Name: observation and analysis of blinking surface-enhanced raman scattering
Uploaded: 2018-01-11T14:00:00.000+00:00
Duration: 5 min 52 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Observation and Analysis of Blinking Surface-enhanced Raman Scattering at JoVE.com

بفضل المؤلف الأستاذ يوسف اوزاكي (جامعة Kwansei Gakuin) والدكتور ت. إيتو (المعهد الوطني للعلوم الصناعية المتقدمة والتكنولوجيا) لمناقشة مثمرة لهذا العمل. وأيد هذا العمل كاكينهي (معونات ج البحوث العلمية) من وزارة التربية والتعليم، والثقافة والرياضة، والعلوم والتكنولوجيا (رقم 16 ك 05671).

1. إعداد نموذج
<ol><li>
إعداد الجسيمات النانوية الغروية الفضة 20<ol>
<li>إلى اختﻻق الجسيمات النانوية الغروية الفضة، حل 0.030 ز من نترات الفضة و 0.030 ز من سترات صوديوم ثنائي هيدرات في 150 مل من الماء في قارورة 200 مل قاع جولة.</li>
		<li>تجمع في قارورة مع مكثف ارتداد (ديمروث).</li>
		<li>إثارة الحل في قارورة مع شريط محرض وآثاره مغناطيسية. ثم الحرارة الحل إثارة في قارورة في حمام زيت عند 150 درجة مئوية لمدة 60 دقيقة. ملاحظة: سوف تتحول الحل الرمادي الأصفر، ثم درب التبانة.</li>
		<li>كول التعليق في درجة حرارة الغرفة، والحفاظ على التعليق في قارورة مغطاة برقائق الألومنيوم في ثلاجة. ملاحظة: يمكن أن يكون مؤقتاً في البروتوكول في هذه المرحلة. استخدم الجسيمات النانوية الغروية، بعد تخزينها في ثلاجة، في غضون شهر واحد.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
إعداد نموذج للملونة المتعددة تطرف الانبعاثات 11<ol>
<li>إلى استعداد شريحة مجهر وتغسل صفيحة زجاج بالماء والصابون باليد وشطفه بالماء.</li>
		<li>إضافة بولي-L-يسين 0.1% محلول مائي للوح الزجاج، وإزالة الحل مع منفاخ.</li>
		<li>إضافة تعليق غرواني الفضة إلى اللوحة الزجاجية، وإزالة التعليق مع منفاخ.</li>
		<li>أرفق منطقة إسقاط على اللوحة الزجاجية بقلم مانع سائل.</li>
		<li>قطره الماء المقطر على اللوحة الزجاجية، وتغطية ذلك مع لوحة زجاج آخر إنشاء شريحة مجهر ومنع المياه من التبخر.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
إعداد نموذج لرتابة SERS وامض الملونة 7 , 8 , 9 , 10<ol>
<li>إلى استعداد شريحة مجهر وتغسل صفيحة زجاج بالماء والصابون باليد وشطفه بالماء.</li>
		<li>مزيج تعليق غرواني فضي مع صبغة ثياسيانيني أو ثياكاربوسيانيني (25 أو 4 ميكرومتر، على التوالي) ومحلول كلوريد الصوديوم (10 مم) بنسبة حجم من 2:1:1.</li>
		<li>إسقاط تعليق عينة على لوح الزجاج، وإزالة التعليق مع منفاخ.</li>
		<li>أرفق منطقة إسقاط على اللوحة الزجاجية بقلم مانع سائل.</li>
		<li>إسقاط محلول مائي لكلوريد الصوديوم (1 م) على اللوحة الزجاجية شل جسيمات نانوية فضية، وتغطية ذلك مع لوحة زجاج آخر لإنشاء لوحة شرائح مجهر ومنع الحل من التبخر.</li>
	</ol>
</li>
</ol>2-المراقبة من تطرف جسيمات فضة نانوية
<ol><li>
إضاءة عينة
	<ol>
<li>ضع لوحة زجاج العينة المعدة باستخدام بروتوكول 1.2 أو 1.3 في مرحلة المجهر المقلوب.</li>
		<li>إلقاء الضوء على لوحة الزجاج العينة باستخدام الضوء الأبيض من خلال الحقل المظلم المكثف، والتركيز على مختلف البقع الملونة (الأزرق، الأخضر والأصفر والأحمر) على لوحة الزجاج باستخدام عدسة الهدف (60 س).</li>
		<li>إلقاء الضوء على لوحة الزجاج عينة استخدام شعاع الموهنة، سلم بزاوية 30 درجة بالنسبة لسطح العينة، من صمام ثنائي ليزر كونتينووسوافي (cw) يتم ضخها حالة صلبة (الإحصاء) من خلال عامل تصفية تدخل.</li>
		<li>لاستخدام الإضاءة الليزر لمراقبة نانواجريجاتيس الفضي رتابة البقع الملونة نفس اللون المجاورة، نقل منطقة الإضاءة الليزر إلى المركز من طريقة العرض، والتركيز على البقع على لوحة الزجاج بضبط المرحلة في الاتجاه-z.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
