Applications

Dans la recherche scientifique, le pollen a un large éventail d’applications. Selon le Dr Limi Mao, de l'Institut de géologie et de paléontologie de Nanjing, Académie chinoise des sciences, en extrayant et en analysant différents pollens déposés dans le sol, il est possible de comprendre de quelles plantes mères ils proviennent respectivement, et ainsi d'en déduire l'environnement et le climat. à ce moment-là. Dans le domaine de la recherche botanique, le pollen fournit principalement des preuves microscopiques de référence pour une taxonomie systématique. Plus intéressant encore, les preuves liées au pollen peuvent également être appliquées dans le cadre d’enquêtes criminelles. La palynologie médico-légale peut corroborer efficacement les faits d'un crime en utilisant des preuves du spectre pollinique sur les vêtements d'accompagnement du suspect et sur les lieux du crime. Dans le domaine de la recherche géologique, le pollen a été largement utilisé pour reconstituer l’histoire de la végétation, l’écologie passée et les études sur le changement climatique. Dans les études archéologiques explorant les premières civilisations et habitats agricoles humains, le pollen peut aider les scientifiques à comprendre l’histoire de la domestication humaine précoce des plantes, quelles cultures vivrières étaient cultivées, etc.    Fig. 1 Photo du modèle de pollen 3D (prise par le Dr Limi Mao, produit développé par le Dr Oliver Wilson)   La taille du pollen varie de quelques microns à plus de deux cents microns, ce qui dépasse la résolution de l'observation visuelle et nécessite l'utilisation d'un microscope pour l'observation et l'étude. Le pollen se présente sous une grande variété de morphologies, notamment des variations de taille, de forme, de structure des murs et d'ornementation. L’ornementation du pollen est l’une des bases clés pour identifier et distinguer le pollen. Cependant, la résolution du microscope optique biologique présente des limites physiques, il est difficile d'observer avec précision les différences entre les différentes ornementations du pollen, et même l'ornementation de certains petits pollens ne peut pas être observée. Par conséquent, les scientifiques doivent utiliser un microscope électronique à balayage (MEB) à haute résolution et avec une grande profondeur de champ pour obtenir une image claire des caractéristiques morphologiques du pollen. Dans l'étude du pollen fossile, il est possible d'identifier les plantes spécifiques auxquelles appartient le pollen, afin de comprendre plus précisément la végétation, l'environnement et les informations climatiques de l'époque.     La microstructure du pollen   Récemment,  des chercheurs ont utilisé le filament de tungstène CIQTEK SEM3100 et le CIQTEK Field Emission SEM5000 pour observer au microscope une variété de pollen .  Fig. 2 Filament de tungstène CIQTEK SEM3100 et émission de champ SEM5000   1. Fleur de cerisier Grains de pollen sphérique...

La poudre médicamenteuse constitue le corps principal de la plupart des formulations médicamenteuses, et son efficacité dépend non seulement du type de médicament, mais également dans une large mesure des propriétés de la poudre qui compose l'agent, notamment la taille des particules, la forme, les propriétés de surface et d'autres types de paramètres. La surface spécifique et la structure de la taille des pores des poudres médicamenteuses sont liées aux propriétés des particules de poudre telles que la taille des particules, l'hygroscopique, la solubilité, la dissolution et le compactage, qui jouent un rôle important dans les capacités de purification, de traitement, de mélange, de production et de conditionnement des médicaments.   De plus, la validité, la vitesse de dissolution, la biodisponibilité et l’efficacité des médicaments dépendent également de la surface spécifique du matériau. D'une manière générale, plus la surface spécifique des poudres pharmaceutiques est grande dans une certaine plage, plus la dissolution et le taux de dissolution seront accélérés en conséquence, ce qui garantit la distribution uniforme du contenu du médicament ; cependant, une surface spécifique trop grande entraînera l’adsorption d’une plus grande quantité d’eau, ce qui ne favorise pas la préservation et la stabilité de l’efficacité du médicament. Par conséquent, des tests précis, rapides et efficaces de la surface spécifique des poudres pharmaceutiques ont toujours été un élément indispensable et essentiel de la recherche pharmaceutique.   