太平洋の北西国立研究所 (なり) 地球と生物科学 (EBD) ミッション種監督研究と開発 (LDRD) 基金へのサポート感謝しております。インストゥルメンタル アクセスが w. r. ワイリー環境分子科学研究所 (EMSL) 一般ユーザーの提案書を提供されました。EMSL はオフィスの生物と環境研究 (BER) なりで主催国立科学ユーザー施設です。著者は博士 『 鼎の証拠、原稿を読んで、有用なフィードバックを提供することをありがちましょう。バテル契約 DE AC05 76RL01830 下 DOE のなりが運営しています。

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C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Capturing+the+transient+species+at+the+electrode-electrolyte+interface+by+in+situ+dynamic+molecular+imaging.">Capturing the transient species at the electrode-electrolyte interface by in situ dynamic molecular imaging.</a> Chem Commun. 52 (73), 10952-10955 (2016).</li></ol>

著者が明らかに何もありません。

ログ段階で接種後数日とバイオ フィルムが 3.1 の手順で説明するよう健康とイメージングのため十分な厚さだ前に拡大する温度をテストすることが重要です。S. oneidensis 室温; MR1 バイオ フィルムを養殖具体的手順します。しかし別の部屋の温度の成長率に影響を与えます。したがって、バイオ フィルムは TOF-SIMS 解析に進む前に準備ができているかどうかを理解する光イメージング技術を使用する重要です。同様に、異なった緊張細菌の生育条件と解析のための望ましい厚さを達成するために長さが必要です。図 1 b の成長曲線がログ 12-32 h をする細菌相 200 を示し、これはプロシージャ全体で 24 h で使用されていた、それは今回使えないというログ相として細菌の他の株の成長曲線を確立せずに注意してくださいすることが重要 独立。ログ相は、12 と 33 h s. oneidensis の成長の間でしたが、24 h は酸素がログ フェーズの終わりに、有機体の成長速度制限始めていた成長の部分にだったという事実のために選ばれました。これが時間の細胞であることを示した実験はナノワイヤー、こうして低酸素環境で生き残ることができるフォーム成功したバイオ フィルムにプライミングを生成し始めた。3,13したがって、ログ フェーズ中に細菌を使用する選択した時刻研究によって影響されるべきである経験と知識を研究されている細菌に関する実験的研究文献から得た。さらに、このアプローチを使用してバイオ フィルムの成長に使用される細菌のすべての異なった緊張のログ相を理解する別の成長曲線が確立されなければなりません。2 μ L/分の成長率だったので s. oneidensis の最大成長率を超えないように氏-1、および時間の合計はない草に覆われた成熟したバイオ フィルムを得るため選ばれた計算と着脱しやすい。これらの料金をそれに応じて調整することができますこのセットアップで使用されるさまざまな細菌の知識に。
サルヴィを用いたバイオ フィルムの成長にいくつかの制限には、チャネルの平らな壁にアタッチする細菌の確率と同様に、チャネル内の生物付着が含まれます。このプロトコルでは 2 μ L/分を推奨、一定の速度で成長にもかかわらず生物付着はまだバイオ フィルムが余りに長くのために成長する許可されて場合発生します。このような場合、警告なし、バイオ フィルムはウィンドウからデタッチし、コンセント格納容器に、サルヴィの終了できます。生物付着は単に機械的な力を追加することによっても発生することが (すなわち、移動) サルヴィは、避けられない。しかし、これは、バイオ フィルムの光学顕微鏡下で TOF-SIMS 解析の前に罪のウィンドウに添付ファイルを表示することによってチェックで保つことができます。他の 1 つの制限には、いくつかの細菌を添付が難しくことができますを PDMS マイクロ チャネルの滑らかさが含まれています。ただし、これは細菌の付着が問題ならチャネルにリブのエッジを作成することによって対応するために、サルヴィの設計で変更できます。最後に、成長曲線を決定するため外径600測定値の代わりにセルのカウントを行うことができます。たとえば、研究では、外径600朗読する細胞数の直接および一貫した相関関係を示しています。21したがって、外径600とみなされるバイオ フィルムの成長を評価するのに十分です。
この手法に制限が少なく、サルヴィは本質的に嫌気グローブ ボックス内または任意の環境チャンバーの温度制御など多くのアプリケーションで使用するための多くの汎用性を持つ培養皿として機能。いくつかの制限は、それぞれ特定の細菌の最適な成長条件で対応することは可能である相対湿度、温度、日光、近く配置など手に負えない部屋条件を含んでいます。さらに、これらの技術的な課題のいくつかは、温度やバイオ フィルムのセットアップに RH の仲介機能とインキュベーターで克服できます。
サルヴィは、真空対応マイクロ流体のインターフェイスです。この作品で、200 x 300 μ L マイクロ流路文化バイオ イメージング光学および液体のシムズと続いていました。液体は揮発性および真空の液相を保持することは困難であるため真空ベースの技術を使用して研究する技術的な課題を提示します。こうして TOF-SIMS など真空技術は、伝統的のみ乾燥と低温のサンプルに制限されています。22また、サルヴィ使用できます多様なイメージングおよびさまざまな顕微鏡および分光手法を用いた分光法のため。4,9当社グループは液体・固体-液体界面の場観察における様々 なサルヴィ アプリケーションを継続的に展開してきました。15,23,24私たちの最も最近の努力を示した細菌 SiN 膜への愛着。9初期取付後時間をかけて中の継続的な流れは正常に育成、サルヴィの罪ウィンドウに直接バイオ フィルムを示されています。TOF-SIMS では、一次イオンビーム直径 2 μ m の穴を攻めに使用されます。このディメンションは、その自然水和微小環境でバイオ フィルムの化学プロフィールを提供罪ウィンドウにアタッチされるバイオ フィルムのセルの長さと同様です。乾燥されたサンプルの水和状態でバイオ フィルムを比較するとき、これはバイオ フィルムの化学的アイデンティティの違い、EPS、および水クラスター環境の存在のために非常に重要。9サルヴィを使わず、TOF-SIMS でしたのみ行われる乾燥・低温サンプル自然な水和状態でサンプルの化学物質のプロファイルをキャプチャに失敗した化学のマッピングを提供します。
図 1Aのように、サルヴィ マイクロに対して垂直にドリップ チューブを可能にするために上記のドリップ チューブ シリンジ ポンプを保つことが重要です。さらに、泡 (内コンセント ボトル) アウトレット PFTE チューブ (点滴室に添付) インレット チューブよりも低い場合にデバイスのチューブ内に閉じ込めになる可能性は低くなります。サルヴィの成長のための細菌の育成の別の重要なステップは、1.3 のステップに記載されているを使用する特定の細菌株の成長曲線を取得します。これは光学濃度測定と成長曲線を取得することによって行うことができます。成長曲線図 1Bに示すように細菌される成長のログ段階で細菌が健康であることが想定される期間を理解することにとって重要です。成長のこの段階で細菌を利用した健康バイオ フィルムの微小環境の作成を容易、確実にバイオ フィルムがその期待の率で成長します。TOF-SIMS で使用前に滅菌用オートクレーブできません、サルヴィ マイクロは 70% のエタノールと純水、常温で殺菌します。これは、オートクレーブ両方、サルヴィの窓が損傷し、チャネルに水蒸気を導入するという事実によるものです。成長の数日後細菌付着を検証する蛍光顕微鏡によるマイクロをチェック必要があります。図 1Cの例を見つけることができます、このイメージは、成熟したバイオ フィルムを取られました。媒体の流路のため細菌がもっと好意的アタッチし、マイクロ チャネルのエッジに沿ってにつれて、この場所は、流れとせん断力がローズt。
要約すると、サルヴィは文化研究バイオ フィルムの in situ化学マッピングを使用するための優れた方法、真空ベースのイメージング質量分析に自然な水和状態の生きているバイオ フィルムを提供することができます。このユニークなアプローチは、バイオ フィルムの水クラスター微小同様その EPS 副産物のより深い理解を得るためにより多くの情報を提供できます。この情報は、バイオ フィルムの生物学的活動を理解する使用することができる、生体臨床医学、医用生体工学、農業、産業の研究・開発など、様々 なアプリケーションで利用することができます。

