Aplicaciones

En la investigación científica, el polen tiene una amplia gama de aplicaciones. Según el Dr. Limi Mao, Instituto de Geología y Paleontología de Nanjing, Academia de Ciencias de China, al extraer y analizar diferentes polen depositados en el suelo, es posible comprender de qué plantas madre provienen respectivamente y así inferir el medio ambiente y el clima. En ese tiempo. En el campo de la investigación botánica, el polen proporciona principalmente evidencia microscópica de referencia para la taxonomía sistemática. Más interesante aún, la evidencia del polen también se puede aplicar en casos de investigación criminal. La palinología forense puede corroborar eficazmente los hechos de un delito utilizando evidencia del espectro polínico en la ropa que acompaña al sospechoso y en la escena del crimen. En el campo de la investigación geológica, el polen se ha utilizado ampliamente para reconstruir la historia de la vegetación, la ecología pasada y los estudios del cambio climático. En los estudios arqueológicos que exploran las primeras civilizaciones y hábitats agrícolas humanos, el polen puede ayudar a los científicos a comprender la historia de la domesticación humana temprana de las plantas, qué cultivos alimentarios se cultivaban, etc.    Fig. 1 Imagen del modelo de polen en 3D (tomada por el Dr. Limi Mao, producto desarrollado por el Dr. Oliver Wilson)   El tamaño del polen varía desde unas pocas micras hasta más de doscientas micras, lo que va más allá de la resolución de la observación visual y requiere el uso de un microscopio para su observación y estudio. El polen presenta una amplia variedad de morfologías, incluidas variaciones de tamaño, forma, estructura de las paredes y ornamentación. La ornamentación del polen es una de las bases clave para identificar y distinguir el polen. Sin embargo, la resolución del microscopio biológico óptico tiene limitaciones físicas, es difícil observar con precisión las diferencias entre las diferentes ornamentaciones del polen e incluso no se puede observar la ornamentación de algunos polen pequeños. Por lo tanto, los científicos necesitan utilizar un microscopio electrónico de barrido (SEM) con alta resolución y gran profundidad de campo para obtener una imagen clara de las características morfológicas del polen. En el estudio del polen fósil es posible identificar las plantas específicas a las que pertenece el polen, para comprender con mayor precisión la información sobre vegetación, medio ambiente y clima de la época.     La microestructura del polen   Recientemente,  los investigadores han utilizado el filamento de tungsteno CIQTEK SEM3100 y el CIQTEK Field Emission SEM5000 para observar microscópicamente una variedad de polen .  Fig. 2 Filamento de tungsteno CIQTEK SEM3100 y emisión de campo SEM5000   1. Flor de cerezo Granos de polen esféricos-oblongos. Con tres surcos porosos (sin polen tratado, los poros no son evidentes), los surcos llegan a ambos p...