Étude de cas de l'application CIQTEK dans les poudres pharmaceutiques   Nous combinons les cas de caractérisation réels de différents matériaux en poudre de médicaments pour montrer clairement les méthodes et l'applicabilité de cette technologie pour caractériser les propriétés physiques de différentes surfaces de médicaments, puis effectuons une analyse de base sur la date d'expiration, le taux de dissolution et l'efficacité des médicaments, et aider l’industrie pharmaceutique à se développer de haute qualité.    L'analyseur de surface spécifique et de taille de pores de la série V-Sorb X800 est un instrument à haut débit, rapide et économique, qui peut réaliser des tests rapides de la surface spécifique des produits finis entrants et sortants, une analyse de la distribution de la taille des pores, un contrôle qualité, un ajustement des paramètres de processus. , et prédiction des performances des médicaments, etc.   Analyseur automatique de surface et de porosimétrie BET Série CIQTEK EASY-V     SEM CIQTEK   1. Microscope électronique à balayage et analyseur spécifique de surface et de taille de pores en dispersion de montmorillonite   La montmorillonite est obtenue à partir de la purification et du traitement de la bentonite, qui présente des avantages uniques en pharmacologie en raison de sa structure cristalline spéciale avec une bonne capacité d'adsorption, une bonn...

La méthode de résonance paramagnétique électronique (EPR) par piégeage de spin est une méthode qui combine la technique de piégeage de spin avec la technique EPR pour détecter les radicaux libres à courte durée de vie.     Pourquoi utiliser la technologie Spin Trapping ? Les radicaux libres  sont des atomes ou des groupes comportant des électrons non appariés formés par la liaison covalente de molécules composées dans des conditions externes telles que la chaleur et la lumière. On les trouve largement dans la nature. Avec le développement de disciplines interdisciplinaires telles que la biologie, la chimie et la médecine, les scientifiques ont découvert que de nombreuses maladies sont associées aux radicaux libres. Cependant, en raison de leur nature active et réactive, les radicaux libres générés dans les réactions sont souvent instables à température ambiante et difficiles à détecter directement à l’aide des méthodes conventionnelles de spectroscopie RPE.    Bien que les radicaux libres de courte durée puissent être étudiés par des techniques de RPE résolues dans le temps ou des techniques de congélation rapide à basse température, leurs concentrations plus faibles pour la plupart des radicaux libres dans les systèmes biologiques limitent la mise en œuvre des techniques ci-dessus. La technique du spin trapping, quant à elle, permet la détection de radicaux libres à courte durée de vie à température ambiante par une méthode indirecte.     Fondamentaux de la technologie du piégeage de spin   Dans une expérience de piégeage de spin, un piège à spin (une substance antimagnétique insaturée capable de piéger les radicaux libres) est ajouté au système. Après avoir ajouté le piège à spin, les radicaux instables et le piège formeront des adduits de spin plus stables ou à durée de vie plus longue. En détectant les spectres RPE des adduits de spin et en traitant et analysant les données, nous pouvons inverser le type de radicaux et ainsi détecter indirectement les radicaux libres instables.     Figure 1 Principe de la technique de capture de spin (DMPO comme exemple)     Sélection de Spin Trap   Les pièges à spin les plus largement utilisés sont principalement des composés nitrone ou nitroso, les pièges à spin typiques sont le MNP (dimère de 2-méthyl-2-nitrosopropane), le PBN (N-tert-butyl α-phényl nitrone), le DMPO (5,5-diméthyl- 1-pyrroline-N-oxyde), et les structures sont illustrées à la figure 2. Et un excellent piège à spin doit satisfaire trois conditions.   1. Les adduits de spin formés par des pièges à spin avec des radicaux libres instables doivent être de nature stable et avoir une longue durée de vie. 2. Les spectres RPE des adduits de spin formés par les pièges à spin et divers radicaux instables doivent être facilement distinguables et identifiables. 3. Le piège à spin réagit facilement spécifiquement avec une variété de radicaux libres, et il n'y a pas de ré...