細菌バイオ フィルム細菌前記細胞が接続し、多くの可能な環境の中で生き残ることができる有害な物理的・機械的刺激の変化を生き残るためにための防衛として時間をかけて進化してきた表面関連のコミュニティであります。1,2バイオ フィルム大幅に調査した、生体臨床医学、医用生体工学、農業、産業の研究・開発など多くの分野のアプリケーションがあります。1,2セルフ プロデュースに細胞外高分子物質 (EPS) と、ローカル水クラスター環境などを含むこれらの複雑な微生物の化学マッピングを理解する正確を得る不可欠ですな彼らの生物学的活動の描写です。2
バイオ フィルムは存在し、高含水状態の内で育ちます。これは、揮発性液体の真空の勉強の難しさのため飛行時間二次イオン質量分析 (TOF-SIMS) など真空表面解析テクニックを使用して偉大な課題を提示します。その結果、真空ベースの表面分析技術は、乾燥状態だけでバイオ フィルム サンプルを勉強にほとんど専ら限られています。しかし、乾燥状態でバイオ フィルムを勉強して、真の生物学的微小環境の正確な調査を阻害します。それはしばしば、EPS の整合性とバイオ フィルム形態、その場で液体研究にバイオ フィルムの乾燥質量スペクトル結果を比較した後示されている抜本的な変更が発生します。3,4この記事分析液体真空インターフェイス (サルヴィ)、5,6マイクロ流体リアクターでの我々 のシステムの使用を採用することにより自然な水和状態内のバイオ フィルムを勉強するためのソリューションを提示します。したがって真空内液体マトリックスの構造の整合性を維持しながら二次イオンビーム プローブへの直接アクセスを提供するマイクロ ポリジメチルシロキサン (PMDS) の薄いシリコン窒化 (罪) 膜の下で液体が入っています。商工会議所。7,8
S. oneidensis氏 1 緑色蛍光タンパク質 (GFP) を表現する変異は、その代謝の多様性と環境、応用微生物学、基づいていたで一般的な使用のためこのバイオ フィルムの手順図のモデル生物として選ばれました。大きく上金属還元剤や細胞外の電子転送のための独自の機能。9,10,11また、GFP の存在は簡単連続バイオ フィルム厚蛍光顕微鏡による監視、フルオレセイン イソチオ シアン酸 (FITC) フィルターを使用しての許可。私たちの以前の研究では、最大 100 μ m の厚さにバイオ フィルムの成長のためoperando の蛍光イメージングを使用して罪ウィンドウに添付ファイルを好むこの細菌の証拠を示しています。4,12本稿が蛍光顕微鏡によるバイオ フィルムの存在の確認を説明するだけのサルヴィは超解像などその他の光学撮像方法と互換性のある蛍光イメージング (すなわち、構造化照明顕微鏡 (SIM)9) および共焦点レーザー走査顕微鏡 (CLSM) 画像4)。光イメージングは、バイオ フィルムの厚さを測定する機能し、それは、その厚さと罪ウィンドウへの付着を確認する表示されます、バイオ フィルムの形状の 3 D イメージを取得できます。9 GFP は、SIMS 分析で使用された、GFP なしS の oneidensisを成長曲線光学密度のこの唯一の必要な測定として使用され、任意の蛍光イメージングを必要としません。一般的に、タグ付きの GFP の違いと成長曲線のタグの付いていない種が重要ではありません。さらに、このプロトコルは、手順を記述するモデル生物としてs. oneidensis氏 1 GFP を使用して、この手順はサルヴィ内栽培のために必要とされるすべての菌株の設計されています。とはいえ、必要な細菌株の知識を与え、時間、温度、酸素環境など生育条件が使用される細菌の歪みに合わせて変更する必要があります。成長媒体のためこの手順は養殖で、ブドウ糖とブドウ糖なしトリプシン大豆寒天 (TSA) なし「ナノワイヤー」中, トリプシン大豆スープ (TSB) を使用します。成長のため、膜の拡張を監視するため、「ナノワイヤ」中の組成は、特別策定されていますと、細いワイヤと培地成分形を取るように見えるs. oneidensisのペリプラズムがされている以前の研究で確立。13,14
その場で当社の以前の議定書液体 TOF-SIMS サルヴィは、タンパク質の固定化と TOF-SIMS 解析およびデータ圧縮に関する詳細なプロトコルと同様に、罪に添付ファイルを提供している利点について説明しました。12データ削減の手順を繰り返しよりもむしろ本稿になる代わりにセットアップおよびバイオ フィルムの存在と事前の厚みを検出する画像処理の手順と同様に、私たちのサルヴィのマイクロ チャネル内のバイオ フィルムを育成のユニークなアプローチに焦点を当てるTOF-SIMS 解析。バイオ フィルムが以前のみ真空ベース表面分析技術のチャンバ内でサンプルを乾燥する限定されていました、ライブ バイオ フィルムの詳細な EPS とバイオ化学マッピング今入手できますその場でこの新しい機能であるためです。