المراقبة من تطرف
	<ol>
<li>إدراج عامل تصفية تمرير طويلة بعد العدسة الهدف، وتُضِيءُ لوحة زجاج العينة باستخدام شعاع ليزر cw والعسف تسليمها بزاوية 30 درجة بالنسبة لسطح العينة من خلال عامل تصفية تدخل.</li>
		<li>العثور تطرف البقع كما هو مبين في الشكل 1 (انظر أيضا الشكل S1 في المواد التكميلية) بالانتقال المرحلة في الاتجاهين x و y.</li>
		<li>تسجيل الفيديو من البقع وامض مع المجهر المقلوب، بالإضافة إلى كاميرا تبريد رقمية جهاز اقتران (CCD)، التي لديها قرار وقت 61-120 مللي ثانية، لمدة 20 دقيقة.</li>
	</ol>
</li>
</ol>3-تحليل تطرف SERS
<ol><li>
اشتقاق من الوقت الشخصية من الفيديو
	<ol>
<li>في البرنامج الذي يتحكم كاميرا CCD، قم بفتح ملف الفيديو.</li>
		<li>لتحديد البقع وامض ومنطقة مظلمة، اسحب المناطق التي تغطي المناطق مع أو بدون بقع في صورة الفيديو بشكل منفصل.</li>
		<li>أن تستمد إشارة الوقت كثافة البقع وامض، والمناطق المظلمة في شريط الفيديو، حدد التحليل الزمني في التحليل، وانقر فوق حساب في إطار التحليل الزماني .</li>
		<li>حفظ البيانات كملف نصي.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
تحليل للشخصية الوقت
	<ol>
<li>تسطيح خط أساس الزمني بطرح الشخصية الوقت من منطقة مظلمة و/أو تركيب مع دالة متعدد الحدود، كما هو مبين في الأرقام 2 ألف و 2 باء.</li>
		<li>تقييم كثافة أساس متوسط يتكون من حوالي 2000 نقطة و أناقاعدةوانحراف المعياري لدرجات الأساس، σ، كما هو مبين في الأرقام 2 و 2D.</li>
		<li>التمييز بين الأحداث مشرق من أحداث الظلام باستخدام كثافة أكبر من عتبة أناقاعدة + 3σ، وتسجيل مدة كل حدث. في الشكل 3، على سبيل المثال، تسجيل الحدث من 0 إلى 3.5476 s كحدث الظلام (مع مدة t = 3.5476 s)، وتسجيل الحدث من 3.5476 إلى 4.0981 s كحدث مشرق (مع مدة t = 0.5505 s). كرر الإجراء كما هو مبين في الجدول 1.</li>
		<li>حساب عدد الأحداث مشرقة ومظلمة لكل فترة، كما أعرب عنه في الأسطر الأولى والثانية من الجدول 2.</li>
		<li>مجموع عدد الأحداث لكل فترة، باستثناء الأحداث أقصر من المدة t. كما أعربت في الأسطر الثاني والثالث من الجدول 2، على سبيل المثال، مجموع عدد الأحداث كل فترة (باستثناء الأحداث ل t = 0.0612 s) ك 41 + 18 + 9 +... النتيجة يساوي مجموع ل t = 0.1223 ثانية، أي 103.</li>
		<li>القسمة المجموع كل مدة، وتطبيع هذه. كما ورد في الجدول 2، على سبيل المثال، تقسيم ملخص للمدة t = 0.0612 s من s مدة 0.0612. والنتيجة هي 3,351.5791. ثم تقسيم الناتج على مجموع النتائج في السطر الرابع في الجدول 2. يتم اشتقاق التوزيع الاحتمالي لتكون 0.64494.</li>
		<li>ارسم التوزيعات الاحتمالية للأحداث مشرق فعلى(t) ضد بهم مدة تي في رسم بياني لوغاريتم لوغاريتم، واحتواء سجل10ففي(t) بسجل10 (<img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/56729/56729eq1.jpg">) للاستدلال قوة القانون α الأسعلى لتطرف بقعة معينة. إذا كان فعلى(t) مزودة ب <img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/56729/56729eq1.jpg"> </img>، السطر المجهزة ينحرف عن المؤامرات في قيم صغيرة من فعلى(t)، كما هو موضح بالخط المنقط في الشكل 4أ.</li>
		<li>ارسم التوزيعات الاحتمالية لإحداث الظلام فقبالة(t) ضد بهم مدة تي في رسم بياني لوغاريتم لوغاريتم، واحتواء سجل10فقبالة(t) بسجل10( <img alt="Equation 3" src="/files/ftp_upload/56729/56729eq3.jpg"> للاستدلال قوة القانون α الأسقبالة واقتطاع وقت τ من تطرف نفس البقعة. إذا كان فقبالة(t) مزودة ب <img alt="Equation 3" src="/files/ftp_upload/56729/56729eq3.jpg"> </img>، ينحرف منحنى المجهزة من المؤامرات في قيم صغيرة من فقبالة(t).</li>
		<li>كرر 3.2.1 إلى 3.2.8 لغيرها من مناطق وامض في شريط الفيديو.</li>
	</ol>
</li>
</ol>

