Na pesquisa científica, o pólen tem uma ampla gama de aplicações. Limi Mao, do Instituto de Geologia e Paleontologia de Nanjing, Academia Chinesa de Ciências, ao extrair e analisar diferentes pólens depositados no solo, é possível entender de quais plantas-mãe eles vieram respectivamente, e assim inferir o ambiente e o clima. naquela hora. No campo da investigação botânica, o pólen fornece principalmente evidências microscópicas de referência para a taxonomia sistemática. O mais interessante é que as provas de pólen também podem ser aplicadas em casos de investigação criminal. A palinologia forense pode corroborar efetivamente os fatos de um crime usando evidências do espectro polínico nas roupas que acompanham o suspeito e na cena do crime. No campo da pesquisa geológica, o pólen tem sido amplamente utilizado na reconstrução da história da vegetação, na ecologia passada e em estudos de mudanças climáticas. Em estudos arqueológicos que exploram as primeiras civilizações e habitats agrícolas humanos, o pólen pode ajudar os cientistas a compreender a história da domesticação humana das plantas, que culturas alimentares foram cultivadas, etc. Figura 1 Imagem do modelo de pólen 3D (tirada pelo Dr. Limi Mao, produto desenvolvido pelo Dr. Oliver Wilson) O tamanho do pólen varia de alguns mícrons a mais de duzentos mícrons, o que está além da resolução da observação visual e requer o uso de um microscópio para observação e estudo. O pólen vem em uma ampla variedade de morfologias, incluindo variações de tamanho, forma, estrutura de parede e ornamentação. A ornamentação do pólen é uma das principais bases para identificar e distinguir o pólen. No entanto, a resolução do microscópio biológico óptico tem limitações físicas, é difícil observar com precisão as diferenças entre as diferentes ornamentações polínicas, e mesmo a ornamentação de alguns pequenos pólens não pode ser observada. Portanto, os cientistas precisam usar um microscópio eletrônico de varredura (MEV) com alta resolução e grande profundidade de campo para obter uma imagem clara das características morfológicas do pólen. No estudo do pólen fóssil é possível identificar as plantas específicas às quais o pólen pertence, para compreender com maior precisão as informações sobre vegetação, ambiente e clima da época. A Microestrutura do Pólen Recentemente, os pesquisadores usaram o filamento de tungstênio CIQTEK SEM3100 e o CIQTEK Field Emission SEM5000 para observar microscopicamente uma variedade de pólen . Fig. 2 Filamento de tungstênio CIQTEK SEM3100 e emissão de campo SEM5000 1. Flor de cerejeira Grãos de pólen esférico-oblongos. Com três sulcos porosos (sem pólen tratado, os poros não são óbvios), os sulcos atingem ambos os pólos. Parede exterior com ornamentação estriada. 2. Agrião violeta chinês (Orychophragmus violaceus) A morfologia do pólen do agrião violeta chinês é elipsoidal, com 3 sulcos, a superfície apresenta...