<table width="2446">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="width:389px;height:20px;">ToF-SIMS</td>
			<td style="width:260px;">IONTOF</td>
			<td style="width:123px;">TOF.SIMS 5</td>
			<td style="width:1675px;">Resolution:&#62;10,000 m/&#916;m for mass resolution;&#62;4,000 m/&#916;m for high spatial resolution</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="width:389px;height:20px;">System for Analysis at the Liquid Vacuum Interface (SALVI)</td>
			<td style="width:260px;">Pacific Northwest National Laboratory</td>
			<td style="width:123px;">N/A</td>
			<td>SALVI is a unique, self-contained, portable analytical tool that, for the first time, enables vacuum based scientific instruments such as time-of-flight secondary ion mass spectrometry (ToF-SIMS) to analyze liquid surfaces in their natural state at the molecular level.</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="width:389px;height:20px;">-80&#176;C Freezer</td>
			<td style="width:260px;">New Brunswick Scientific</td>
			<td style="width:123px;">N/A</td>
			<td>U410 Premium Energy Efficient Ultra-Low Temperature Freezer</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="width:389px;height:20px;">4&#176;C Refrigerator</td>
			<td style="width:260px;">BioCold Scientific</td>
			<td style="width:123px;">N/A</td>
			<td>COLDBOX1</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="width:389px;height:20px;">Orbital Shaker</td>
			<td style="width:260px;">New Brunswick Scientific</td>
			<td style="width:123px;">N/A</td>
			<td style="width:1675px;">Innova 4900 Multi-Tier Environmental Shaker, set at 30 degrees Celsius for serum bottle and flask culturing, set at 150rpm.</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="width:389px;height:20px;">Syringe Pump</td>
			<td style="width:260px;">Cole-Parmer</td>
			<td style="width:123px;">EW-74905-02</td>
			<td>Cole-Parmer Syringe Pump, Infusion Only, Touchscreen Control 74905-02, used for injecting liquid into the tubing system and SALVI at a constant flowrate.</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="width:389px;height:20px;">Incubator</td>
			<td style="width:260px;">Barnstead International</td>
			<td style="width:123px;">LT1465X3</td>
			<td>Lab-Line incubator, set at 30 degrees Celsius for plate culturing.</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="width:389px;height:20px;">Autoclave</td>
			<td style="width:260px;">Getinge</td>
			<td style="width:123px;">533LS</td>
			<td>Used to sterilize PEEK fittings, tubing systems, serum vials, and medium. Model 533LS Vacuum Steam Sterilizer</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="width:389px;height:20px;">Spectrophotometer</td>
			<td style="width:260px;">Thermo Fisher Scientific</td>
			<td style="width:123px;">4001-000</td>
			<td>GENESYS 20 spectrophotometer for OD600 readings of cuvettes for growth curves.</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="width:389px;height:20px;">Biological Safety Cabinet</td>
			<td style="width:260px;">Thermo Fisher Scientific</td>
			<td style="width:123px;">1385</td>
			<td>1300 Series AZ Biological Safety Cabinet</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="width:389px;height:20px;">Fluorescence Microscope</td>
			<td style="width:260px;">Nikon</td>
			<td style="width:123px;">N/A</td>
			<td>Nikon OPTIPHOT-2 fluorescence microscope with camera and super high pressure mercury lamp power supply.</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="width:389px;height:20px;">pH Meter</td>
			<td style="width:260px;">Mettler Toledo</td>
			<td style="width:123px;">51302803</td>
			<td>Used to test the pH of the &#8220;nanowires&#8221; medium after finished and before autoclaving.</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="width:389px;height:20px;">PEEK Union</td>
			<td style="width:260px;">Valco</td>
			<td style="width:123px;">ZU1TPK</td>
			<td>For connecting the inlet and outlet of SALVI, the syringe to the tubing system, and the inlet of the SALVI to the drip chamber of the tubing system.</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="width:389px;height:20px;">5 Axes Sample Stage</td>
			<td style="width:260px;">IONTOF</td>
			<td style="width:123px;">N/A</td>
			<td>Stage is self-made for mounting SALVI in ToF-SIMS.</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="width:389px;height:20px;">Barnstead Nanopure Water Purification System</td>
			<td style="width:260px;">Thermo Fisher Scientific</td>
			<td style="width:123px;">D11921</td>
			<td>ROpure LP Reverse Osmosis filtration module (D2716)</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="width:389px;height:20px;">Pipette</td>
			<td style="width:260px;">Thermo Fisher Scientific</td>
			<td style="width:123px;">21-377-821</td>
			<td>Range: 100 to 1,000 &#181;L.</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="width:389px;height:20px;">Pipette Tip</td>
			<td style="width:260px;">Neptune</td>
			<td style="width:123px;">2112.96.BS</td>
			<td>1,000 &#181;L pipette tips</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="width:389px;height:20px;">Razor Blade Handle</td>
			<td style="width:260px;">Stanley</td>
			<td style="width:123px;">N/A</td>
			<td>Stanley Bostitch Razor Blade Scraper with 5 Single-Edge Blades, used for cutting PTFE tubing</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="width:389px;height:21px;">Syringe</td>
			<td style="width:260px;">BD</td>
			<td style="width:123px;">309659</td>
			<td>1 mL</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="width:389px;height:21px;">Syringe</td>
			<td style="width:260px;">BD</td>
			<td style="width:123px;">309657</td>
			<td>3 mL</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="width:389px;height:21px;">Syringe</td>
			<td style="width:260px;">BD</td>
			<td style="width:123px;">309646</td>
			<td>5 mL; Used for making the drip chamber</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="width:389px;height:21px;">Syringe</td>
			<td style="width:260px;">BD</td>
			<td style="width:123px;">309604</td>
			<td>10 mL</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="width:389px;height:21px;">Syringe</td>
			<td style="width:260px;">BD</td>
			<td style="width:123px;">302830</td>
			<td>20 mL</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="width:389px;height:21px;">Disposable Pipette</td>
			<td style="width:260px;">Thermo Fisher Scientific</td>
			<td style="width:123px;">13-678-11</td>
			<td>25 mL Fisherbrand&#8482; Sterile Polystyrene Disposable Serological Pipets with Magnifier Stripe, for filling serum bottles.</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="width:389px;height:21px;">Electric Pipette Filler</td>
			<td style="width:260px;">Pipet-aid</td>
			<td style="width:123px;">P-57260</td>
			<td>Vacuum pressure electric serological pipette filler</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="width:389px;height:21px;">Serum Bottle</td>
			<td style="width:260px;">Sigma</td>
			<td style="width:123px;">33109-U</td>
			<td>Holds approximately 69 mL of liquid for culture growth, optimum for use of 20mL culture per bottle.</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="width:389px;height:21px;">Anaerobic Culture Tube</td>
			<td style="width:260px;">VWR</td>
			<td style="width:123px;">89167-178</td>
			<td>Anaerobic Tubes, 18 x 150 mm, Supplied with 20 mm Blue Butyl Rubber Stopper and Aluminum Seal.</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="width:389px;height:21px;">Rubber Stopper</td>
			<td style="width:260px;">Sigma</td>
			<td style="width:123px;">27235-U</td>
			<td>Silicone stopper, used for sealing serum bottles and for creating the tubing system/drip chamber.</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="width:389px;height:21px;">Aluminum Crimp Seal (without septum)</td>
			<td style="width:260px;">Sigma</td>
			<td style="width:123px;">27227-U</td>
			<td>Aluminum seal for top of serum bottle for use with serum bottle crimper.</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="width:389px;height:21px;">Serum Bottle Aluminum Seal Crimper</td>
			<td style="width:260px;">Wheaton</td>
			<td style="width:123px;">224307</td>
			<td>30 mm crimper with standard seal.</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="width:389px;height:21px;">PTFE Tubing</td>
			<td style="width:260px;">Supelco</td>
			<td style="width:123px;">58697-U</td>
			<td>1.58 mm OD x 0.5 mm ID 50 ft. PTFE Teflon tubing, used for creating the tubing system.</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="width:389px;height:21px;">Disposable Cuvettes</td>
			<td style="width:260px;">GMBH</td>
			<td style="width:123px;">759085D</td>
			<td>1.5 Ml for use with spectrophotometer.</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="width:389px;height:21px;">Needle</td>
			<td style="width:260px;">BD</td>
			<td style="width:123px;">303015</td>
			<td>22G; used for serum bottle injection.</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="width:389px;height:21px;">Needle</td>
			<td style="width:260px;">BD</td>
			<td style="width:123px;">305120</td>
			<td>23G; used for punching-through rubber stopper to create drip tubing system.</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="width:389px;height:21px;">Shewanella oneidensis MR-1 with GFP</td>
			<td style="width:260px;">N/A</td>
			<td style="width:123px;">N/A</td>