<ol>
	<li>Qian, X. M., Nie, S. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Single-molecule+and+single-nanoparticle+SERS:+from+fundamental+mechanisms+to+biomedical+applications.">Single-molecule and single-nanoparticle SERS: from fundamental mechanisms to biomedical applications.</a> Chem. Soc. Rev. 37, 912-920 (2008).</li><li>Pieczonka, N. P. W., Aroca, R. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Single+molecule+analysis+by+surfaced-enhanced+Raman+scattering.">Single molecule analysis by surfaced-enhanced Raman scattering.</a> Chem. Soc. Rev. 37, 946-954 (2008).</li><li>Kneipp, J., Kneipp, H., Kneipp, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=SERS+-a+single-molecule+and+nanoscale+tool+for+bioanalytics.">SERS -a single-molecule and nanoscale tool for bioanalytics.</a> Chem. Soc. Rev. 37, 1052-1060 (2008).</li><li>Kitahama, Y., Ozaki, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Analysis+of+blinking+SERS+by+a+power+law+with+an+exponential+function.">Analysis of blinking SERS by a power law with an exponential function.</a> Frontiers of Surface-Enhanced Raman Scattering: Single-Nanoparticles and Single Cells. , (2014).</li><li>Kitahama, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Truncated+Power+Law+Analysis+of+Blinking+SERS.">Truncated Power Law Analysis of Blinking SERS.</a> Frontiers of Plasmon Enhanced Spectroscopy Volume 1 (ACS Symposium series Vol. 1245). , (2016).</li><li>Bizzarri, A. R., Cannistraro, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=L&#233;vy+Statistics+of+Vibrational+Mode+Fluctuations+of+Single+Molecules+from+Surface-Enhanced+Raman+Scattering.">L&#233;vy Statistics of Vibrational Mode Fluctuations of Single Molecules from Surface-Enhanced Raman Scattering.</a> Phys. Rev. Lett. 94, 068303 (2005).</li><li>Kitahama, Y., Tanaka, Y., Itoh, T., Ozaki, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Power-law+analysis+of+surface-plasmon-enhanced+electromagnetic+field+dependence+of+blinking+SERS+of+thiacyanine+or+thiacarbocyanine+adsorbed+on+single+silver+nanoaggregates.">Power-law analysis of surface-plasmon-enhanced electromagnetic field dependence of blinking SERS of thiacyanine or thiacarbocyanine adsorbed on single silver nanoaggregates.</a> Phys. Chem. Chem. Phys. 13, 7439-7448 (2011).</li><li>Kitahama, Y., Tanaka, Y., Itoh, T., Ozaki, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Analysis+of+excitation+laser+intensity+dependence+of+blinking+SERRS+of+thiacarbocyanine+adsorbed+on+single+silver+nanoaggregates+by+using+a+power+law+with+an+exponential+function.">Analysis of excitation laser intensity dependence of blinking SERRS of thiacarbocyanine adsorbed on single silver nanoaggregates by using a power law with an exponential function.</a> Chem. Commun. 47, 3888-3890 (2011).</li><li>Kitahama, Y., Enogaki, A., Tanaka, Y., Itoh, T., Ozaki, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Truncated+power+law+analysis+of+blinking+SERS+of+thiacyanine+molecules+adsorbed+on+single+silver+nanoaggregates+by+excitation+at+various+wavelengths.">Truncated power law analysis of blinking SERS of thiacyanine molecules adsorbed on single silver nanoaggregates by excitation at various wavelengths.</a> J. Phys. Chem. C. 117, 9397-9403 (2013).</li><li>Kitahama, Y., Araki, D., Yamamoto, Y. S., Itoh, T., Ozaki, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Different+behaviour+of+molecules+in+dark+SERS+state+on+colloidal+Ag+nanoparticles+estimated+by+truncated+power+law+analysis+of+blinking+SERS.">Different behaviour of molecules in dark SERS state on colloidal Ag nanoparticles estimated by truncated power law analysis of blinking SERS.</a> Phys. Chem. Chem. Phys. 17, 21204-21210 (2015).</li><li>Kitahama, Y., Nagahiro, T., Tanaka, Y., Itoh, T., Ozaki, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Analysis+of+blinking+from+multicoloured+SERS-active+Ag+colloidal+nanoaggregates+with+poly-L-lysine+via+truncated+power+law.">Analysis of blinking from multicoloured SERS-active Ag colloidal nanoaggregates with poly-L-lysine via truncated power law.</a> J. Raman. Spectrosc. 48, 570-577 (2017).</li><li>Habuchi, S., 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=Single-Molecule+Surface+Enhanced+Resonance+Raman+Spectroscopy+of+the+Enhanced+Green+Fluorescent+Protein.">Single-Molecule Surface Enhanced Resonance Raman Spectroscopy of the Enhanced Green Fluorescent Protein.</a> J. Am. Chem. Soc. 125, 8446-8447 (2003).</li><li>Weiss, A., Haran, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Time-Dependent+Single-Molecule+Raman+Scattering+as+a+Probe+of+Surface+Dynamics.">Time-Dependent Single-Molecule Raman Scattering as a Probe of Surface Dynamics.</a> J. Phys. Chem. B. 105, 12348-12354 (2001).</li><li>Emory, S. R., Jensen, R. A., Wenda, T., Han, M., Nie, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Re-examining+the+origins+of+spectral+blinking+in+single-molecule+and+single-nanoparticle+SERS.">Re-examining the origins of spectral blinking in single-molecule and single-nanoparticle SERS.</a> Faraday Discuss. 132, 249-259 (2006).</li><li>Itoh, T., Iga, M., Tamaru, H., Yoshida, K., Biju, V., Ishikawa, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quantitative+evaluation+of+blinking+in+surface+enhanced+resonance+Raman+scattering+and+fluorescence+by+electromagnetic+mechanism.">Quantitative evaluation of blinking in surface enhanced resonance Raman scattering and fluorescence by electromagnetic mechanism.</a> J. Chem. Phys. 136, 024703 (2012).</li><li>Willets, K. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Super-resolution+imaging+of+SERS+hot+spots.">Super-resolution imaging of SERS hot spots.</a> Chem. Soc. Rev. 43, 3854-3864 (2014).</li><li>Dieringer, J. A., Lettan, R. B., Scheidt, K. A., Van Duyne, R. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+Frequency+Domain+Existence+Proof+of+Single-Molecule+Surface-Enhanced+Raman+Spectroscopy.">A Frequency Domain Existence Proof of Single-Molecule Surface-Enhanced Raman Spectroscopy.</a> J. Am. Chem. Soc. 129, 16249-16256 (2007).</li><li>Cichos, F., von Borczyskowski, C., Orrit, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Power-law+intermittency+of+single+emitters.">Power-law intermittency of single emitters.</a> Curr. Opin. Colloid Interface Sci. 12, 272-284 (2007).</li><li>Tang, J., Marcus, R. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mechanisms+of+fluorescence+blinking+in+semiconductor+nanocrystal+quantum+dots.">Mechanisms of fluorescence blinking in semiconductor nanocrystal quantum dots.</a> J. Chem. Phys. 123, 054704 (2005).</li><li>Lee, P. C., Meisel, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Adsorption+and+surface-enhanced+Raman+of+dyes+on+silver+and+gold+sols.">Adsorption and surface-enhanced Raman of dyes on silver and gold sols.</a> J. Phys. Chem. 86, 3391-3395 (1982).</li><li>Krichevsky, O., Bonnet, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fluorescence+correlation+spectroscopy:+the+technique+and+its+applications.">Fluorescence correlation spectroscopy: the technique and its applications.</a> Rep. Prog. Phys. 65, 251-297 (2002).</li><li>Hess, S. T., Huang, S., Heikal, A. A., Webb, W. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Biological+and+Chemical+Applications+of+Fluorescence+Correlation+Spectroscopy:+A+Review.">Biological and Chemical Applications of Fluorescence Correlation Spectroscopy: A Review.</a> Biochemistry. 41, 697-705 (2002).</li></ol>