El fármaco en polvo es el cuerpo principal de la mayoría de las formulaciones de fármacos y su eficacia depende no sólo del tipo de fármaco, sino también en gran medida de las propiedades del polvo que constituye el agente, incluido el tamaño de las partículas, la forma, las propiedades de la superficie y otro tipo de parámetros. El área de superficie específica y la estructura del tamaño de los poros de los medicamentos en polvo están relacionados con las propiedades de las partículas de polvo, como el tamaño de las partículas, la higroscopicidad, la solubilidad, la disolución y la compactación, que desempeñan un papel importante en las capacidades de purificación, procesamiento, mezcla, producción y envasado de productos farmacéuticos.   Además, la validez, la tasa de disolución, la biodisponibilidad y la eficacia de los fármacos también dependen de la superficie específica del material. En términos generales, cuanto mayor sea la superficie específica de los polvos farmacéuticos dentro de un cierto rango, más rápida se acelerará correspondientemente la disolución y la velocidad de disolución, lo que garantiza la distribución uniforme del contenido del fármaco; sin embargo, una superficie específica demasiado grande conducirá a la adsorción de más agua, lo que no favorece la preservación y estabilidad de la eficacia del fármaco. Por lo tanto, las pruebas precisas, rápidas y efectivas de la superficie específica de los polvos farmacéuticos siempre han sido una parte indispensable y crítica de la investigación farmacéutica.   Estudio de caso de la aplicación CIQTEK en polvo farmacéutico   Combinamos los casos de caracterización reales de diferentes materiales de medicamentos en polvo para mostrar claramente los métodos y la aplicabilidad de esta tecnología para caracterizar las propiedades físicas de diferentes superficies de medicamentos, y luego hacemos algunos análisis básicos sobre la fecha de vencimiento, la tasa de disolución y la eficacia de los medicamentos, y ayudar a la industria farmacéutica a desarrollarse con alta calidad.    El analizador de tamaño de poro y superficie específica de la serie V-Sorb X800 es un instrumento de alto rendimiento, rápido y económico, que puede realizar pruebas rápidas de áreas de superficie específicas de productos terminados entrantes y salientes, análisis de distribución del tamaño de poro, control de calidad y ajuste de parámetros de proceso. y predicción del rendimiento de las drogas, etc.   Analizador automático de porosimetría y área de superficie BET Serie CIQTEK EASY-V     SEM CIQTEK   1. Microscopio electrónico de barrido y analizador específico de superficie y tamaño de poro en dispersión de montmorillonita.   La montmorillonita se obtiene de la purificación y procesamiento de bentonita, que tiene ventajas únicas en farmacología debido a su estructura cristalina especial con buena capacidad de adsorción, capacidad de intercambio catiónico y capaci...

El método de resonancia paramagnética electrónica (EPR) de captura de espín es un método que combina la técnica de captura de espín con la técnica de EPR para detectar radicales libres de vida corta.     ¿Por qué utilizar la tecnología Spin Trapping? Los radicales libres  son átomos o grupos con electrones desapareados formados por enlaces covalentes de moléculas compuestas en condiciones externas como el calor y la luz. Se encuentran ampliamente en la naturaleza. Con el desarrollo de disciplinas interdisciplinarias como la biología, la química y la medicina, los científicos han descubierto que muchas enfermedades están asociadas con los radicales libres. Sin embargo, debido a su naturaleza activa y reactiva, los radicales libres generados en las reacciones suelen ser inestables a temperatura ambiente y difíciles de detectar directamente mediante métodos de espectroscopía EPR convencionales.    Aunque los radicales libres de vida corta pueden estudiarse mediante técnicas de EPR resueltas en el tiempo o técnicas de congelación rápida a baja temperatura, sus concentraciones más bajas para la mayoría de los radicales libres en los sistemas biológicos limitan la implementación de las técnicas anteriores. La técnica de captura de espín, por otro lado, permite la detección de radicales libres de vida corta a temperatura ambiente mediante un método indirecto.     Fundamentos de la tecnología de captura de giro   En un experimento de trampa de espín, se añade al sistema una trampa de espín (una sustancia antimagnética insaturada capaz de atrapar radicales libres). Después de agregar la trampa de espín, los radicales inestables y la trampa formarán aductos de espín más estables o de mayor duración. Al detectar los espectros EPR de los aductos de espín y al procesar y analizar los datos, podemos invertir el tipo de radicales y así detectar indirectamente los radicales libres inestables.     Figura 1 Principio de la técnica de captura de giro (DMPO como ejemplo)     Selección de trampa giratoria   Las trampas de espín más utilizadas son principalmente nitrona o compuestos nitrosos, las trampas de espín típicas son MNP (dímero de 2-metil-2-nitrosopropano), PBN (N-terc-butil α-fenilnitrona), DMPO (5,5-dimetil- 1-pirrolina-N-óxido), y las estructuras se muestran en la Figura 2. Y una excelente trampa de espín debe satisfacer tres condiciones.   1. Los aductos de espín formados por trampas de espín con radicales libres inestables deben ser de naturaleza estable y de larga duración. 2. Los espectros EPR de los aductos de espín formados por trampas de espín y varios radicales inestables deben ser fácilmente distinguibles e identificables. 3. La trampa de giro es fácil de reaccionar específicamente con una variedad de radicales libres y no hay reacciones secundarias. Según las condiciones anteriores, la trampa de espín ampliamente utilizada en diversas industrias es el DMPO.   &nb...