			<td>Matthysse AG, Stretton S, Dandie C, McClure NC, &#38; Goodman AE (1996) Construction of GFP vectors for use in Gram-negative bacteria other than Escherichia coli. FEMS Microbiol Lett 145(1):87-94.&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="width:389px;height:21px;">Ethanol</td>
			<td style="width:260px;">Thermo Fisher Scientific</td>
			<td style="width:123px;">&#160;S25310A</td>
			<td>95% Denatured</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="width:389px;height:21px;">TSA</td>
			<td style="width:260px;">BD</td>
			<td style="width:123px;">212305</td>
			<td>Tryptic soy agar for culturing the model organism (S. oneidensis) used in this protocol</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="width:389px;height:21px;">PIPES Buffer</td>
			<td style="width:260px;">Sigma</td>
			<td style="width:123px;">P-1851</td>
			<td>Used for &#8220;nanowires&#8221; medium {Hill, E.A. 2007}</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="width:389px;height:21px;">Sodium Hydroxide</td>
			<td style="width:260px;">Sigma</td>
			<td style="width:123px;">S-5881</td>
			<td>Used for &#8220;nanowires&#8221; medium {Hill, E.A. 2007}</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="width:389px;height:21px;">Ammonium Chloride</td>
			<td style="width:260px;">Sigma</td>
			<td style="width:123px;">A-5666</td>
			<td>Used for &#8220;nanowires&#8221; medium {Hill, E.A. 2007}</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="width:389px;height:21px;">Potassium Chloride</td>
			<td style="width:260px;">Sigma</td>
			<td style="width:123px;">P-4504</td>
			<td>Used for &#8220;nanowires&#8221; medium {Hill, E.A. 2007}</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="width:389px;height:21px;">Sodium Phosphate Monobasic</td>
			<td style="width:260px;">Sigma</td>
			<td style="width:123px;">S-9638</td>
			<td>Used for &#8220;nanowires&#8221; medium {Hill, E.A. 2007}</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="width:389px;height:21px;">Sodium Chloride</td>
			<td style="width:260px;">Thermo Fisher Scientific</td>
			<td style="width:123px;">S271-3</td>
			<td>Used for &#8220;nanowires&#8221; medium, and used to make mineral solution used for &#8220;nanowires&#8221; medium {Hill, E.A. 2007}</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="width:389px;height:21px;">Sodium lactate</td>
			<td style="width:260px;">Sigma</td>
			<td style="width:123px;">L-1375</td>
			<td>60%(w/w) syrup @ 98% pure, d=1.3 g/mL, 7M, used for &#8220;nanowires&#8221; medium {Hill, E.A. 2007}</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="width:389px;height:21px;">Sodium Bicarbonate</td>
			<td style="width:260px;">Sigma</td>
			<td style="width:123px;">S-5761</td>
			<td>Used to make ferric NTA solution, used for &#8220;nanowires&#8221; medium {Hill, E.A. 2007}</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="width:389px;height:21px;">Nitrilotriacetic Acid Trisodium Salt</td>
			<td style="width:260px;">Sigma</td>
			<td style="width:123px;">N-0253</td>
			<td>Used to make ferric NTA solution, used for &#8220;nanowires&#8221; medium {Hill, E.A. 2007}</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="width:389px;height:21px;">Iron (III) Chloride</td>
			<td style="width:260px;">Sigma</td>
			<td style="width:123px;">451649</td>
			<td>Used to make ferric NTA solution, used for &#8220;nanowires&#8221; medium {Hill, E.A. 2007}</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="width:389px;height:21px;">Magnesium Sulfate</td>
			<td style="width:260px;">Sigma</td>
			<td style="width:123px;">208094</td>
			<td>Used to make minerals solution, used for &#8220;nanowires&#8221; medium {Hill, E.A. 2007}</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="width:389px;height:21px;">Manganese (II) Sulfate Monohydrate</td>
			<td style="width:260px;">Sigma</td>
			<td style="width:123px;">M-7634</td>
			<td>Used to make minerals solution, used for &#8220;nanowires&#8221; medium {Hill, E.A. 2007}</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="width:389px;height:21px;">Iron(II) Sulfate Heptahydrate</td>
			<td style="width:260px;">Sigma</td>
			<td style="width:123px;">215422</td>
			<td>Used to make minerals solution, used for &#8220;nanowires&#8221; medium {Hill, E.A. 2007}</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="width:389px;height:21px;">Calcium Chloride Dihydrate</td>
			<td style="width:260px;">Sigma</td>
			<td style="width:123px;">223506</td>
			<td>Used to make minerals solution, used for &#8220;nanowires&#8221; medium {Hill, E.A. 2007}</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="width:389px;height:21px;">Cobalt(II) Chloride</td>
			<td style="width:260px;">Sigma</td>
			<td style="width:123px;">60818</td>
			<td>Used to make minerals solution, used for &#8220;nanowires&#8221; medium {Hill, E.A. 2007}</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="width:389px;height:21px;">Zinc Chloride</td>
			<td style="width:260px;">Sigma</td>
			<td style="width:123px;">229997</td>
			<td>Used to make minerals solution, used for &#8220;nanowires&#8221; medium {Hill, E.A. 2007}</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="width:389px;height:21px;">Copper(II) Sulfate Pentahydrate</td>
			<td style="width:260px;">Sigma</td>
			<td style="width:123px;">C-8027</td>
			<td>Used to make minerals solution, used for &#8220;nanowires&#8221; medium {Hill, E.A. 2007}</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="width:389px;height:21px;">Aluminum Potassium Sulfate Dodecahydrate</td>
			<td style="width:260px;">Sigma</td>
			<td style="width:123px;">237086</td>
			<td>Used to make minerals solution, used for &#8220;nanowires&#8221; medium {Hill, E.A. 2007}</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="width:389px;height:21px;">Boric Acid</td>
			<td style="width:260px;">Sigma</td>
			<td style="width:123px;">B-6768</td>
			<td>Used to make minerals solution, used for &#8220;nanowires&#8221; medium {Hill, E.A. 2007}</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="width:389px;height:21px;">Sodium Molybdate Dihydrate</td>
			<td style="width:260px;">Sigma</td>
			<td style="width:123px;">331058</td>
			<td>Used to make minerals solution, used for &#8220;nanowires&#8221; medium {Hill, E.A. 2007}</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="width:389px;height:21px;">Nickel(II) Chloride</td>
			<td style="width:260px;">Sigma</td>
			<td style="width:123px;">339350</td>
			<td>Used to make minerals solution, used for &#8220;nanowires&#8221; medium {Hill, E.A. 2007}</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="width:389px;height:21px;">Sodium Tungstate Dihydrate</td>
			<td style="width:260px;">Sigma</td>
			<td style="width:123px;">14304</td>
			<td>Used to make minerals solution, used for &#8220;nanowires&#8221; medium {Hill, E.A. 2007}</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="width:389px;height:21px;">D-Biotin</td>
			<td style="width:260px;">Sigma</td>
			<td style="width:123px;">47868</td>
			<td>Used to make vitamin solution, used for &#8220;nanowires&#8221; medium {Hill, E.A. 2007}</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="width:389px;height:21px;">Folic Acid</td>
			<td style="width:260px;">Sigma</td>
			<td style="width:123px;">F-7876</td>
			<td>Used to make vitamin solution, used for &#8220;nanowires&#8221; medium {Hill, E.A. 2007}</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="width:389px;height:21px;">Pyridoxine Hydrochloride</td>
			<td style="width:260px;">Sigma</td>
			<td style="width:123px;">P-9755</td>
			<td>Used to make vitamin solution, used for &#8220;nanowires&#8221; medium {Hill, E.A. 2007}</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="width:389px;height:21px;">Riboflavin (B2)</td>
			<td style="width:260px;">Sigma</td>
			<td style="width:123px;">47861</td>
			<td>Used to make vitamin solution, used for &#8220;nanowires&#8221; medium {Hill, E.A. 2007}</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="width:389px;height:21px;">Thiamine Hydrochloride</td>
			<td style="width:260px;">Sigma</td>
			<td style="width:123px;">T-4625</td>
			<td>Used to make vitamin solution, used for &#8220;nanowires&#8221; medium {Hill, E.A. 2007}</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="width:389px;height:21px;">Nicotinic Acid</td>
			<td style="width:260px;">Sigma</td>
			<td style="width:123px;">N4126</td>
			<td>Used to make vitamin solution, used for &#8220;nanowires&#8221; medium {Hill, E.A. 2007}</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="width:389px;height:21px;">D-Pantothenic Acid Hemicalcium Salt</td>
			<td style="width:260px;">Sigma</td>
			<td style="width:123px;">21210</td>
			<td>Used to make vitamin solution, used for &#8220;nanowires&#8221; medium {Hill, E.A. 2007}</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="width:389px;height:21px;">Vitamin B12</td>
			<td style="width:260px;">Sigma</td>
			<td style="width:123px;">V-2876</td>
			<td>Used to make vitamin solution, used for &#8220;nanowires&#8221; medium {Hill, E.A. 2007}</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="width:389px;height:21px;">4-Aminobenzoic Acid</td>
			<td style="width:260px;">Sigma</td>
			<td style="width:123px;">A-9878</td>
			<td>Used to make vitamin solution, used for &#8220;nanowires&#8221; medium {Hill, E.A. 2007}</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="width:389px;height:21px;">Thioctic Acid</td>
			<td style="width:260px;">Sigma</td>
			<td style="width:123px;">T-1395</td>
			<td>Used to make vitamin solution, used for &#8220;nanowires&#8221; medium {Hill, E.A. 2007}</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