ليس له علاقة بالكشف عن صاحب البلاغ.

من مفرق نانواجريجاتي الفضة، ينبعث SERS. وبالتالي، نحن بحاجة إلى إعداد نانواجريجاتيس بدلاً من الجسيمات النانوية الغروية، التي تغطيها مع الأنيونات سترات. تتشكل المجاميع الفضية من التمليح على الأثر التي تم إنشاؤها بواسطة إضافة بولي-L-يسين-NH3+ وهو أصل SERS، أو الكاتيونات نا+ من ك...

رامان المزودة بسطح نثر (SERS) هي حساسة للغاية رامان الطيفي من سطح معدن النبيلة. منذ الطيف رامان، يوفر معلومات مفصلة حول بنية جزيئية استناداً إلى مواقف الذروة الحادة، من خلال وسائط الذبذبات من المجموعات الوظيفية في الجزيئات، يمكن أن يحقق في المعلومات من جزيء واحد على سطح معدني استخدام SERS1،،من23. من نانواجريجاتي فضة مع أدسورباتي على مستوى جزيء واحد، يلاحظ إشارة وامض1،2،،من34،،من56، 7 , 8 , 9 , 10 , 11 , 12 , 13 , 14 , 15 , 16، والطيف يتقلب1،2،3،4،،من56،،من78، 9،10،،من1112،،من1314. يمكن أن يكون الوميض الناجم عن جزيء واحد يتحرك عشوائياً داخل وخارج حقل (م) كهرومغناطيسية معززة مفترق نانواجريجاتي فضة نانومتر الحجم. ولذلك، يعتبر تطرف أدلة بسيطة للكشف عن جزيء واحد، بالمقارنة مع تقنية استخدام توزيع بواسون SERS و3،2،ثنائية-أكثر من17. بيد أن آليات تفصيلية من الطيف الوامض ومتقلبة، والتي قد تعتمد بشدة على سلوك الجزيئية على سطح Ag، لا تزال مثيرة للجدل.
في دراسات سابقة، تطرف SERS قد تم تحليلها باستخدام الدالة ترابط تلقائي، الذي يمكن حساب معامل الانتشار وتركيز الجزيئات تتحرك وخارجها تعزيز م ميدان12،13،14 . وعلاوة على ذلك، درجة انحراف المعياري تم تسويتها، الذي يمثل عدم الاستقرار في كثافة المجموع، مستمدة من صورة إشارة15مرة. بيد أن هذه النهج التحليلي قد يكون استناداً إلى سلوك جزيئات قليلة. وفي المقابل، في تصوير فائقة قرار تطرف SERS، يمكن أن يكون السلوك جزيء واحد في حقل م تعزيز حددت16. ومع ذلك، يمكن الحصول على هذه التقنيات هذه المعلمات فقط في حقل م معززة. ويمكن تمثيل سلوك عشوائي من جزيء واحد داخل مجموعة واسعة (على سبيل المثال، في تطرف SERS) كقانون قوة بدلاً من متوسط4،5،،من67،8 ،،من910،11، مماثلة للأسفار وامض من أشباه الموصلات واحد كم دوت (QD)18،19. باستخدام قوة القانون تحليل4،5،6،،من78،9،10،11، والسلوك الجزيئي ويمكن تقدير في مشرق الدولة (في مجال طب الطوارئ المعززة) والدولة الظلام10؛ هذا هو، يمكن تقدير سلوك الجزيء على كامل سطح الفضة.
لهذا الأسلوب، يتم نانواجريجاتيس الفضة الغروية المستخدمة4،5،،من67،،من89،10،11. وتظهر هذه نانواجريجاتيس مختلف نطاقات الرنين () مترجمة مأكل مثل الطحين السطحية التي تؤثر على الحقول الكهرومغناطيسية معززة بقوة عندما تكون متحمس عند أطوال موجية معينة. وهكذا، يمكن فورا الحصول على فضية نشطة SERS جسيمات نانوية موجودة في تعليق غرواني، وبعض البيانات. في حالة النانو البسيطة، التي لها أحجام محددة، والأشكال، والترتيبات، اعتماد LSPR SERS وامض يمكن إخفاء أخرى الاعتماد7؛ إلا وهي إذا تم استخدام نانوستروكتوري جيدة أو سيئة إلى LSPR، المعلمات سوف تكون ثابتة، وسوف تكون مخفية الاعتماد الأخرى لذلك. وقد استخدمت تحليل قانون الطاقة لاكتشاف الاعتماد المختلفة من SERS وامض من الفضة الغروية نانواجريجاتيس4،5،6،،من78، 9 , 10 , 11.