Veja maisO pó do medicamento é o corpo principal da maioria das formulações de medicamentos, e sua eficácia depende não apenas do tipo de medicamento, mas também, em grande medida, das propriedades do pó que compõe o agente, incluindo tamanho das partículas, forma, propriedades de superfície e outros tipos de parâmetros. A área superficial específica e a estrutura do tamanho dos poros dos pós de medicamentos estão relacionadas às propriedades das partículas de pó, como tamanho de partícula, higroscopicidade, solubilidade, dissolução e compactação, que desempenham um papel importante nas capacidades de purificação, processamento, mistura, produção e embalagem de farmacêuticos. Além disso, a validade, taxa de dissolução, biodisponibilidade e eficácia dos medicamentos também dependem da área superficial específica do material. De modo geral, quanto maior a área superficial específica dos pós farmacêuticos dentro de uma determinada faixa, mais rápida a dissolução e a taxa de dissolução serão correspondentemente aceleradas, o que garante a distribuição uniforme do conteúdo do medicamento; no entanto, uma área superficial específica muito grande levará à adsorção de mais água, o que não conduz à preservação e estabilidade da eficácia do medicamento. Portanto, testes precisos, rápidos e eficazes da área superficial específica de pós farmacêuticos sempre foram uma parte indispensável e crítica da pesquisa farmacêutica. Estudo de caso de aplicação de CIQTEK em pó farmacêutico Combinamos os casos reais de caracterização de diferentes materiais em pó de medicamentos para mostrar claramente os métodos e a aplicabilidade desta tecnologia para caracterizar as propriedades físicas de diferentes superfícies de medicamentos e, em seguida, fazer algumas análises básicas sobre a data de validade, taxa de dissolução e eficácia dos medicamentos, e ajudar a indústria farmacêutica a se desenvolver com alta qualidade. O analisador específico de superfície e tamanho de poros da série V-Sorb X800 é um instrumento de alto rendimento, rápido e econômico, que pode realizar testes rápidos de áreas de superfície específicas de produtos acabados de entrada e saída, análise de distribuição de tamanho de poros, controle de qualidade, ajuste de parâmetros de processo e previsão do desempenho do medicamento, etc. Analisador automático de área de superfície e porosimetria BET Série CIQTEK EASY-V SEM CIQTEK 1、Microscópio eletrônico de varredura e analisador específico de superfície e tamanho de poros em dispersão de montmorilonita A montmorilonita é obtida a partir da purificação e processamento da bentonita, que apresenta vantagens únicas em farmacologia devido à sua estrutura cristalina especial com boa capacidade de adsorção, capacidade de troca catiônica e absorção de água e capacidade de intumescimento. Por exemplo: como API, síntese de medicamentos, excipientes farmacêuticos, etc. A montmorilonita possui estrutu...
Veja maisO método de ressonância paramagnética eletrônica (EPR) de spin trapping é um método que combina a técnica de spin-trapping com a técnica EPR para detectar radicais livres de vida curta. Por que usar a tecnologia Spin Trapping? Os radicais livres são átomos ou grupos com elétrons desemparelhados formados pela ligação covalente de moléculas compostas sob condições externas, como calor e luz. Eles são amplamente encontrados na natureza. Com o desenvolvimento de disciplinas interdisciplinares como biologia, química e medicina, os cientistas descobriram que muitas doenças estão associadas aos radicais livres. No entanto, devido à sua natureza ativa e reativa, os radicais livres gerados nas reações são frequentemente instáveis à temperatura ambiente e difíceis de serem detectados diretamente utilizando métodos convencionais de espectroscopia EPR. Embora os radicais livres de vida curta possam ser estudados por técnicas de EPR resolvidas no tempo ou técnicas de congelamento rápido a baixa temperatura, as suas concentrações mais baixas para a maioria dos radicais livres em sistemas biológicos limitam a implementação das técnicas acima. A técnica de spin trapping, por outro lado, permite a detecção de radicais livres de curta duração à temperatura ambiente através de um método indireto. Fundamentos da tecnologia Spin Trapping Em um experimento de captura de spin, uma armadilha de spin (uma substância antimagnética insaturada capaz de capturar radicais livres) é adicionada ao sistema. Depois de adicionar a armadilha de spin, os radicais instáveis e a armadilha formarão adutos de spin mais estáveis ou de vida mais longa. Ao detectar os espectros EPR dos adutos de spin e ao processar e analisar os dados, podemos inverter o tipo de radicais e, assim, detectar indiretamente os radicais livres instáveis. Figura 1 Princípio da técnica de captura de spin (DMPO como exemplo) Seleção de Spin Trap As armadilhas de spin mais amplamente utilizadas são principalmente nitrona ou compostos nitrosos, as armadilhas de spin típicas são MNP (dímero de 2-metil-2-nitrosopropano), PBN (N-terc-butil α-fenil nitrona), DMPO (5,5-dimetil- 1-pirrolina-N-óxido), e as estruturas são mostradas na Figura 2. E uma excelente armadilha de spin precisa satisfazer três condições. 1. Os adutos de spin formados por armadilhas de spin com radicais livres instáveis devem ser estáveis por natureza e ter vida longa. 2. Os espectros EPR de adutos de spin formados por armadilhas de spin e vários radicais instáveis devem ser facilmente distinguíveis e identificáveis. 3. Spin trap é fácil de reagir especificamente com uma variedade de radicais livres e não há reação colateral. Com base nas condições acima, o spin trap amplamente utilizado em diversas indústrias é o DMPO. Figura 2 Estrutura química esquemática de MNP, PBN, DMPO Tabela 1 Comparação de spin traps...