in situ characterization of shewanella oneidensis mr1 biofilms by salvi and tof-sims

細菌バイオ フィルムの自主制作に細胞外高分子物質 (EPS) と環境微生物学での自分の役割を理解する研究が大幅に表面関連のコミュニティであります。本研究は、バイオ フィルムの添付ファイル分析液体真空インターフェイス (サルヴィ) でのシステムを開拓し、飛行時間二次イオン質量分析 (TOF-SIMS) によってその場で生きているバイオ フィルムの化学マッピングを実現する方法をについて説明します。これは外側と専門のセットアップでは、サルヴィ チャネル内の両方の細菌の培養と同様、バイオ フィルムの存在と TOF-SIMS 解析の前に厚さを検出する光イメージング技術です。我々 の結果は自然な水和状態でシェワネラバイオ フィルムの特徴的なピークを表示によってローカライズされた水クラスター環境、EPS の強調表示のフラグメントは、同じバイオ フィルムから大幅に異なって脱水状態です。これらの結果は、真空ベースの化学イメージング装置とその場観察バイオ イメージングは、サルヴィの画期的な機能を示しています。

これらの代表的な結果は、TOF-SIMS を通じて得られた添付のバイオ フィルムの化学物質のプロファイルを識別して、解釈方法を示すのに役立ちます。質量スペクトル TOF-SIMS データ集録、簡潔に手順セクションで強調表示を印刷後各それぞれ m/z 値識別情報を割り当てるためにピークの同定を実施しなければなりません。これは、細菌や様々 な水のクラスター、脂肪酸、蛋白質のフラグメントなどを学び、細菌内に存在すると予想される特定の化学断片の質量に関する広範な文献レビューを通じて行うことができます。16,17,18,19,20これらの代表的な結果は、 s. oneidensis氏-1 バイオ フィルムと DI 水サンプルによって得られた、負の質量スペクトルをのみ表示されます。肯定的なスペクトルの解釈と同様の手順に従ってください。
図 1サルヴィ マイクロ チャンネル内のバイオ フィルムを耕す時にAがこのプロトコルによると回路図のセットアップを示しています。左上の注射器は一定速度 PFTE チューブ システム全体と、マイクロ チャネル内中流れるを保つシリンジ ポンプに添付されます。シリンジ ポンプは、後方アップ ストリームを泳ぐことで運動性生物を防ぐために中規模貯留層への汚染を防ぐ点滴室上配置されます。媒体はマイクロとアウトレット チューブを通して封印された出口のボトルに通るサルヴィの PFTE チューブに直接点滴室池から流れます。点線は成熟したs. oneidensisのイメージを罪の] ウィンドウからポイント氏 1 GFP の細胞 3.1 の手順で詳細な蛍光顕微鏡で撮影しました。図 1Bは、このプロトコルでは、 s. oneidensis氏 1 のモデル有機体を使用して確立される成長曲線の例を示します。このグラフの成長段階からこれらの特定の栽培条件で 15-32 h の間成長のログ段階が発生することを判断できます。このグラフからの追加情報は、0-15 h は、成長の遅れ位相 33 105 h 成長の固定相を表すであることを示しています。図 1Cは、成熟バイオ フィルムの例を示す蛍光顕微鏡で取得したイメージです。
図 2A水和のs. oneidensisの負の質量スペクトルを示しています氏 1 バイオ フィルムとしてその場で液体 TOF-SIMS によるマイクロ チャネル内。このグラフは、 S.oneidensis氏 1、DI 水のバイオ フィルムの選択した質量範囲 (100-350 m/z) 比較の例を示します求めたシステム制御。図 2B氏 1、バイオ フィルムと TOF-SIMS による純水の関心のピークの 2 D 画像の比較が表示されます。一度 m/z 値を面白いは、質量スペクトルを勉強してから識別することができます、m/z 値の潜在的なピーク同定適切に起因している化学の断片 IonToF シムズ ソフトウェア ライブラリおよび文献調査でサポートされています。図 2Aに興味のピークは、水のクラスター (すなわち、m/z 107 (H2O)5オハイオ州-、125 (H2O)6オハイオ州-, 143 (H2O)7ああ-、161 (H2O)8オハイオ州-、179 (H2O)9あ-、197 (H2O)10ああ-、215 (H2O)11オハイオ州-、233 (H2O)12あ-、251(H2O)13あ-、269 (H2O)14オハイオ州-、287 (H2O)15ああ-、323 (H2O)17あ-、341 (H2O)19ああ-))9、として化合物バイオ マーカー関連クオラムセンシングのそれぞれのピークの上の赤い線で示される (すなわち、m/z 175 C10H92-)、EPS の副産物 (m/z 123 C2H4PO4-、159 P2O8H-、216 Cr2O7-、285 octadecanoethiols、325 の極性化合物、C12極化合物)15,16,18、および脂肪酸鎖フラグメント (すなわち m/z 127 [C2H3(2CH)3COO]-、255 C16:0 脂肪酸, 279 リノール酸、C18H31O2-, 325 C21H40O2-、341 表面脂質、18 MEA チオエステル結合、ステアリン酸 C18H35O2-、パルミチン酸 C19H17O6の monoacylglyceryls のイオンを通じてバインド-).16,19
バイオ フィルムを水和すると、以降はバイオ フィルムのサンプルに見られるいくつかのピークが DI 水で見つけられるそれらに類似している驚くべきことです。107, 125, 143、161、179、197、215、233、251, 269, 287, 323、341 と (H2O)5オハイオ州-に対応するこれらの水クラスターのピークは図 2Am/z を含む各ピークの上の赤い線が付いています(H2O)6ああ- (H2O)7ああ- (H2O)8オハイオ州- (H2O)9オハイオ州- (H2O)10ああ- (H2O)11ああ- (H2O)12ああ- (H2O)13ああ- (H2O)14ああ- (H2O)15- オハイオ州(H2O)17OH- (H2O)19ああ-、それぞれ。9この質量スペクトルの多くの特徴的な水クラスターの有病率があり、この結果は水和したバイオ フィルムに存在化学水クラスター環境の強力な証拠を提供します。さらに、非水クラスター関連 PDMS、マイクロ流路のコンポーネントから通常、両方のスペクトル ピークの妨害ピークとして帰することが一般的。たとえば、PDMS の中から 1 つの共通知らしめピークはマイナス イオン モードで m/z 137 です。
シムズ バイオ フィルムを比較するガスの質量スペクトル、純水を図 2Aに示すように、いくつかのピークが存在しない DI 水でまだバイオ フィルムに表示されます。たとえば、m/z 255 でピーク ([CH3(2CH)14COO]-、パルミチン酸) がバイオ フィルム サンプルがすべてではない・ ディ ・水サンプルの高強度であります。これはそれをお勧めしたい信号 cバイオ フィルム、最も可能性の高いバイオ フィルムや、自己生成された EPS から青梅。多くの興味深いピークは、図 2Aで識別されました。たとえば、EPS 関連のピークは、m/z 123-、C2H4PO4-、159 (P2O8H-)、216 をことが判明 (Cr2O7-)、(octadecanoethiols)、285、325 (極性化合物、C12極化合物)。17,18,20脂肪酸に関連付けられたピークは 127 をことがわかった ([C2H3(2CH)3COO]-)、255 ([CH3(2CH)14COO]-、パルミチン酸)、279 ([CH3(CH2)15COO]-、リノール酸)、341 (表面脂質、18 MEA をバインド、325 (C21H40O2-)、317 (C21H33O2-)チオエステル結合、ステアリン酸 C18H35O2-、パルミチン酸 C19H17O6-の monoacylglyceryls のイオン)。16,19最後に、キノロン信号クォーラム検出信号関連 C ピーク10H9m/z 1752-認められなかった。
図 2Bは、 S の oneidensis氏 1 バイオ フィルム (上の行) と純水 (下の行) の 4 つの異なる興味深いイオン分布の 2次元画像を表示します。M/z 値 107 ((H2O)5オハイオ州-) は、サンプル、m/z 値 175 内重要な強度の水クラスターを示しています (C10H92-) クオラムセンシング関連信号、m/z 255 を示しています脂肪酸は、([CH3(2CH)14COO]-、パルミチン酸)、341 (C21H41O2-)/z は m が両方の脂質のフラグメントを表すし、1 amu の質量精度によるクラスター水します。9 2D 画像の明るい領域は、イメージにある分子イオンの高い数を示します。予想通り、QS の信号が化合物、脂質バイオ フィルム サンプル内の数量ではるかに大きかった。バイオ フィルム サンプルでは、水のクラスター (m/z 107) の信号が強かった、だったまた DI 水サンプルで現在予想通り。最後に、バイオ フィルム サンプル内で均一が、DI 水サンプルの内で非常に弱く 341/z は m で信号が見つかりました。M/z 341 だった水クラスターのピークが、またいくつかの異なる脂肪酸組成と表面脂質の代表だった。16脂質のフラグメントの存在が水のクラスターの存在をはるかに上回るデータの正規化を示唆した後のバイオ フィルム サンプルでの強力な存在。
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55944/55944fig1.jpg"> 
図 1: 実験概略図。(A) 研究室内バイオ フィルム設定の実験模式図が表示されますが表示されます。左上を起点として (1) シリンジからミディアム フロー、を介して移動する液体の速度を制御するシリンジ ポンプ (2) に接続されています。矢印は、システム全体のフローの方向を示します。シリンジ (1) は、TFE チューブ (4) に (3) をフィッティング PEEK インジェクターを介して接続されます。媒体は、汚染を避けるために点滴室 (5) を通過し、最終的にサルヴィ (6) 封印された出口のコンテナー (7) に移動します。シリンジ ポンプは、点滴室 (5) はサルヴィ (6) に置かれる平らな表面 (8) に垂直にすることができますように高い表面 (9) に配置されます。(B) 成長曲線「ナノワイヤー」中シェワネラ oneidensis 氏 1。時間 0-15 時間遅れフェーズを表します、時間 15-33 h ログ フェーズを表します、時間 33 105 h 固定相を表し、時間 105 時間またはもはや死フェーズを表します。エラーバーは標準偏差を表します。蛍光顕微鏡で取得した成熟バイオ フィルムの (C) の画像。<a href="//ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/55944/55944fig1large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください</a>。
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55944/55944fig2.jpg"> 
図 2: 負の水和のスペクトルの TOF-SIMS の比較シェワネラ oneidensisバイオ フィルムとサルヴィ マイクロ氏 1 媒体。(A) m/z シムズ氏 1 中、DI 水シェワネラ oneidensis生物膜の質量スペクトル。後者は、コントロールとして使用されました。赤い線は、特性水クラスターのピークの位置を示します。(B) バイオ フィルムと純水と利益の峰の 2D イメージ比較。左から右へ、画像表示 (m/z 107 (H2O)5オハイオ州-)、水クラスター クォーラム センシング/ホルモン信号 (175 m/z, C10H92-)、脂肪酸 (m/z 255、[CH3(CH2)14COO]-、パルミチン酸)、脂質/EPS フラグメント (341 m/z、18 MEA、C21H41O2-) の表面と。<a href="//ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/55944/55944fig2large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください</a>。