<table><tbody><tr><td>Silver nitrate, 99.8%</td><td>Wako</td><td>194-00832</td><td></td></tr><tr><td>Trisodium citrate dihydrate, 99. %</td><td>Wako</td><td>191-01785</td><td></td></tr><tr><td>Poly-L-lysine aqueous solution, 0.1%</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>P8920</td><td></td></tr><tr><td>3,3&#039;-disulfopropylthiacyanine triethylamine</td><td>Hayashibara Biochemical Laboratories</td><td>NK-2703</td><td>a kind of thiacyanine dyes</td></tr><tr><td>3,3&#039;-diethyl-5,5&#039;-dichloro-9-methylthiacarbocyanine iodine salt</td><td>Hayashibara Biochemical Laboratories</td><td>SMP-9</td><td>a kind of thiacarobocyanine dyes</td></tr><tr><td>Sodium chloride, 99.5%</td><td>Wako</td><td>191-01665</td><td></td></tr><tr><td>Dimroth condenser</td><td>Iwaki</td><td>61-9722-22</td><td>perchased from AS ONE</td></tr><tr><td>Magnetic stirrer</td><td>Corning</td><td>DC-420D</td><td></td></tr><tr><td>Oil bath</td><td>Advantech</td><td>OS-220</td><td></td></tr><tr><td>Glass plate</td><td>Matsunami</td><td>S-1112</td><td>Microscope slide</td></tr><tr><td>Blower</td><td>Hozan</td><td>Z-288</td><td>Air duster</td></tr><tr><td>Liquid blocker pen</td><td>Daido Sangyo</td><td></td><td>LIQUID BLOCKER (Super Pap Pen). Ready-to-use hydrophobic barrier pen designed for immunohistochemistry applications</td></tr><tr><td>Inverted microscope</td><td>Olympus</td><td>IX-70</td><td></td></tr><tr><td>Objective lens</td><td>Olympus</td><td>LCPlanFl 60&amp;times;</td><td>NA 0.7</td></tr><tr><td>Dark field condenser</td><td>Olympus</td><td>U-DCD</td><td>NA 0.8&amp;ndash;0.92</td></tr><tr><td>Cooled digital CCD camera</td><td>Hamamatsu</td><td>ORCA-AG</td><td>controlled by software Aqua Cosmos</td></tr><tr><td>Software for the cooled digital CCD camera</td><td>Hamamatsu</td><td>AquaCosmos</td><td>used for also derivation of the time-profiles from the blinking spots in the video&amp;nbsp;</td></tr><tr><td>Color CCD camera</td><td>ELMO</td><td>TNC-C920</td><td>not used for analysis</td></tr><tr><td>DPSS laser</td><td>RGB laser system</td><td>NovaPro532-75</td><td>&amp;lambda; = 532 nm;&lt;br/&gt; 60 mW (corresponds to a power density of 600 W/cm2)</td></tr><tr><td>Interference filter</td><td>Semrock</td><td>LL01-532-12.5</td><td></td></tr><tr><td>Long pass filter</td><td>Semrock</td><td>BLP01-532R-25</td><td></td></tr><tr><td>Software for the distinguishment and counting of the bright/dark events</td><td>home-maid</td><td></td><td>programmed by C++</td></tr><tr><td>Software for the fitting by a power law</td><td>LightStone</td><td>Origin6.1</td><td></td></tr></tbody></table>

observation and analysis of blinking surface-enhanced raman scattering

من جزيء واحد مفترق نانواجريجاتي فضة، يلاحظ الوميض رامان المزودة بسطح نثر (SERS). هنا، يقدم بروتوكول حول كيفية إعداد SERS-النشط الفضي نانواجريجاتي وتسجيل فيديو لبعض البقع وامض في الصورة المجهرية، وتحليل الإحصاءات وامض. في هذا التحليل، يستنسخ قانون سلطة التوزيعات الاحتمالية للأحداث مشرق بالنسبة إلى المدة التي ستستغرقها. التوزيعات الاحتمالية للأحداث المظلمة مزودة بقانون طاقة مع دالة آسيه. معلمات قانون الطاقة تمثل السلوك الجزيئي في الدول الساطعة والمعتمة على حد سواء. ويمكن تقدير نموذج عشوائي سيرا على الأقدام وسرعة الجزيء عبر كامل سطح الفضة. فإنه من الصعب تقدير حتى عند استخدام المتوسطات ومهام ترابط تلقائي، وتصوير SERS القرار فائقة. في المستقبل، تحليلات القانون السلطة ينبغي أن تقترن بالتصوير الطيفي، لأن أصول تطرف لا يمكن تأكيده بهذا الأسلوب تحليل وحدها.

من نانواجريجاتيس الفضي مع بولي-L-يسين أعدها بروتوكول 1.2، لاحظ البقع وامضة متعددة الألوان من SERS والمزودة بسطح الأسفار، كما هو مبين في الشكل 111. وفي المقابل، لوحظت رتابة البقع الملونة وامض من SERS نانواجريجاتيس الفضة مع جزيئات الصبغ أعدها بروتوكو...

Watch this Scientific Journal Video about Observation and Analysis of Blinking Surface-enhanced Raman Scattering at JoVE.com

Observation and Analysis of Blinking Surface-enhanced Raman Scattering

يصف هذا البروتوكول تحليل تطرف رامان المزودة بسطح التشتت بسبب المشي العشوائي لجزيء واحد على سطح فضة باستخدام قوانين السلطة.

المراقبة والتحليل من تطرف تشتت رامان المزودة بسطح

From a single molecule at a silver nanoaggregate junction, blinking surface-enhanced Raman scattering (SERS) is observed. Here, a protocol is presented on ...

observation-and-analysis-of-blinking-surface-enhanced-raman-scattering

Universidad San Sebastian

Research

Education

JoVE Journal

JoVE Core

Statistics

Chemistry

Unit 1

Summarizing and Visualizing Data

SCIENTISTS IN ACTION

7.3K Views.  Kwansei Gakuin University. يصف هذا البروتوكول تحليل تطرف رامان المزودة بسطح التشتت بسبب المشي العشوائي لجزيء واحد على سطح فضة باستخدام قوانين السلطة.

Video: Observation and Analysis of Blinking Surface-enhanced Raman Scattering

Rejection of Fluorescence Background in Resonance and Spontaneous Raman Microspectroscopy

Raman spectroscopy is often plagued by a strong fluorescent background, particularly for biological samples. If a sample is excited with a train of ultrafast pulses, a system that can temporally separate spectrally overlapping signals on a picosecond timescale can isolate promptly arriving Raman scattered light from late-arriving fluorescence light. Here we discuss the construction and operation of a complex nonlinear optical system that uses all-optical switching in the form of a low-power optical Kerr gate to isolate Raman and fluorescence signals. A single 808 nm laser with 2.4 W of average power and 80 MHz repetition rate is split, with approximately 200 mW of 808 nm light being converted to &lt; 5 mW of 404 nm light sent to the sample to excite Raman scattering. The remaining unconverted 808 nm light is then sent to a nonlinear medium where it acts as the pump for the all-optical shutter. The shutter opens and closes in 800 fs with a peak efficiency of approximately 5%. Using this system we are able to successfully separate Raman and fluorescence signals at an 80 MHz repetition rate using pulse energies and average powers that remain biologically safe. Because the system has no spare capacity in terms of optical power, we detail several design and alignment considerations that aid in maximizing the throughput of the system. We also discuss our protocol for obtaining the spatial and temporal overlap of the signal and pump beams within the Kerr medium, as well as a detailed protocol for spectral acquisition. Finally, we report a few representative results of Raman spectra obtained in the presence of strong fluorescence using our time-gating system.

