaging schemes.

Tridimensional óptico resolución microscopía fotoacústica

Optical microscopy, providing valuable insights at the cellular and organelle levels, has been widely recognized as an enabling biomedical technology. As ...

Investigación

Bioingeniería

Multiparametric Optical Mapping of the Langendorff-perfused Rabbit Heart

Optical imaging and fluorescent probes have significantly advanced research methodology in the field of cardiac electrophysiology in ways that could not have been accomplished by other approaches1. With the use of the calcium- and voltage-sensitive dyes, optical mapping allows measurement of transmembrane action potentials and calcium transients with high spatial resolution without the physical contact with the tissue. This makes measurements of the cardiac electrical activity possible under many conditions where the use of electrodes is inconvenient or impossible1. For example, optical recordings provide accurate morphological changes of membrane potential during and immediately after stimulation and defibrillation, while conventional electrode techniques suffer from stimulus-induced artifacts during and after stimuli due to electrode polarization1. 
The Langendorff-perfused rabbit heart is one of the most studied models of human heart physiology and pathophysiology. Many types of arrhythmias observed clinically could be recapitulated in the rabbit heart model. It was shown that wave patterns in the rabbit heart during ventricular arrhythmias, determined by effective size of the heart and the wavelength of reentry, are very similar to that in the human heart2. It was also shown that critical aspects of excitation-contraction (EC) coupling in rabbit myocardium, such as the relative contribution of sarcoplasmic reticulum (SR), is very similar to human EC coupling3. Here we present the basic procedures of optical mapping experiments in Langendorff-perfused rabbit hearts, including the Langendorff perfusion system setup, the optical mapping systems setup, the isolation and cannulation of the heart, perfusion and dye-staining of the heart, excitation-contraction uncoupling, and collection of optical signals. These methods could be also applied to the heart from species other than rabbit with adjustments to flow rates, optics, solutions, etc.
Two optical mapping systems are described. The panoramic mapping system is used to map the entire epicardium of the rabbit heart4-7. This system provides a global view of the evolution of reentrant circuits during arrhythmogenesis and defibrillation, and has been used to study the mechanisms of arrhythmias and antiarrhythmia therapy8,9. The dual mapping system is used to map the action potential (AP) and calcium transient (CaT) simultaneously from the same field of view10-13. This approach has enhanced our understanding of the important role of calcium in the electrical alternans and the induction of arrhythmia14-16.

This article describes the basic procedures for conducting optical mapping experiments in the Langendorff-perfused rabbit heart using the panoramic imaging system, and the dual (voltage and calcium) imaging modality.

Multiparamétrico óptico Cartografía del corazón de conejo Langendorff perfundidos

Optical imaging and fluorescent probes have significantly advanced research methodology in the field of cardiac electrophysiology in ways that could not ...

Optical Mapping of Action Potentials and Calcium Transients in the Mouse Heart

The mouse heart is a popular model for cardiovascular studies due to the existence of low cost technology for genetic engineering in this species. Cardiovascular physiological phenotyping of the mouse heart can be easily done using fluorescence imaging employing various probes for transmembrane potential (Vm), calcium transients (CaT), and other parameters. Excitation-contraction coupling is characterized by action potential and intracellular calcium dynamics; therefore, it is critically important to map both Vm and CaT simultaneously from the same location on the heart1-4. Simultaneous optical mapping from Langendorff perfused mouse hearts has the potential to elucidate mechanisms underlying heart failure, arrhythmias, metabolic disease, and other heart diseases. Visualization of activation, conduction velocity, action potential duration, and other parameters at a myriad of sites cannot be achieved from cellular level investigation but is well solved by optical mapping1,5,6. In this paper we present the instrumentation setup and experimental conditions for simultaneous optical mapping of Vm and CaT in mouse hearts with high spatio-temporal resolution using state-of-the-art CMOS imaging technology. Consistent optical recordings obtained with this method illustrate that simultaneous optical mapping of Langendorff perfused mouse hearts is both feasible and reliable.

This paper details the dissection procedure, instrumental setup, and experimental conditions during optical mapping of transmembrane potential (Vm) and intracellular calcium transient (CaT) in intact isolated Langendorff perfused mouse hearts.

Mapeo óptico de potenciales de acción y transitorios de calcio en el corazón de ratón

The mouse heart is a popular model for cardiovascular studies due to the existence of low cost technology for genetic engineering in this species. ...