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In Situ Characterization of Shewanella oneidensis MR1 Biofilms by SALVI and ToF-SIMS

マイクロ流体リアクター、液体真空界面解析システムにより水和状態の化学マッピングのための in situ飛行時間二次イオン質量分析のためのバイオ フィルムの成長のための手法を提案します。緑色蛍光タンパク質を持つシェワネラ oneidensis氏 1 は、モデルとして使用されました。

その場でサルヴィ、TOF-SIMSシェワネラ oneidensis MR1 バイオ フィルムの特性

Bacterial biofilms are surface-associated communities that are vastly studied to understand their self-produced extracellular polymeric substances (EPS) ...

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Nanyang Technological University

Research

JoVE Journal

Chemistry

In Situ Characterization of Shewanella oneidensis MR1 Biofilms by SALVI and ToF-SIMS

8.9K ビュー.  Pacific Northwest National Laboratory. マイクロ流体リアクター、液体真空界面解析システムにより水和状態の化学マッピングのための in situ飛行時間二次イオン質量分析のためのバイオ フィルムの成長のための手法を提案します。緑色蛍光タンパク質を持つシェワネラ oneidensis氏 1 は、モデルとして使用されました。

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In Situ SIMS and IR Spectroscopy of Well-defined Surfaces Prepared by Soft Landing of Mass-selected Ions

Soft landing of mass-selected ions onto surfaces is a powerful approach for the highly-controlled preparation of materials that are inaccessible using conventional synthesis techniques. Coupling soft landing with in situ characterization using secondary ion mass spectrometry (SIMS) and infrared reflection absorption spectroscopy (IRRAS) enables analysis of well-defined surfaces under clean vacuum conditions. The capabilities of three soft-landing instruments constructed in our laboratory are illustrated for the representative system of surface-bound organometallics prepared by soft landing of mass-selected ruthenium tris(bipyridine) dications, [Ru(bpy)3]2+ (bpy = bipyridine), onto carboxylic acid terminated self-assembled monolayer surfaces on gold (COOH-SAMs). In situ time-of-flight (TOF)-SIMS provides insight into the reactivity of the soft-landed ions. In addition, the kinetics of charge reduction, neutralization and desorption occurring on the COOH-SAM both during and after ion soft landing are studied using in situ Fourier transform ion cyclotron resonance (FT-ICR)-SIMS measurements. In situ IRRAS experiments provide insight into how the structure of organic ligands surrounding metal centers is perturbed through immobilization of organometallic ions on COOH-SAM surfaces by soft landing. Collectively, the three instruments provide complementary information about the chemical composition, reactivity and structure of well-defined species supported on surfaces.

In Situ SIMS and IR Spectroscopy of Well-defined Surfaces Prepared by Soft Landing of Mass-selected Ions

Soft landing of mass-selected ions onto surfaces is a powerful approach for the highly-controlled preparation of novel materials. Coupled with analysis by in situ secondary ion mass spectrometry (SIMS) and infrared reflection absorption spectroscopy (IRRAS), soft landing provides unprecedented insights into the interactions of well-defined species with surfaces.

その場 SIMSおよび質量選択されたイオンのソフトランディングで調製し明確に定義された表面の赤外分光法における

Soft landing of mass-selected ions onto surfaces is a powerful approach for the highly-controlled preparation of materials that are inaccessible using ...