We discuss the construction and operation of a complex nonlinear optical
system that uses ultrafast all-optical switching to isolate Raman from fluorescence
signals. Using this system we are able to successfully separate Raman and fluorescence
signals utilizing pulse energies and average powers that remain biologically safe.

خلفية رفض الإسفار في الرنين وMicrospectroscopy رامان العفوي

Raman spectroscopy is often plagued by a strong fluorescent background, particularly for biological samples. If a sample is excited with a train of ...

Bioengineering

Surface Enhanced Raman Spectroscopy Detection of Biomolecules Using EBL Fabricated Nanostructured Substrates

Fabrication and characterization of conjugate nano-biological systems interfacing metallic nanostructures on solid supports with immobilized biomolecules is reported. The entire sequence of relevant experimental steps is described, involving the fabrication of nanostructured substrates using electron beam lithography, immobilization of biomolecules on the substrates, and their characterization utilizing surface-enhanced Raman spectroscopy (SERS). Three different designs of nano-biological systems are employed, including protein A, glucose binding protein, and a dopamine binding DNA aptamer. In the latter two cases, the binding of respective ligands, D-glucose and dopamine, is also included. The three kinds of biomolecules are immobilized on nanostructured substrates by different methods, and the results of SERS imaging are reported. The capabilities of SERS to detect vibrational modes from surface-immobilized proteins, as well as to capture the protein-ligand and aptamer-ligand binding are demonstrated. The results also illustrate the influence of the surface nanostructure geometry, biomolecules immobilization strategy, Raman activity of the molecules and presence or absence of the ligand binding on the SERS spectra acquired.

We describe the fabrication and characterization of nano-biological systems interfacing nanostructured substrates with immobilized proteins and aptamers. The relevant experimental steps involving lithographic fabrication of nanostructured substrates, bio-functionalization, and surface-enhanced Raman spectroscopy (SERS) characterization, are reported. SERS detection of surface-immobilized proteins, and probing of protein-ligand and aptamer-ligand binding is demonstrated.

سطح تعزيز رامان الطيفي كشف الجزيئات الحيوية عن طريق EBL مصنعة ذات البنية النانومترية ركائز

Fabrication and characterization of conjugate nano-biological systems interfacing metallic nanostructures on solid supports with immobilized biomolecules ...

Engineering

Non-contact, Label-free Monitoring of Cells and Extracellular Matrix using Raman Spectroscopy

Non-destructive, non-contact and label-free technologies to monitor cell and tissue cultures are needed in the field of biomedical research.1-5 However, currently available routine methods require processing steps and alter sample integrity. Raman spectroscopy is a fast method that enables the measurement of biological samples without the need for further processing steps. This laser-based technology detects the inelastic scattering of monochromatic light.6 As every chemical vibration is assigned to a specific Raman band (wavenumber in cm-1), each biological sample features a typical spectral pattern due to their inherent biochemical composition.7-9 Within Raman spectra, the peak intensities correlate with the amount of the present molecular bonds.1 Similarities and differences of the spectral data sets can be detected by employing a multivariate analysis (e.g. principal component analysis (PCA)).10
Here, we perform Raman spectroscopy of living cells and native tissues. Cells are either seeded on glass bottom dishes or kept in suspension under normal cell culture conditions (37 &deg;C, 5% CO2) before measurement. Native tissues are dissected and stored in phosphate buffered saline (PBS) at 4 &deg;C prior measurements. Depending on our experimental set up, we then either focused on the cell nucleus or extracellular matrix (ECM) proteins such as elastin and collagen. For all studies, a minimum of 30 cells or 30 random points of interest within the ECM are measured. Data processing steps included background subtraction and normalization.

Raman spectroscopy is a suitable technique for the non-contact, label-free analysis of living cells, tissue-engineered constructs and native tissues. Source-specific spectral fingerprints can be generated and analyzed using multivariate analysis.

عدم الاتصال، تسمية خالية من رصد خلايا المصفوفة خارج الخلية، وباستخدام التحليل الطيفي رامان

Non-destructive, non-contact and label-free technologies to monitor cell and tissue cultures are needed in the field of biomedical research.1-5 However, ...

High-speed Continuous-wave Stimulated Brillouin Scattering Spectrometer for Material Analysis

Recent years have witnessed a significant increase in the use of spontaneous Brillouin spectrometers for non-contact analysis of soft matter, such as aqueous solutions and biomaterials, with fast acquisition times. Here, we discuss the assembly and operation of a Brillouin spectrometer that uses stimulated Brillouin scattering (SBS) to measure stimulated Brillouin gain (SBG) spectra of water and lipid emulsion-based tissue-like samples in transmission mode with &lt;10 MHz spectral-resolution and &lt;35 MHz Brillouin-shift measurement precision at &lt;100 ms. The spectrometer consists of two nearly counter-propagating continuous-wave (CW) narrow-linewidth lasers at 780 nm whose frequency detuning is scanned through the material Brillouin shift. By using an ultra-narrowband hot rubidium-85 vapor notch filter and a phase-sensitive detector, the signal-to-noise-ratio of the SBG signal is significantly enhanced compared to that obtained with existing CW-SBS spectrometers. This improvement enables measurement of SBG spectra with up to 100-fold faster acquisition times, thereby facilitating high spectral-resolution and high-precision Brillouin analysis of soft materials at high speed.

We describe the construction of a rapid continuous-wave-stimulated-Brillouin-scattering (CW-SBS) spectrometer. The spectrometer employs single-frequency diode-lasers and an atomic vapor notch-filter to acquire transmission spectra of turbid/non-turbid samples with high spectral-resolution at speeds up to 100-fold faster than those of existing CW-SBS spectrometers. This improvement enables high-speed Brillouin material analysis.