La technique du piégeage de spin a été largement utilisée en biologie et en chimie car elle permet de détecter des radicaux à courte durée de vie. Pour les expériences de piégeage de spin, de nombreux facteurs tels que le moment d’ajout de l’agent de piégeage, la concentration de l’agent de piégeage, le solvant du système et le pH du système peuvent affecter les résultats expérimentaux. Par conséquent, pour différents radicaux, il est nécessaire de sélectionner l’agent de piégeage et de concevoir le schéma expérimental de manière raisonnable pour obtenir les meilleurs résultats expérimentaux.   1. Agent de piégeage et sélection de solvants   Les radicaux O-centre courants sont les radicaux hydroxyles, les radicaux anions superoxydes et l'oxygène singulet.   Radicaux hydroxyles ( ∙OH )   Pour les radicaux hydroxyles, ils sont généralement détectés dans des solutions aqueuses et capturés à l'aide du DMPO, qui forme des adduits avec le DMPO avec des demi-vies allant de quelques minutes à plusieurs dizaines de minutes.   Radicaux anioniques superoxyde ( ∙O 2 - )   Pour les radicaux anions superoxydes, si le DMPO est choisi comme agent de piégeage, la détection doit être effectuée dans un système au méthanol. En effet, la capacité de liaison de l’eau et du DMPO est supérieure à celle des radicaux superoxydes au DMPO. Si des radicaux superoxydes sont détectés dans l’eau, la vitesse de liaison de l’eau au DMPO sera supérieure à celle des radicaux superoxydes au DMPO, ce qui fera que les radicaux superoxydes ne seront pas facilement capturés. Bien entendu, si les radicaux superoxydes sont produits en grande quantité, ils peuvent également être capturés par le DMPO. Si l'on souhaite piéger les radicaux superoxydes en solution aqueuse, le BMPO doit être choisi comme agent de piégeage car la demi-vie des adduits formés par le BMPO piégeant les radicaux superoxydes en solution aqueuse peut aller jusqu'à plusieurs minutes.   État unilinéaire ( 1 O 2 )   Pour la détection de l'oxygène à l'état linéaire unique, TEMP est généralement sélectionné comme agent de capture, et son principe de détection est illustré à la figure 1. L'oxygène à l'état monolinéaire peut oxyder TEMP pour former des radicaux TEMPO contenant des électrons uniques, qui peuvent être détectés par les électrons paramagnétiques. spectrométrie de résonance. Étant donné que le TEMP est facilement oxydé et sujet au signal de fond, le TEMP doit être testé avant de détecter l'oxygène à l'état monolinéaire à titre d'expérience de contrôle. Figure 1 Mécanisme de TEMP pour détecter l'oxygène singulet     Tableau 1 : Agent de piégeage de détection de radicaux O-centre courant et sélection du solvant   2. Temps d'ajout de l'agent de piégeage         Dans les réactions photocatalytiques, lorsque la lumière irradie le catalyseur, les électrons de la bande de valence sont excités vers la bande de conduction, produisant des paires...