A Cre-Lox P Recombination Approach for the Detection of Cell Fusion In Vivo

The ability of two or more cells of the same type to fuse has been utilized in metazoans throughout evolution to form many complex organs, including skeletal muscle, bone and placenta. Contemporary studies demonstrate fusion of cells of the same type confers enhanced function. For example, when the trophoblast cells of the placenta fuse to form the syncytiotrophoblast, the syncytiotrophoblast is better able to transport nutrients and hormones across the maternal-fetal barrier than unfused trophoblasts1-4. More recent studies demonstrate fusion of cells of different types can direct cell fate. The "reversion" or modification of cell fate by fusion was once thought to be limited to cell culture systems. But the advent of stem cell transplantation led to the discovery by us and others that stem cells can fuse with somatic cells in vivo and that fusion facilitates stem cell differentiation5-7. Thus, cell fusion is a regulated process capable of promoting cell survival and differentiation and thus could be of central importance for development, repair of tissues and even the pathogenesis of disease.
Limiting the study of cell fusion, is lack of appropriate technology to 1) accurately identify fusion products and to 2) track fusion products over time. Here we present a novel approach to address both limitations via induction of bioluminescence upon fusion (Figure 1); bioluminescence can be detected with high sensitivity in vivo8-15. We utilize a construct encoding the firefly luciferase (Photinus pyralis) gene placed adjacent to a stop codon flanked by LoxP sequences. When cells expressing this gene fuse with cells expressing the Cre recombinase protein, the LoxP sites are cleaved and the stop signal is excised allowing transcription of luciferase. Because the signal is inducible, the incidence of false-positive signals is very low. Unlike existing methods which utilize the Cre/LoxP system16, 17, we have incorporated a "living" detection signal and thereby afford for the first time the opportunity to track the kinetics of cell fusion in vivo.
To demonstrate the approach, mice ubiquitously expressing Cre recombinase served as recipients of stem cells transfected with a construct to express luciferase downstream of a floxed stop codon. Stem cells were transplanted via intramyocardial injection and after transplantation intravital image analysis was conducted to track the presence of fusion products in the heart and surrounding tissues over time. This approach could be adapted to analyze cell fusion in any tissue type at any stage of development, disease or adult tissue repair.

A Cre-Lox P Recombination Approach for the Detection of Cell Fusion In Vivo

A method to track cell fusion in living organisms over time is described. The approach utilizes Cre-LoxP recombination to induce luciferase expression upon cell fusion. The luminescent signal generated can be detected in living organisms using biophotonic imaging systems with a sensitivity of detection of &tilde;1,000 cells in peripheral tissues.

A Cre-Lox P Enfoque de recombinación para la detección de la fusión celular En Vivo</em

The ability of two or more cells of the same type to fuse has been utilized in metazoans throughout evolution to form many complex organs, including ...

In vitro Synthesis of Native, Fibrous Long Spacing and Segmental Long Spacing Collagen

Collagen fibrils are present in the extracellular matrix of animal tissue to provide structural scaffolding and mechanical strength. These native collagen fibrils have a characteristic banding periodicity of ~67 nm and are formed in vivo through the hierarchical assembly of Type I collagen monomers, which are 300 nm in length and 1.4 nm in diameter. In vitro, by varying the conditions to which the monomer building blocks are exposed, unique structures ranging in length scales up to 50 microns can be constructed, including not only native type fibrils, but also fibrous long spacing and segmental long spacing collagen. Herein, we present procedures for forming the three different collagen structures from a common commercially available collagen monomer. Using the protocols that we and others have published in the past to make these three types typically lead to mixtures of structures. In particular, unbanded fibrils were commonly found when making native collagen, and native fibrils were often present when making fibrous long spacing collagen. These new procedures have the advantage of producing the desired collagen fibril type almost exclusively. The formation of the desired structures is verified by imaging using an atomic force microscope.

In vitro Synthesis of Native, Fibrous Long Spacing and Segmental Long Spacing Collagen

Simple and reproducible procedures are described for making three structurally distinct collagen assemblies from a common commercially available Type I collagen monomer. Native type, fibrous long spacing or segmental long spacing collagen can be constructed by varying the conditions to which the 300 nm long and 1.4 nm diameter monomer building block is exposed.