عالية السرعة كونتينووسوافي برلين حفز نثر مطياف لتحليل المواد

Recent years have witnessed a significant increase in the use of spontaneous Brillouin spectrometers for non-contact analysis of soft matter, such as ...

Implementation of a Nonlinear Microscope Based on Stimulated Raman Scattering

Stimulated Raman scattering (SRS) microscopy uses near-infrared excitation light; therefore, it shares many multi-photon microscopic imaging properties. SRS imaging modality can be obtained using commercial laser-scanning microscopes by equipping with a non-descanned forward detector with proper bandpass filters and lock-in amplifier (LIA) detection scheme. A schematic layout of a typical SRS microscope includes the following: two pulsed laser beams, (i.e., the pump and probe directed in a scanning microscope), which must be overlapped in both space and time at the image plane, then focused by a microscope objective into the sample through two scanning mirrors (SMs), which raster the focal spot across an x-y plane. After interaction with the sample, transmitted output pulses are collected by an upper objective and measured by a forward detection system inserted in an inverted microscope. Pump pulses are removed by a stack of optical filters, whereas the probe pulses that are the result of the SRS process occurring in the focal volume of the specimen are measured by a photodiode (PD). The readout of the PD is demodulated by the LIA to extract the modulation depth. A two-dimensional (2D) image is obtained by synchronizing the forward detection unit with the microscope scanning unit. In this paper, the implementation of an SRS microscope is described and successfully demonstrated, as well as the reporting of label-free images of polystyrene beads with diameters of 3 &#181;m. It is worth noting that SRS microscopes are not commercially available, so in order to take advantage of these characteristics, the homemade construction is the only option. Since SRS microscopy is becoming popular in many fields, it is believed that this careful description of the SRS microscope implementation can be very useful for the scientific community.

In this manuscript, the implementation of a stimulated Raman scattering (SRS) microscope, obtained by the integration of an SRS experimental set-up with a laser scanning microscope, is described. The SRS microscope is based on two femtosecond (fs) laser sources, a Ti-Sapphire (Ti:Sa) and synchronized optical parametric oscillator (OPO).

تنفيذ مجهر غير خطي يستند إلى تشتت رامان المحفز

Stimulated Raman scattering (SRS) microscopy uses near-infrared excitation light; therefore, it shares many multi-photon microscopic imaging properties. ...

Multiplex Chemical Imaging Based on Broadband Stimulated Raman Scattering Microscopy

Stimulated Raman scattering (SRS) microscopy is a nonlinear optical technique for label-free chemical imaging. This analytical tool delivers chemical maps at high speed, and high spatial resolution of thin samples by directly interrogating their molecular vibrations. In its standard implementation, SRS microscopy is narrowband and forms images with only a single vibrational frequency at a time. However, this approach not only hinders the chemical specificity of SRS but also neglects the wealth of information encoded within vibrational spectra. 
These limitations can be overcome by broadband SRS, an implementation capable of extracting a vibrational spectrum per pixel of the image in parallel. This delivers hyperspectral data that, when coupled with chemometric analysis, maximizes the amount of information retrieved from the specimen. Thus, broadband SRS improves the chemical specificity of the system, allowing the quantitative determination of the concentration of the different constituents of a sample. Here, we report a protocol for chemical imaging with broadband SRS microscopy, based on a home-built SRS microscope operating with a custom differential multichannel-lock-in amplifier detection. It discusses the sample preparation, alignment of the SRS apparatus, and chemometric analysis. By acquiring vibrational Raman spectra, the protocol illustrates how to identify different chemical species within a mixture, determining their relative concentrations.

We present a protocol to acquire chemical images with broadband stimulated Raman scattering (SRS) microscopy. Based on an SRS microscope that operates with differential multichannel-lock-in detection, the protocol describes the sample preparation, adjustment of the SRS apparatus, and chemometrics to disentangle different constituents of chemically heterogeneous samples.

التصوير الكيميائي متعدد الإرسال القائم على مجهر رامان لتشتت رامان المحفز عريض النطاق

Stimulated Raman scattering (SRS) microscopy is a nonlinear optical technique for label-free chemical imaging. This analytical tool delivers chemical maps ...

Direct Comparison of Hyperspectral Stimulated Raman Scattering and Coherent Anti-Stokes Raman Scattering Microscopy for Chemical Imaging

Stimulated Raman scattering (SRS) and coherent anti-Stokes Raman scattering (CARS) microscopy are the most widely used coherent Raman scattering imaging technologies. Hyperspectral SRS and CARS imaging offer Raman spectral information at every pixel, which enables better separation of different chemical compositions. Although both techniques require two excitation lasers, their signal detection schemes and spectral properties are quite different. The goal of this protocol is to perform both hyperspectral SRS and CARS imaging on a single platform and compare the two microscopy techniques for imaging different biological samples. The spectral focusing method is employed to acquire spectral information using femtosecond lasers. By using standard chemical samples, the sensitivity, spatial resolution, and spectral resolution of SRS and CARS in the same excitation conditions (i.e., power at the sample, pixel dwell time, objective lens, pulse energy) are compared. The imaging contrasts of CARS and SRS for biological samples are juxtaposed and compared. The direct comparison of CARS and SRS performances would allow for optimal selection of the modality for chemical imaging.

This paper directly compares the resolution, sensitivity, and imaging contrasts of stimulated Raman scattering (SRS) and coherent anti-Stokes Raman scattering (CARS) integrated into the same microscope platform. The results show that CARS has a better spatial resolution, SRS gives better contrasts and spectral resolution, and both methods have similar sensitivity.

مقارنة مباشرة بين تشتت رامان المحفز فوق الطيف ومجهر تشتت رامان المضاد للستوكس للتصوير الكيميائي

Stimulated Raman scattering (SRS) and coherent anti-Stokes Raman scattering (CARS) microscopy are the most widely used coherent Raman scattering imaging ...