Depuis les années 1950, lorsque Watson et Crick ont ​​proposé la structure classique en double hélice de l’ADN, l’ADN est au cœur de la recherche en sciences de la vie. Le nombre des quatre bases de l'ADN et leur ordre de disposition conduisent à la diversité des gènes, et leur structure spatiale affecte l'expression des gènes. En plus de la structure traditionnelle en double hélice de l'ADN, des études ont identifié une structure spéciale d'ADN à quatre brins dans les cellules humaines, le G-quadruplex, une structure de haut niveau formée par le repliement d'ADN ou d'ARN riche en répétitions en tandem de guanine (G ), qui est particulièrement élevée dans les quadruplexes G à division rapide, est particulièrement abondante dans les cellules à division rapide (par exemple, les cellules cancéreuses). Par conséquent, les G-quadruplex peuvent être utilisés comme cibles médicamenteuses dans la recherche anticancéreuse. L'étude de la structure du G-quadruplex et de son mode de liaison aux agents de liaison est importante pour le diagnostic et le traitement des cellules cancéreuses.   Représentation schématique de la structure tridimensionnelle du G-quadruplex. Source de l'image : Wikipédia   Double résonance électron-électron (DEER)   La méthode EPR dipolaire pulsée (PDEPR) a été développée comme un outil fiable et polyvalent pour la détermination de structure en biologie structurale et chimique, fournissant des informations sur la distance à l'échelle nanométrique par les techniques PDEPR. Dans les études de structure du G-quadruplex, la technique DEER combinée au marquage de spin dirigé sur le site (SDSL) peut distinguer les dimères du G-quadruplex de différentes longueurs et révéler le modèle de liaison des agents de liaison du G-quadruplex au dimère. Différenciation de dimères G-quadruplex de différentes longueurs à l'aide de la technologie DEER En utilisant Cu(pyridine)4 comme marqueur de spin pour la mesure de distance, le complexe plan tétragonal Cu(pyridine)4 a été lié de manière covalente au G-quadruplex et à la distance entre deux Cu2+ paramagnétiques. dans le monomère quaternaire G empilé π a été mesuré en détectant les interactions dipôle-dipôle pour étudier la formation du dimère. [Cu2+@A4] (TTLGGG) et [Cu2+@B4] (TLGGGG) sont deux oligonucléotides de séquences différentes, où L désigne le ligand. Les résultats DEER de [Cu2+@A4]2 et [Cu2+@B4]2 sont présentés dans les figures 1 et 2. À partir des résultats DEER, on peut obtenir que dans [Cu2+@A4]2 dimères, la distance moyenne d'un seul Cu2+ -Cu2+ est dA=2,55 nm, l'extrémité 3' du G-quadruplex forme un dimère G-quadruplex par empilement queue-queue, et l'axe gz de deux étiquettes de spin Cu2+ dans le dimère G-quadruplex est aligné parallèlement. La distance d'empilement [Cu2+@A4]2 π est plus longue (dB-dA = 0,66 nm) par rapport aux dimères [Cu2+@A4]2. Il a été confirmé que chaque monomère [Cu2+@B4] contient un tétramère G supplémentaire, résultat en parfait accord avec les dist...

  Importance de la détection du signal magnétique cardiaque Le champ magnétique du corps humain peut refléter des informations sur divers tissus et organes du corps humain. La mesure du champ magnétique du corps humain peut être utilisée pour obtenir des informations sur les maladies humaines, et son effet de détection et sa commodité ont dépassé la mesure de la bioélectricité du corps humain. La taille du champ magnétique du cœur est de l'ordre de quelques dizaines de pT, ce qui constitue l'un des premiers champs magnétiques étudiés par l'être humain, comparé à celui du cerveau. Les muscles auriculaires et ventriculaires du cœur sont les parties les plus importantes du corps. La magnétocardiographie (MCG) est le résultat des courants bioélectriques alternatifs complexes qui accompagnent la contraction cyclique et la diastole des muscles auriculaires et ventriculaires du cœur. Par rapport à l'électrocardiogramme (ECG), la détection du champ magnétique cardiaque n'est pas affectée par la paroi thoracique et d'autres tissus, et le MCG peut détecter le champ magnétique cardiaque via un réseau de capteurs multi-angles et multidimensionnels, fournissant ainsi plus d'informations sur le cœur et permettant une localisation précise des foyers cardiaques. Comparée à la tomodensitométrie, à l'IRM et à d'autres techniques de recherche cardiaque, la magnétocardiographie est totalement exempte de rayonnement. Actuellement, la technologie de la magnétocardiographie est de plus en