化学

Assessment of Boron Doped Diamond Electrode Quality and Application to In Situ Modification of Local pH by Water Electrolysis

Boron doped diamond (BDD) electrodes have shown considerable promise as an electrode material where many of their reported properties such as extended solvent window, low background currents, corrosion resistance, etc., arise from the catalytically inert nature of the surface. However, if during the growth process, non-diamond-carbon (NDC) becomes incorporated into the electrode matrix, the electrochemical properties will change as the surface becomes more catalytically active. As such it is important that the electrochemist is aware of the quality and resulting key electrochemical properties of the BDD electrode prior to use. This paper describes a series of characterization steps, including Raman microscopy, capacitance, solvent window and redox electrochemistry, to ascertain whether the BDD electrode contains negligible NDC i.e. negligible sp2 carbon. One application is highlighted which takes advantage of the catalytically inert and corrosion resistant nature of an NDC-free surface i.e. stable and quantifiable local proton and hydroxide production due to water electrolysis at a BDD electrode. An approach to measuring the local pH change induced by water electrolysis using iridium oxide coated BDD electrodes is also described in detail.

Assessment of Boron Doped Diamond Electrode Quality and Application to In Situ Modification of Local pH by Water Electrolysis

A protocol is described for the characterization of the key electrochemical parameters of a boron doped diamond (BDD) electrode and subsequent application for in situ pH generation experiments.

ホウ素ドープダイヤモンド電極品質とアプリケーションの評価<em&gt;その場で</em&gt;水電解による局所のpHの変更

Boron doped diamond (BDD) electrodes have shown considerable promise as an electrode material where many of their reported properties such as extended ...

Radiolabeling and Quantification of Cellular Levels of Phosphoinositides by High Performance Liquid Chromatography-coupled Flow Scintillation

Phosphoinositides (PtdInsPs) are essential signaling lipids responsible for recruiting specific effectors and conferring organelles with molecular identity and function. Each of the seven PtdInsPs varies in their distribution and abundance, which are tightly regulated by specific kinases and phosphatases. The abundance of PtdInsPs can change abruptly in response to various signaling events or disturbance of the regulatory machinery. To understand how these events lead to changes in the amount of PtdInsPs and their resulting impact, it is important to quantify PtdInsP levels before and after a signaling event or between control and abnormal conditions. However, due to their low abundance and similarity, quantifying the relative amounts of each PtdInsP can be challenging. This article describes a method for quantifying PtdInsP levels by metabolically labeling cells with 3H-myo-inositol, which is incorporated into PtdInsPs. Phospholipids are then precipitated and deacylated. The resulting soluble 3H-glycero-inositides are further extracted, separated by high-performance liquid chromatography (HPLC), and detected by flow scintillation. The labeling and processing of yeast samples is described in detail, as well as the instrumental setup for the HPLC and flow scintillator. Despite losing structural information regarding acyl chain content, this method is sensitive and can be optimized to concurrently quantify all seven PtdInsPs in cells.

Phosphoinositides are signaling lipids whose relative abundance rapidly changes in response to various stimuli. This article describes a method to measure the abundance of phosphoinositides by metabolically labeling cells with 3H-myo-inositol, followed by extraction and deacylation. Extracted glycero-inositides are then separated by high-performance liquid chromatography and quantified by flow scintillation.

高速液体クロマトグラフィー結合フローシンチレーションにより放射性標識およびホスホイノシチドの細胞レベルの定量化

Phosphoinositides (PtdInsPs) are essential signaling lipids responsible for recruiting specific effectors and conferring organelles with molecular ...

In Situ Characterization of Hydrated Proteins in Water by SALVI and ToF-SIMS

This work demonstrates in situ characterization of protein biomolecules in the aqueous solution using the System for Analysis at the Liquid Vacuum Interface (SALVI) and time-of-flight secondary ion mass spectrometry (ToF-SIMS). The fibronectin protein film was immobilized on the silicon nitride (SiN) membrane that forms the SALVI detection area. During ToF-SIMS analysis, three modes of analysis were conducted including high spatial resolution mass spectrometry, two-dimensional (2D) imaging, and depth profiling. Mass spectra were acquired in both positive and negative modes. Deionized water was also analyzed as a reference sample. Our results show that the fibronectin film in water has more distinct and stronger water cluster peaks compared to water alone. Characteristic peaks of amino acid fragments are also observable in the hydrated protein ToF-SIMS spectra. These results illustrate that protein molecule adsorption on a surface can be studied dynamically using SALVI and ToF-SIMS in the liquid environment for the first time.

In Situ Characterization of Hydrated Proteins in Water by SALVI and ToF-SIMS

This work presents a protocol for liquid handling and sample introduction to a microchannel for in situ time-of-flight secondary ion mass spectrometry analysis of protein biomolecules in an aqueous solution.

サルヴィとTOF-SIMSによる水中で水和タンパク質のその場キャラクタリゼーションで

This work demonstrates in situ characterization of protein biomolecules in the aqueous solution using the System for Analysis at the Liquid Vacuum ...

Synthesis and Characterization of Supramolecular Colloids

Control over colloidal assembly is of utmost importance for the development of functional colloidal materials with tailored structural and mechanical properties for applications in photonics, drug delivery and coating technology. Here we present a new family of colloidal building blocks, coined supramolecular colloids, whose self-assembly is controlled through surface-functionalization with a benzene-1,3,5-tricarboxamide (BTA) derived supramolecular moiety. Such BTAs interact via directional, strong, yet reversible hydrogen-bonds with other identical BTAs. Herein, a protocol is presented that describes how to couple these BTAs to colloids and how to quantify the number of coupling sites, which determines the multivalency of the supramolecular colloids. Light scattering measurements show that the refractive index of the colloids is almost matched with that of the solvent, which strongly reduces the van der Waals forces between the colloids. Before photo-activation, the colloids remain well dispersed, as the BTAs are equipped with a photo-labile group that blocks the formation of hydrogen-bonds. Controlled deprotection with UV-light activates the short-range hydrogen-bonds between the BTAs, which triggers the colloidal self-assembly. The evolution from the dispersed state to the clustered state is monitored by confocal microscopy. These results are further quantified by image analysis with simple routines using ImageJ and Matlab. This merger of supramolecular chemistry and colloidal science offers a direct route towards light- and thermo-responsive colloidal assembly encoded in the surface-grafted monolayer.

A protocol for the synthesis and characterization of colloids coated with supramolecular moieties is described. These supramolecular colloids undergo self-assembly upon the activation of the hydrogen-bonds between the surface-anchored molecules by UV-light.

超分子コロイドの合成とキャラクタリゼーション

Control over colloidal assembly is of utmost importance for the development of functional colloidal materials with tailored structural and mechanical ...

Characterizing Electron Transport through Living Biofilms

Here we demonstrate the method of electrochemical gating used to characterize electrical conductivity of electrode-grown microbial biofilms under physiologically relevant conditions.1 These measurements are performed on living biofilms in aqueous medium using source and drain electrodes patterned on a glass surface in a specialized configuration referred to as an interdigitated electrode (IDA) array. A biofilm is grown that extends across the gap connecting the source and drain. Potentials are applied to the electrodes (ES and ED) generating a source-drain current (ISD) through the biofilm between the electrodes. The dependency of electrical conductivity on gate potential (the average of the source and drain potentials, EG = [ED + ES]/2) is determined by systematically changing the gate potential and measuring the resulting source-drain current. The dependency of conductivity on gate potential provides mechanistic information about the extracellular electron transport process underlying the electrical conductivity of the specific biofilm under investigation. The electrochemical gating measurement method described here is based directly on that used by M. S. Wrighton2,3 and colleagues and R. W. Murray4,5,6 and colleagues in the 1980&#39;s to investigate thin film conductive polymers.

A protocol for measuring electrical conductivity of living microbial biofilms under physiologically relevant conditions is presented.

生きているバイオ フィルムにおける電子輸送特性評価

Here we demonstrate the method of electrochemical gating used to characterize electrical conductivity of electrode-grown microbial biofilms under ...