Veja maisA técnica de spin trapping tem sido amplamente utilizada em biologia e química porque pode conseguir a detecção de radicais de vida curta. Para experimentos de captura de spin, muitos fatores, como o tempo de adição do agente de captura, a concentração do agente de captura, o solvente do sistema e o pH do sistema, podem afetar os resultados experimentais. Portanto, para diferentes radicais, é necessário selecionar o agente de captura e projetar o esquema experimental de forma razoável para obter os melhores resultados experimentais. 1.Seleção de agente de captura e solvente Os radicais O-centro comuns são radicais hidroxila, radicais ânion superóxido e oxigênio singlete. Radicais hidroxila ( ∙OH ) Para os radicais hidroxila, eles geralmente são detectados em soluções aquosas e capturados usando DMPO, que forma adutos com DMPO com meia-vida de minutos a dezenas de minutos. Radicais ânion superóxido ( ∙O 2 - ) Para radicais de ânion superóxido, se o DMPO for escolhido como agente de captura, a detecção deverá ser realizada em um sistema de metanol. Isto ocorre porque a capacidade de ligação da água e do DMPO é maior do que a dos radicais superóxido ao DMPO. Se os radicais superóxido forem detectados na água, a velocidade de ligação da água ao DMPO será maior do que a dos radicais superóxido ao DMPO, resultando em radicais superóxido que não serão facilmente capturados. Naturalmente, se os radicais superóxido forem produzidos em grandes quantidades, eles também poderão ser capturados pelo DMPO. Se alguém quiser reter radicais superóxido em solução aquosa, o BMPO precisa ser escolhido como agente de captura porque a meia-vida dos adutos formados pelo BMPO que retém radicais superóxido em solução aquosa pode ser de vários minutos. Estado linear único ( 1 O 2 ) Para detecção de oxigênio em estado linear único, TEMP é geralmente selecionado como agente de captura, e seu princípio de detecção é mostrado na Figura 1. O oxigênio em estado linear único pode oxidar TEMP para formar radicais TEMPO contendo elétrons únicos, que podem ser detectados por elétron paramagnético espectrometria de ressonância. Como o TEMP é facilmente oxidado e propenso a sinais de fundo, o TEMP precisa ser testado antes de detectar o oxigênio em estado linear único como um experimento de controle. Figura 1 Mecanismo de TEMP para detecção de oxigênio singleto Tabela 1 Agente de captura de detecção de radical O-centro comum e seleção de solvente 2、Tempo de adição do agente de captura Nas reações fotocatalíticas, quando a luz irradia o catalisador, os elétrons da banda de valência são excitados para a banda de condução, produzindo pares elétron/buraco. Tais experimentos geralmente requerem a adição do agente de captura antes da irradiação luminosa e, em combinação com o sistema de luz in situ, a variação do sinal radical com o tempo de irradiação luminosa pode ser estudada, conform...