plus mature, avec plus de 100 000 applications cliniques, qui se reflètent principalement dans les aspects suivants :   01 Maladie coronarienne La maladie coronarienne est une maladie courante et fréquente, selon les statistiques, à l'heure actuelle, les patients atteints de maladie coronarienne en Chine comptent plus de 11 millions de personnes. Les maladies coronariennes sont la cause de décès la plus fréquente et le nombre de décès dépasse même le nombre total de décès dus à toutes les tumeurs. Pour les maladies coronariennes, le MCG détecte principalement l’incohérence de la repolarisation myocardique causée par l’ischémie myocardique. Par exemple, Li et al. mesuré le MCG chez 101 patients atteints de maladie coronarienne et 116 volontaires sains. Les résultats ont montré que les trois paramètres R-max/T-max, R-value et angle moyen étaient significativement plus élevés chez les patients atteints de maladie coronarienne que chez les personnes normales. Parmi 101 patients atteints d'une maladie coronarienne, les proportions d'ischémie myocardique détectées par MCG, électrocardiographie et échocardiographie étaient respectivement de 74,26 %, 48,51 % et 45,54 %, ce qui montre que la précision diagnostique de la MCG chez les patients atteints d'une maladie coronarienne était significativement supérieur à celui de l’électrocardiographie et de l’échocardiographie. Cela montre que la précision diagnostique du MCG chez les patients atteints de maladie coronarienne est nettement supérieure ...

La lumière, l’électricité, la chaleur et le magnétisme sont toutes des grandeurs physiques importantes impliquées dans les mesures des sciences de la vie, l’imagerie optique étant la plus largement utilisée. Avec le développement continu de la technologie, l’imagerie optique, en particulier l’imagerie par fluorescence, a considérablement élargi l’horizon de la recherche biomédicale. Cependant, l’imagerie optique est souvent limitée par le signal de fond dans les échantillons biologiques, l’instabilité du signal de fluorescence et la difficulté de quantification absolue, qui limitent dans une certaine mesure son application. L'imagerie par résonance magnétique (IRM) est une bonne alternative et a un large éventail d'applications dans certains scénarios importants des sciences de la vie, tels que l'examen des lésions crâniennes, neurologiques, musculaires, tendineuses, articulaires et abdominopelviennes, en raison de son faible pouvoir pénétrant. caractéristiques de fond et de stabilité. Bien que l’IRM soit censée remédier aux défauts mentionnés ci-dessus de l’imagerie optique, elle est limitée par une faible sensibilité et une faible résolution spatiale, ce qui la rend difficile à appliquer à l’imagerie au niveau tissulaire avec une résolution du micron au nanomètre.    Un capteur magnétique quantique émergent développé ces dernières années, le centre de lacune d'azote (NV), un défaut de point luminescent dans le diamant, la  technologie d'imagerie magnétique basée sur le centre NV permet la détection de signaux magnétiques faibles avec une résolution allant jusqu'au niveau nanométrique et n'est pas -invasif . Cela fournit une plate-forme de mesure de champ magnétique flexible et hautement compatible pour les sciences de la vie. Il est unique pour mener des études au niveau des tissus et des diagnostics cliniques dans les domaines de l'immunité et de l'inflammation, des maladies neurodégénératives, des maladies cardiovasculaires, de la détection biomagnétique, des agents de contraste par résonance magnétique, et en particulier pour les tissus biologiques contenant des fonds optiques et des aberrations de transmission optique, et nécessite analyse quantitative.     Technologie d'imagerie magnétique du centre Diamond NV   Il existe deux principaux types de technologie d’imagerie magnétique diamantée à centre NV : l’imagerie magnétique à balayage et l’imagerie magnétique à grand champ. L’imagerie magnétique à balayage est combinée à la technique de microscopie à force atomique (AFM), qui utilise un capteur central en diamant monocolore. La méthode d’imagerie est un type d’imagerie à balayage en un seul point, qui présente une résolution spatiale et une sensibilité très élevées. Cependant, la vitesse et la plage d’imagerie limitent l’application de cette technique dans certains domaines. L'imagerie magnétique à grand champ, en revanche, utilise un capteur en diamant captif avec une forte concentration de centres NV par ra...