La técnica de captura de espín se ha utilizado ampliamente en biología y química porque puede lograr la detección de radicales de vida corta. Para los experimentos de captura por rotación, muchos factores, como el tiempo de adición del agente de captura, la concentración del agente de captura, el disolvente del sistema y el pH del sistema, pueden afectar los resultados experimentales. Por lo tanto, para diferentes radicales, es necesario seleccionar el agente atrapador y diseñar el esquema experimental de manera razonable para lograr los mejores resultados experimentales.   1.Selección de agente atrapante y disolvente   Los radicales del centro O comunes son los radicales hidroxilo, los radicales aniónicos superóxido y el oxígeno singlete.   Radicales hidroxilo ( ∙OH )   Los radicales hidroxilo generalmente se detectan en soluciones acuosas y se capturan usando DMPO, que forma aductos con DMPO con vidas medias de minutos a decenas de minutos.   Radicales aniónicos superóxido ( ∙O 2 - )   Para los radicales aniónicos superóxido, si se elige DMPO como agente atrapador, la detección debe realizarse en un sistema de metanol. Esto se debe a que la capacidad de unión del agua y el DMPO es mayor que la de los radicales superóxido al DMPO. Si se detectan radicales superóxido en el agua, la velocidad de unión del agua al DMPO será mayor que la de los radicales superóxido al DMPO, lo que hará que los radicales superóxido no se capturen fácilmente. Naturalmente, si los radicales superóxido se producen en grandes cantidades, también pueden ser capturados por DMPO. Si se quiere atrapar radicales superóxido en solución acuosa, se debe elegir BMPO como agente atrapador porque la vida media de los aductos formados por BMPO que atrapa radicales superóxido en solución acuosa puede ser de hasta varios minutos.   Estado lineal simple ( 1 O 2 )   Para la detección de oxígeno en estado lineal único, generalmente se selecciona TEMP como agente de captura, y su principio de detección se muestra en la Figura 1. El oxígeno en estado lineal único puede oxidar TEMP para formar radicales TEMPO que contienen electrones individuales, que pueden detectarse mediante electroparamagnética. espectrometría de resonancia. Dado que TEMP se oxida fácilmente y es propenso a generar señales de fondo, es necesario probar TEMP antes de detectar oxígeno en estado lineal único como experimento de control. Figura 1 Mecanismo de TEMP para detectar oxígeno singlete     Tabla 1 Selección de disolvente y agente atrapador de detección de radicales del centro O común   2. Tiempo de adición del agente atrapador         En las reacciones fotocatalíticas, cuando la luz irradia el catalizador, los electrones de la banda de valencia se excitan a la banda de conducción, produciendo pares electrón/hueco. Dichos experimentos generalmente requieren la adición del agente atrapador antes de la irradiación de luz, y en combinación con e...