Veja maisDesde a década de 1950, quando Watson e Crick propuseram a clássica estrutura de dupla hélice do DNA, o DNA tem estado no centro da pesquisa em ciências biológicas. O número das quatro bases no DNA e sua ordem de arranjo levam à diversidade dos genes, e sua estrutura espacial afeta a expressão gênica. Além da tradicional estrutura de dupla hélice do DNA, estudos identificaram uma estrutura especial de quatro fitas de DNA nas células humanas, o G-quadruplex, uma estrutura de alto nível formada pelo dobramento de DNA ou RNA rico em repetições em tandem de guanina (G ), que é particularmente elevado em quádruplos G de divisão rápida, são particularmente abundantes em células de divisão rápida (por exemplo, células cancerígenas). Portanto, os G-quadruplexes podem ser usados como alvos de drogas na pesquisa anticâncer. O estudo da estrutura do G-quadruplex e seu modo de ligação aos agentes ligantes é importante para o diagnóstico e tratamento de células cancerígenas. Representação esquemática da estrutura tridimensional do G-quadruplex. Fonte da imagem: Wikipédia Ressonância dupla elétron-elétron (DEER) O método Pulsed Dipolar EPR (PDEPR) foi desenvolvido como uma ferramenta confiável e versátil para determinação de estrutura em biologia estrutural e química, fornecendo informações de distância em nanoescala por técnicas de PDEPR. Em estudos de estrutura G-quadruplex, a técnica DEER combinada com rotulagem de spin direcionada ao local (SDSL) pode distinguir dímeros G-quadruplex de diferentes comprimentos e revelar o padrão de ligação dos agentes de ligação G-quadruplex ao dímero. Diferenciação de dímeros G-quadruplex de diferentes comprimentos usando a tecnologia DEER Usando Cu(piridina)4 como um marcador de spin para medição de distância, o complexo tetragonal planar Cu(piridina)4 foi ligado covalentemente ao G-quadruplex e à distância entre dois Cu2+ paramagnéticos no monômero quaternário G empilhado π foi medido pela detecção de interações dipolo-dipolo para estudar a formação de dímero. [Cu2+@A4] (TTLGGG) e [Cu2+@B4] (TLGGGG) são dois oligonucleotídeos com sequências diferentes, onde L denota o ligante. Os resultados DEER de [Cu2+@A4]2 e [Cu2+@B4]2 são mostrados na Figura 1 e Figura 2. A partir dos resultados DEER, pode-se obter que em dímeros [Cu2+@A4]2, a distância média de um único Cu2+ -Cu2+ é dA=2,55 nm, a extremidade 3′ do G-quadruplex forma o dímero G-quadruplex por empilhamento cauda-cauda, e o eixo gz de dois rótulos de spin Cu2+ no dímero G-quadruplex está alinhado paralelamente. A distância de empilhamento [Cu2+@A4]2 π é maior (dB-dA = 0,66 nm) em comparação com os dímeros [Cu2+@A4]2. Foi confirmado que cada monômero [Cu2+@B4] contém um tetrâmero G adicional, resultado que está totalmente de acordo com as distâncias esperadas. Assim, medições de distância pela técnica DEER podem distinguir dímeros G-quadruplex de diferentes comprimentos. Figura 1 (A) O espectro diferencial EPR pulsado (linha preta)...
Veja maisSignificado da detecção do sinal magnético cardíaco O campo magnético do corpo humano pode refletir informações sobre vários tecidos e órgãos do corpo humano. A medição do campo magnético do corpo humano pode ser usada para obter informações sobre doenças humanas, e seu efeito de detecção e conveniência excederam a medição da bioeletricidade do corpo humano. O tamanho do campo magnético do coração é da ordem de algumas dezenas de pT, que é um dos primeiros campos magnéticos estudados pelos seres humanos, comparado ao do cérebro. Os músculos atriais e ventriculares do coração são as partes mais importantes do corpo. A magnetocardiografia (MCG) é o resultado das complexas correntes bioelétricas alternadas que acompanham a contração cíclica e a diástole dos músculos atriais e ventriculares do coração. Comparado ao eletrocardiograma (ECG), a detecção do campo magnético cardíaco não é afetada pela parede torácica e outros tecidos, e o MCG pode detectar o campo magnético cardíaco através de um conjunto de sensores multiangulares e multidimensionais, fornecendo assim mais informações sobre o coração e permitindo a localização precisa de focos cardíacos. Comparada à tomografia computadorizada, ressonância magnética e outras técnicas de pesquisa cardíaca, a magnetocardiografia é completamente livre de radiação. Atualmente, a tecnologia da Magnetocardiografia está cada vez mais madura, com mais de 100.000 aplicações clínicas, que se refletem principalmente nos seguintes aspectos: 01 Doença coronariana