La síntesis in vitro de Espaciado nativo, y colágeno fibroso Long Long segmentaria Espaciado

Collagen fibrils are present in the  extracellular matrix of animal tissue to provide structural scaffolding and  mechanical strength. These native ...

Micro-particle Image Velocimetry for Velocity Profile Measurements of Micro Blood Flows

Micro-particle image velocimetry (&mu;PIV) is used to visualize paired images of micro particles seeded in blood flows. The images are cross-correlated to give an accurate velocity profile. A protocol is presented for &mu;PIV measurements of blood flows in microchannels. At the scale of the microcirculation, blood cannot be considered a homogeneous fluid, as it is a suspension of flexible particles suspended in plasma, a Newtonian fluid. Shear rate, maximum velocity, velocity profile shape, and flow rate can be derived from these measurements. Several key parameters such as focal depth, particle concentration, and system compliance, are presented in order to ensure accurate, useful data along with examples and representative results for various hematocrits and flow conditions.

Micro-particle image velocimetry (&mu;PIV) is used to visualize paired images of micro particles seeded in blood flows which are cross-correlated to give an accurate velocity profile. Shear rate, maximum velocity, velocity profile shape, and flow rate, each of which has clinical applications, can be derived from these measurements.

Velocímetro de Micro-partículas para Velocity perfil mediciones de flujos de sangre Micro

Micro-particle image velocimetry (&mu;PIV) is used to visualize paired images of micro particles seeded in blood flows. The images are cross-correlated to ...

Intra-lymph Node Injection of Biodegradable Polymer Particles

Generation of adaptive immune response relies on efficient drainage or trafficking of antigen to lymph nodes for processing and presentation of these foreign molecules to T and B lymphocytes. Lymph nodes have thus become critical targets for new vaccines and immunotherapies. A recent strategy for targeting these tissues is direct lymph node injection of soluble vaccine components, and clinical trials involving this technique have been promising. Several biomaterial strategies have also been investigated to improve lymph node targeting, for example, tuning particle size for optimal drainage of biomaterial vaccine particles. In this paper we present a new method that combines direct lymph node injection with biodegradable polymer particles that can be laden with antigen, adjuvant, or other vaccine components. In this method polymeric microparticles or nanoparticles are synthesized by a modified double emulsion protocol incorporating lipid stabilizers. Particle properties (e.g.&#160;size, cargo loading) are confirmed by laser diffraction and fluorescent microscopy, respectively. Mouse lymph nodes are then identified by peripheral injection of a nontoxic tracer dye that allows visualization of the target injection site and subsequent deposition of polymer particles in lymph nodes. This technique allows direct control over the doses and combinations of biomaterials and vaccine components delivered to lymph nodes and could be harnessed in the development of new biomaterial-based vaccines.

Lymph nodes are the immunological tissues that orchestrate immune response and are a critical target for vaccines. Biomaterials have been employed to better target lymph nodes and to control delivery of antigens or adjuvants. This paper describes a technique combining these ideas to inject biocompatible polymer particles into lymph nodes.

Inyección de ganglios intra-linfáticos de partículas de polímero biodegradables

Generation of adaptive immune response relies on efficient drainage or trafficking of antigen to lymph nodes for processing and presentation of these ...

Automated Robotic Liquid Handling Assembly of Modular DNA Devices

Recent advances in modular DNA assembly techniques have enabled synthetic biologists to test significantly more of the available &#34;design space&#34; represented by &#34;devices&#34; created as combinations of individual genetic components. However, manual assembly of such large numbers of devices is time-intensive, error-prone, and costly. The increasing sophistication and scale of synthetic biology research necessitates an efficient, reproducible way to accommodate large-scale, complex, and high throughput device construction.
Here, a DNA assembly protocol using the Type-IIS restriction endonuclease based Modular Cloning (MoClo) technique is automated on two liquid-handling robotic platforms. Automated liquid-handling robots require careful, often times tedious optimization of pipetting parameters for liquids of different viscosities (e.g. enzymes, DNA, water, buffers), as well as explicit programming to ensure correct aspiration and dispensing of DNA parts and reagents. This makes manual script writing for complex assemblies just as problematic as manual DNA assembly, and necessitates a software tool that can automate script generation. To this end, we have developed a web-based software tool, http://mocloassembly.com, for generating combinatorial DNA device libraries from basic DNA parts uploaded as Genbank files. We provide access to the tool, and an export file from our liquid handler software which includes optimized liquid classes, labware parameters, and deck layout. All DNA parts used are available through Addgene, and their digital maps can be accessed via the Boston University BDC ICE Registry. Together, these elements provide a foundation for other organizations to automate modular cloning experiments and similar protocols.
The automated DNA assembly workflow presented here enables the repeatable, automated, high-throughput production of DNA devices, and reduces the risk of human error arising from repetitive manual pipetting. Sequencing data show the automated DNA assembly reactions generated from this workflow are ~95% correct and require as little as 4% as much hands-on time, compared to manual reaction preparation.