Desde la década de 1950, cuando Watson y Crick propusieron la estructura clásica de doble hélice del ADN, el ADN ha estado en el centro de la investigación en ciencias biológicas. El número de las cuatro bases del ADN y su orden de disposición dan lugar a la diversidad de los genes, y su estructura espacial afecta la expresión genética. Además de la estructura tradicional de doble hélice del ADN, los estudios han identificado una estructura especial de ADN de cuatro cadenas en las células humanas, el cuádruplex G, una estructura de alto nivel formada por el plegamiento de ADN o ARN rico en repeticiones en tándem de guanina (G ), que es particularmente alto en las células G que se dividen rápidamente, son particularmente abundantes en las células que se dividen rápidamente (p. ej., células cancerosas). Por lo tanto, los G-quadruplex pueden usarse como objetivos farmacológicos en la investigación contra el cáncer. El estudio de la estructura del G-quadruplex y su modo de unión a los agentes aglutinantes es importante para el diagnóstico y tratamiento de las células cancerosas.   Representación esquemática de la estructura tridimensional del G-quadruplex. Fuente de la imagen: Wikipedia   Doble resonancia electrón-electrón (CIERVO)   El método EPR dipolar pulsado (PDEPR) se ha desarrollado como una herramienta confiable y versátil para la determinación de estructuras en biología estructural y química, proporcionando información de distancia a nanoescala mediante técnicas de PDEPR. En los estudios de estructura de G-quadruplex, la técnica DEER combinada con el etiquetado de espín dirigido al sitio (SDSL) puede distinguir los dímeros de G-quadruplex de diferentes longitudes y revelar el patrón de unión de los agentes de unión de G-quadruplex al dímero. Diferenciación de dímeros cuádruplex G de diferentes longitudes utilizando tecnología DEER Usando Cu(piridina)4 como etiqueta de espín para medir la distancia, el complejo Cu(piridina)4 plano tetragonal se unió covalentemente al cuádruplex G y la distancia entre dos Cu2+ paramagnéticos en el monómero cuaternario G apilado en π se midió detectando interacciones dipolo-dipolo para estudiar la formación del dímero. [Cu2+@A4] (TTLGGG) y [Cu2+@B4] (TLGGGG) son dos oligonucleótidos con secuencias diferentes, donde L denota el ligando. Los resultados DEER de [Cu2+@A4]2 y [Cu2+@B4]2 se muestran en la Figura 1 y la Figura 2. A partir de los resultados DEER, se puede obtener que en los dímeros [Cu2+@A4]2, la distancia promedio de un solo Cu2+ -Cu2+ es dA=2,55 nm, el extremo 3' del G-quadruplex forma el dímero G-quadruplex mediante apilamiento de cola, y el eje gz de dos etiquetas de espín de Cu2+ en el dímero G-quadruplex está alineado en paralelo. La distancia de apilamiento de [Cu2+@A4]2 π es más larga (dB-dA = 0,66 nm) en comparación con los dímeros de [Cu2+@A4]2. Se confirmó que cada monómero [Cu2+@B4] contiene un tetrámero G adicional, resultado que concuerda totalmente con las distancias esper...

  Importancia de la detección de señales magnéticas cardíacas El campo magnético del cuerpo humano puede reflejar información sobre diversos tejidos y órganos del cuerpo humano. La medición del campo magnético del cuerpo humano se puede utilizar para obtener información sobre enfermedades humanas, y su efecto de detección y conveniencia han superado la medición de la bioelectricidad del cuerpo humano. El tamaño del campo magnético del corazón es del orden de unas pocas decenas de pT, que es uno de los primeros campos magnéticos estudiados por los seres humanos, en comparación con el del cerebro. Los músculos auriculares y ventriculares del corazón son las partes más importantes del cuerpo. La magnetocardiografía (MCG) es el resultado de las complejas corrientes bioeléctricas alternas que acompañan a la contracción cíclica y la diástole de los músculos auriculares y ventriculares del corazón. En comparación con el electrocardiograma (ECG), la detección del campo magnético cardíaco no se ve afectada por la pared torácica ni otros tejidos, y el MCG puede detectar el campo magnético cardíaco a través de una matriz de sensores multidimensional y multiángulo, proporcionando así más información sobre el corazón y permitiendo una localización precisa de los focos cardíacos cardíacos. En comparación con la tomografía computarizada, la resonancia magnética y otras técnicas de investigación cardíaca, la magnetocardiografía está completamente libre de radiación. Actualmente, la tecnología de la Magnetocardiografía es cada vez más madura, con más de 100.000 aplicaciones clínicas, que se reflejan principalmente en los siguientes aspectos:   01 Enfermedad coronaria La enfermedad coronaria es una enfermedad común y frecuente; según las estadísticas, en la actualidad, más de 11 millones de personas padecen enfermedades coronarias en China. La enfermedad coronaria es la causa más común de muerte y el número de muertes supera incluso el número total de muertes por todos los tumores. Para la enfermedad coronaria, MCG detecta principalmente la inconsistencia de la repolarización del miocardio causada por la isquemia miocárdica. Por ejemplo, Li et al. midió el MCG en 101 pacientes con enfermedad de las arterias coronarias y 116 voluntarios sanos. Los resultados mostraron que los tres parámetros de R-max/T-max, valor R y ángulo medio eran significativamente mayores en pacientes con enfermedad de las arterias coronarias que en personas normales. Entre 101 pacientes con enfermedad de las arterias coronarias, las proporciones de isquemia miocárdica detectada mediante MCG, electrocardiografía y ecocardiografía fueron del 74,26%, 48,51% y 45,54%, respectivamente, lo que demostró que la precisión diagnóstica de la MCG en pacientes con enfermedad de las arterias coronarias fue significativamente mayor que el de la electrocardiografía y la ecocardiografía. Esto muestra que la precisión diagnóstica del MCG en pacientes con enfermedad coronaria es significativamente mayor que la...