A doença coronariana é uma doença comum e frequente, segundo as estatísticas, atualmente, os pacientes com doença coronariana na China têm mais de 11 milhões de pessoas. A doença coronariana é a causa mais comum de morte, e o número de mortes excede até o número total de mortes por todos os tumores. Para doença coronariana, o MCG detecta principalmente inconsistência da repolarização miocárdica causada por isquemia miocárdica. Por exemplo, Li et al. mediu o MCG em 101 pacientes com doença arterial coronariana e 116 voluntários saudáveis. Os resultados mostraram que os três parâmetros R-max/T-max, valor R e ângulo médio foram significativamente maiores em pacientes com doença arterial coronariana do que em pessoas normais. Entre 101 pacientes com doença arterial coronariana, as proporções de isquemia miocárdica detectada por MCG, eletrocardiografia e ecocardiografia foram de 74,26%, 48,51% e 45,54%, respectivamente, o que mostrou que a acurácia diagnóstica do MCG em pacientes com doença arterial coronariana foi significativamente superior ao da eletrocardiografia e da ecocardiografia. Isto mostra que a acurácia diagnóstica do MCG em pacientes com doença coronariana é significativamente maior do que a do ECG e da ecocardiografia. Referência : Int. J. Clin. Exp. Med. 8(2):2441-2446(2015) 02 Arritmias Arritmia é definida como uma anormalidade do impulso cardíaco no local de origem, da frequência e do ritmo dos batimentos cardíacos e de qualquer parte da condu...
Veja maisLuz, eletricidade, calor e magnetismo são quantidades físicas importantes envolvidas em medições de ciências biológicas, sendo a imagem óptica a mais amplamente utilizada. Com o desenvolvimento contínuo da tecnologia, as imagens ópticas, especialmente as imagens de fluorescência, expandiram enormemente o horizonte da pesquisa biomédica. No entanto, a imagem óptica é frequentemente limitada pelo sinal de fundo em amostras biológicas, pela instabilidade do sinal de fluorescência e pela dificuldade de quantificação absoluta, o que até certo ponto restringe a sua aplicação. A ressonância magnética (RM) é uma boa alternativa e tem ampla gama de aplicações em alguns cenários importantes das ciências da vida, como o exame de lesões cranianas, neurológicas, musculares, tendinosas, articulares e de órgãos abdominopélvicos, devido à sua penetração, baixo características de fundo e estabilidade. Embora se espere que a ressonância magnética resolva as deficiências acima mencionadas da imagem óptica, ela é limitada pela baixa sensibilidade e baixa resolução espacial, tornando difícil a aplicação à imagem no nível do tecido com resolução de mícron a nanômetro. Um sensor magnético quântico emergente desenvolvido nos últimos anos, o centro de vacância de nitrogênio (NV), um defeito de ponto luminescente em diamante, a tecnologia de imagem magnética baseada no centro NV permite a detecção de sinais magnéticos fracos com resolução de até o nível nanométrico e não é -invasivo . Isso fornece uma plataforma de medição de campo magnético flexível e altamente compatível para as ciências biológicas. É único para a realização de estudos em nível de tecido e diagnósticos clínicos nas áreas de imunidade e inflamação, doenças neurodegenerativas, doenças cardiovasculares, detecção biomagnética, agentes de contraste de ressonância magnética e especialmente para tecidos biológicos contendo fundos ópticos e aberrações de transmissão óptica, e requer análise quantitativa. Tecnologia de imagem magnética Diamond NV-center Existem dois tipos principais de tecnologia de imagem magnética de centro NV de diamante: imagem magnética de varredura e imagem magnética de campo amplo. A imagem magnética de varredura é combinada com a técnica de microscopia de força atômica (AFM), que usa um sensor central de diamante de cor única. O método de imagem é um tipo de imagem de varredura de ponto único, que possui resolução espacial e sensibilidade muito altas. No entanto, a velocidade e o alcance da imagem limitam a aplicação desta técnica em algumas áreas. A imagem magnética de campo amplo, por outro lado, usa um sensor de diamante conectado com uma alta concentração de centros NV em comparação com um único centro NV, que tem resolução espacial reduzida, mas mostra grande potencial para imagens de campo amplo e em tempo real. Este último pode ser mais apropriado para pesquisas na área de imagem magnética celular. Aplicações de Centro NV Tecnol...
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