Here, an automated workflow to perform modular DNA &#34;device&#34; assembly using a modular cloning DNA assembly method on liquid-handling robots is presented. The protocol uses an intuitive software tool for generating liquid handler picklists for combinatorial DNA device library generation, which we demonstrate using two liquid handling platforms.

Automatizado de montaje robotizada manipulación líquido de dispositivos modulares de la DNA

Recent advances in modular DNA assembly techniques have enabled synthetic biologists to test significantly more of the available &#34;design space&#34; ...

Targeted Plasma Membrane Delivery of a Hydrophobic Cargo Encapsulated in a Liquid Crystal Nanoparticle Carrier

The controlled delivery of drug/imaging agents to cells is critical for the development of therapeutics and for the study of cellular signaling processes. Recently, nanoparticles (NPs) have shown significant promise in the development of such delivery systems. Here, a liquid crystal NP (LCNP)-based delivery system has been employed for the controlled delivery of a water-insoluble dye, 3,3&#8242;-dioctadecyloxacarbocyanine perchlorate (DiO), from within the NP core to the hydrophobic region of a plasma membrane bilayer. During the synthesis of the NPs, the dye was efficiently incorporated into the hydrophobic LCNP core, as confirmed by multiple spectroscopic analyses. Conjugation of a PEGylated cholesterol derivative to the NP surface (DiO-LCNP-PEG-Chol) enabled the binding of the dye-loaded NPs to the plasma membrane in HEK 293T/17 cells. Time-resolved laser scanning confocal microscopy and F&#246;rster resonance energy transfer (FRET) imaging confirmed the passive efflux of DiO from the LCNP core and its insertion into the plasma membrane bilayer. Finally, the delivery of DiO as a LCNP-PEG-Chol attenuated the cytotoxicity of DiO; the NP form of DiO exhibited ~30-40% less toxicity compared to DiOfree delivered from bulk solution. This approach demonstrates the utility of the LCNP platform as an efficient modality for the membrane-specific delivery and modulation of hydrophobic molecular cargos.

A liquid crystal nanoparticle (LCNP) nanocarrier is exploited as a vehicle for the controlled delivery of a hydrophobic cargo to the plasma membrane of living cells.

Targeted membrana plasmática Entrega de cargo encapsulado hidrofóbico en un cristal líquido portador de nanopartículas

The controlled delivery of drug/imaging agents to cells is critical for the development of therapeutics and for the study of cellular signaling processes. ...

Perfusable Vascular Network with a Tissue Model in a Microfluidic Device

A spheroid (a multicellular aggregate) is regarded as a good model of living tissues in the human body. Despite the significant advancement in the spheroid cultures, a perfusable vascular network in the spheroids remains a critical challenge for long-term culture required to maintain and develop their functions, such as protein expressions and morphogenesis. The protocol presents a novel method to integrate a perfusable vascular network within the spheroid in a microfluidic device. To induce a perfusable vascular network in the spheroid, angiogenic sprouts connected to microchannels were guided to the spheroid by utilizing angiogenic factors from human lung fibroblasts cultured in the spheroid. The angiogenic sprouts reached the spheroid, merged with the endothelial cells co-cultured in the spheroid, and formed a continuous vascular network. The vascular network could perfuse the interior of the spheroid without any leakage. The constructed vascular network may be further used as a route for supply of nutrients and removal of waste products, mimicking blood circulation in vivo. The method provides a new platform in spheroid culture toward better recapitulation of living tissues.

The protocol describes how to engineer a perfusable vascular network in a spheroid. The spheroid's surrounding microenvironment is devised to induce angiogenesis and connect the spheroid to the microchannels in a microfluidic device. The method allows the perfusion of the spheroid, which is a long-awaited technique in three-dimensional cultures.