La luz, la electricidad, el calor y el magnetismo son cantidades físicas importantes involucradas en las mediciones de las ciencias biológicas, siendo las imágenes ópticas las más utilizadas. Con el continuo desarrollo de la tecnología, las imágenes ópticas, especialmente las imágenes de fluorescencia, han ampliado enormemente el horizonte de la investigación biomédica. Sin embargo, la obtención de imágenes ópticas suele estar limitada por la señal de fondo en las muestras biológicas, la inestabilidad de la señal de fluorescencia y la dificultad de la cuantificación absoluta, que hasta cierto punto restringen su aplicación. La resonancia magnética (MRI) es una buena alternativa y tiene una amplia gama de aplicaciones en algunos escenarios importantes de las ciencias biológicas, como el examen de lesiones craneales, neurológicas, musculares, tendinosas, articulares y de órganos abdominopélvicos, debido a su profundidad penetrante y baja. características de fondo y estabilidad. Aunque se espera que la resonancia magnética solucione las deficiencias mencionadas anteriormente de las imágenes ópticas, está limitada por una baja sensibilidad y baja resolución espacial, lo que dificulta su aplicación a imágenes a nivel de tejido con resolución de micras a nanómetros.    Un sensor magnético cuántico emergente desarrollado en los últimos años, el centro de vacantes de nitrógeno (NV), un defecto de punto luminiscente en el diamante, la tecnología de imágenes magnéticas basada en el centro NV permite la detección  de señales magnéticas débiles con una resolución de hasta el nivel nanométrico y no es -invasivo . Esto proporciona una plataforma de medición de campos magnéticos flexible y altamente compatible para las ciencias biológicas. Es único para realizar estudios a nivel de tejido y diagnósticos clínicos en los campos de inmunidad e inflamación, enfermedades neurodegenerativas, enfermedades cardiovasculares, detección biomagnética, agentes de contraste de resonancia magnética y, especialmente, para tejidos biológicos que contienen fondos ópticos y aberraciones de transmisión óptica, y requiere análisis cuantitativo.     Tecnología de imágenes magnéticas Diamond NV-center   Hay dos tipos principales de tecnología de imágenes magnéticas con centro NV de diamante: imágenes magnéticas de escaneo e imágenes magnéticas de campo amplio. La exploración de imágenes magnéticas se combina con la técnica de microscopía de fuerza atómica (AFM), que utiliza un sensor central de diamante de un solo color. El método de obtención de imágenes es un tipo de obtención de imágenes de escaneo de un solo punto, que tiene una resolución y sensibilidad espacial muy altas. Sin embargo, la velocidad y el alcance de las imágenes limitan la aplicación de esta técnica en algunas áreas. Las imágenes magnéticas de campo amplio, por otro lado, utilizan un sensor de diamante atado con una alta concentración de centros NV en comparación con un solo centro NV...