In Situ Characterization of Boehmite Particles in Water Using Liquid SEM

In situ imaging and elemental analysis of boehmite (AlOOH) particles in water is realized using the System for Analysis at the Liquid Vacuum Interface (SALVI) and Scanning Electron Microscopy (SEM). This paper describes the method and key steps in integrating the vacuum compatible SAVLI to SEM and obtaining secondary electron (SE) images of particles in liquid in high vacuum. Energy dispersive x-ray spectroscopy (EDX) is used to obtain elemental analysis of particles in liquid and control samples including deionized (DI) water only and an empty channel as well. Synthesized boehmite (AlOOH) particles suspended in liquid are used as a model in the liquid SEM illustration. The results demonstrate that the particles can be imaged in the SE mode with good resolution (i.e., 400 nm). The AlOOH EDX spectrum shows significant signal from the aluminum (Al) when compared with the DI water and the empty channel control. In situ liquid SEM is a powerful technique to study particles in liquid with many exciting applications. This procedure aims to provide technical know-how in order to conduct liquid SEM imaging and EDX analysis using SALVI and to reduce potential pitfalls when using this approach.

In Situ Characterization of Boehmite Particles in Water Using Liquid SEM

We present a procedure for real-time imaging and elemental composition analysis of boehmite particles in deionized water by in situ liquid Scanning Electron Microscopy.

その場で液体の SEM を用いた水中のベーマイト粒子のキャラクタリゼーション

In situ imaging and elemental analysis of boehmite (AlOOH) particles in water is realized using the System for Analysis at the Liquid Vacuum Interface ...

DNA-magnetic Particle Binding Analysis by Dynamic and Electrophoretic Light Scattering

Isolation of DNA using magnetic particles is a field of high importance in biotechnology and molecular biology research. This protocol describes the evaluation of DNA-magnetic particles binding via dynamic light scattering (DLS) and electrophoretic light scattering (ELS). Analysis by DLS provides valuable information on the physicochemical properties of particles including particle size, polydispersity, and zeta potential. The latter describes the surface charge of the particle which plays major role in electrostatic binding of materials such as DNA. Here, a comparative analysis exploits three chemical modifications of nanoparticles and microparticles and their effects on DNA binding and elution. Chemical modifications by branched polyethylenimine, tetraethyl orthosilicate and (3-aminopropyl)triethoxysilane are investigated. Since DNA exhibits a negative charge, it is expected that zeta potential of particle surface will decrease upon binding of DNA. Forming of clusters should also affect particle size. In order to investigate the efficiency of these particles in isolation and elution of DNA, the particles are mixed with DNA in low pH (~6), high ionic strength and dehydration environment. Particles are washed on magnet and then DNA is eluted by Tris-HCl buffer (pH = 8). DNA copy number is estimated using quantitative polymerase chain reaction (PCR). Zeta potential, particle size, polydispersity and quantitative PCR data are evaluated and compared. DLS is an insightful and supporting method of analysis that adds a new perspective to the process of screening of particles for DNA isolation.

This protocol describes the synthesis of magnetic particles and evaluation of their DNA-binding properties via dynamic and electrophoretic light scattering. This method focuses on monitoring changes in particle size, their polydispersity and zeta potential of particle surface which play major role in binding of materials such as DNA.

バインドの動的・電気泳動光散乱による解析 DNA 磁性粒子

Isolation of DNA using magnetic particles is a field of high importance in biotechnology and molecular biology research. This protocol describes the ...

Microfluidic Chips for In Situ Crystal X-ray Diffraction and In Situ Dynamic Light Scattering for Serial Crystallography

This protocol describes fabricating microfluidic devices with low X-ray background optimized for goniometer based fixed target serial crystallography. The devices are patterned from epoxy glue using soft lithography and are suitable for in situ X-ray diffraction experiments at room temperature. The sample wells are lidded on both sides with polymeric polyimide foil windows that allow diffraction data collection with low X-ray background. This fabrication method is undemanding and inexpensive. After the sourcing of a SU-8 master wafer, all fabrication can be completed outside of a cleanroom in a typical research lab environment. The chip design and fabrication protocol utilize capillary valving to microfluidically split an aqueous reaction into defined nanoliter sized droplets. This loading mechanism avoids the sample loss from channel dead-volume and can easily be performed manually without using pumps or other equipment for fluid actuation. We describe how isolated nanoliter sized drops of protein solution can be monitored in situ by dynamic light scattering to control protein crystal nucleation and growth. After suitable crystals are grown, complete X-ray diffraction datasets can be collected using goniometer based in situ fixed target serial X-ray crystallography at room temperature. The protocol provides custom scripts to process diffraction datasets using a suite of software tools to solve and refine the protein crystal structure. This approach avoids the artefacts possibly induced during cryo-preservation or manual crystal handling in conventional crystallography experiments. We present and compare three protein structures that were solved using small crystals with dimensions of approximately 10-20 &#181;m grown in chip. By crystallizing and diffracting in situ, handling and hence mechanical disturbances of fragile crystals is minimized. The protocol details how to fabricate a custom X-ray transparent microfluidic chip suitable for in situ serial crystallography. As almost every crystal can be used for diffraction data collection, these microfluidic chips are a very efficient crystal delivery method.

Microfluidic Chips for In Situ Crystal X-ray Diffraction and In Situ Dynamic Light Scattering for Serial Crystallography

This protocol describes in detail how to fabricate and operate microfluidic devices for X-ray diffraction data collection at room temperature. Additionally, it describes how to monitor protein crystallization by dynamic light scattering and how to process and analyze obtained diffraction data.

シリアル結晶の結晶 x 線回折その場その場での動的光散乱のためのマイクロ流体チップ

This protocol describes fabricating microfluidic devices with low X-ray background optimized for goniometer based fixed target serial crystallography. The ...

Rapid Nanoprobe Signal Enhancement by In Situ Gold Nanoparticle Synthesis

The use of nanoprobes such as gold, silver, silica or iron-oxide nanoparticles as detection reagents in bioanalytical assays can enable high sensitivity and convenient colorimetric readout. However, high densities of nanoparticles are typically needed for detection. The available synthesis-based enhancement protocols are either limited to gold and silver nanoparticles or rely on precise enzymatic control and optimization. Here, we present a protocol to enhance the colorimetric readout of gold, silver, silica, and iron oxide nanoprobes. It was observed that the colorimetric signal can be improved by up to a 10000-fold factor. The basis for such signal enhancement strategies is the chemical reduction of Au3+ to Au0. There are several chemical reactions that enable the reduction of Au3+ to Au0. In the protocol, Good&#39;s buffers and H2O2 are used and it is possible to favor the deposition of Au0 onto the surface of existing nanoprobes, in detriment of the formation of new gold nanoparticles. The protocol consists of the incubation of the microarray with a solution consisting of chloroauric acid and H2O2 in 2-(N-morpholino)ethanesulfonic acid pH 6 buffer following the nanoprobe-based detection assay. The enhancement solution can be applied to paper and glass-based sensors. Moreover, it can be used in commercially available immunoassays as demonstrated by the application of the method to a commercial allergen microarray. The signal development requires less than 5 min of incubation with the enhancement solution and the readout can be assessed by naked eye or low-end image acquisition devices such as a table-top scanner or a digital camera.

Rapid Nanoprobe Signal Enhancement by In Situ Gold Nanoparticle Synthesis

In this work, a protocol for signal enhancement of nanoprobe-based biosensing is presented. The protocol is based on the reduction of chloroauric acid onto the surface of existing nanoprobes that consist of gold, silver, silica or iron-oxide nanoparticles.

原金ナノ粒子合成による急速なナノプローブ信号強調

The use of nanoprobes such as gold, silver, silica or iron-oxide nanoparticles as detection reagents in bioanalytical assays can enable high sensitivity ...

その場でサルヴィ、TOF-SIMSシェワネラ oneidensis MR1 バイオ フィルムの特性

その場でサルヴィ、TOF-SIMSシェワネラ oneidensis MR1 バイオフィルムの特性