In vivo Imaging of Biological Tissues with Combined Two-Photon Fluorescence and Stimulated Raman Scattering Microscopy

Stimulated Raman scattering (SRS) microscopy enables label-free imaging of the biological tissues in its natural microenvironment based on intrinsic molecular vibration, thus providing a perfect tool for in vivo study of biological processes at subcellular resolution. By integrating two-photon excited fluorescence (TPEF) imaging into the SRS microscope, the dual-modal in vivo imaging of tissues can acquire critical biochemical and biophysical information from multiple perspectives which helps understand the dynamic processes involved in cellular metabolism, immune response and tissue remodeling, etc. In this video protocol, the setup of a TPEF-SRS microscope system as well as the in vivo imaging method of the animal spinal cord is introduced. The spinal cord, as part of the central nervous system, plays a critical role in the communication between the brain and peripheral nervous system. Myelin sheath, abundant in phospholipids, surrounds and insulates the axon to permit saltatory conduction of action potentials. In vivo imaging of myelin sheaths in the spinal cord is important to study the progression of neurodegenerative diseases and spinal cord injury. The protocol also describes animal preparation and in vivo TPEF-SRS imaging methods to acquire high-resolution biological images.

In vivo Imaging of Biological Tissues with Combined Two-Photon Fluorescence and Stimulated Raman Scattering Microscopy

Stimulated Raman scattering (SRS) microscopy allows label-free imaging of biomolecules based on their intrinsic vibration of specific chemical bonds. In this protocol, the instrumental setup of an integrated SRS and two-photon fluorescence microscope is described to visualize cellular structures in the spinal cord of live mice.

في الجسم الحي تصوير الأنسجة البيولوجية مع التألق المشترك ثنائي الفوتون والمجهر المجهري المبعثر رامان المحفز

Stimulated Raman scattering (SRS) microscopy enables label-free imaging of the biological tissues in its natural microenvironment based on intrinsic ...

Real-Time, Two-Color Stimulated Raman Scattering Imaging of Mouse Brain for Tissue Diagnosis

Stimulated Raman scattering (SRS) microscopy has emerged as a powerful optical imaging technique for tissue diagnosis. In recent years, two-color SRS has been shown to be able to provide hematoxylin and eosin (H&amp;E)-equivalent images that allow fast and reliable diagnosis of brain cancer. Such capability has enabled exciting intraoperative cancer diagnosis applications. Two-color SRS imaging of tissue can be done with either a picosecond or femtosecond laser source. Femtosecond lasers have the advantage of enabling flexible imaging modes, including fast hyperspectral imaging and real-time, two-color SRS imaging. A spectral-focusing approach with chirped laser pulses is typically used with femtosecond lasers to achieve high spectral resolution. 
Two-color SRS acquisition can be realized with orthogonal modulation and lock-in detection. The complexity of pulse chirping, modulation, and characterization is a bottleneck for the widespread adoption of this method. This article provides a detailed protocol to demonstrate the implementation and optimization of spectral-focusing SRS and real-time, two-color imaging of mouse brain tissue in the epi-mode. This protocol can be used for a broad range of SRS imaging applications that leverage the high speed and spectroscopic imaging capability of SRS.

Stimulated Raman scattering (SRS) microscopy is a powerful, nondestructive, and label-free imaging technique. One emerging application is stimulated Raman histology, where two-color SRS imaging at the protein and lipid Raman transitions are used to generate pseudo-hematoxylin and eosin images. Here, we demonstrate a protocol for real-time, two-color SRS imaging for tissue diagnosis.

في الوقت الحقيقي ، بلونين تحفيز رامان تشتت التصوير من دماغ الفأر لتشخيص الأنسجة

Stimulated Raman scattering (SRS) microscopy has emerged as a powerful optical imaging technique for tissue diagnosis. In recent years, two-color SRS has ...

Label-Free Imaging of Lipid Storage Dynamics in Caenorhabditis elegans using Stimulated Raman Scattering Microscopy

Lipid metabolism is a fundamental physiological process necessary for cellular and organism health. Dysregulation of lipid metabolism often elicits obesity and many associated diseases including cardiovascular disorders, type II diabetes, and cancer. To advance the current understanding of lipid metabolic regulation, quantitative methods to precisely measure in vivo lipid storage levels in time and space have become increasingly important and useful. Traditional approaches to analyze lipid storage are semi-quantitative for microscopic assessment or lacking spatio-temporal information for biochemical measurement. Stimulated Raman scattering (SRS) microscopy is a label-free chemical imaging technology that enables rapid and quantitative detection of lipids in live cells with a subcellular resolution. As the contrast is exploited from intrinsic molecular vibrations, SRS microscopy also permits four-dimensional tracking of lipids in live animals. In the last decade, SRS microscopy has been widely used for small molecule imaging in biomedical research and overcome the major limitations of conventional fluorescent staining and lipid extraction methods. In the laboratory, we have combined SRS microscopy with the genetic and biochemical tools available to the powerful model organism, Caenorhabditis elegans, to investigate the distribution and heterogeneity of lipid droplets across different cells and tissues and ultimately to discover novel conserved signaling pathways that modulate lipid metabolism. Here, we present the working principles and the detailed setup of the SRS microscope and provide methods for its use in quantifying lipid storage at distinct developmental timepoints of wild-type and insulin signaling deficient mutant C. elegans.

Label-Free Imaging of Lipid Storage Dynamics in Caenorhabditis elegans using Stimulated Raman Scattering Microscopy

Stimulated Raman scattering (SRS) microscopy allows selective, label-free imaging of specific chemical moieties and it has been effectively employed to image lipid molecules in vivo. Here, we provide a brief introduction to the principle of SRS microscopy and describe methods for its use in imaging lipid storage in Caenorhabditis elegans.

التصوير الخالي من التسميات لديناميكيات تخزين الدهون في Elegans Caenorhabditis باستخدام المجهر التشتت رامان المحفزة

Lipid metabolism is a fundamental physiological process necessary for cellular and organism health. Dysregulation of lipid metabolism often elicits ...