.'Soft' CRISPR may offer a new fix for genetic defects
http://blog.naver.com/mssoms
http://jl0620.blogspot.com
http://jk0620.tripod.com
https://www.facebook.com/junggoo.lee.9
.Another Primary Webb Space Telescope Instrument Gets the “Go for Science”
또 다른 주요 Webb 우주 망원경 장비는 "과학을 향한 도전"을 얻습니다
주제:천문학제임스 웹 우주 망원경나사NASA 고다드 우주 비행 센터 작성자: THADDEUS CESARI, NASA 고다드 우주 비행 센터 2022년 7월 1일 제임스 웹 우주 망원경 콜드 사이드 이 그림은 거울과 기구가 위치한 Webb 망원경의 차가운 면을 보여줍니다. 크레딧: Northrop Grumman
최근 NASA 의 제임스 웹 우주 망원경 의 4대 주요 과학 장비 중 하나인 NIRISS는 발사 후 준비를 마치고 과학 준비가 완료되었다고 선언했습니다 . 이제 Mid-Infrared Instrument( MIRI ) 로 알려진 Webb의 네 가지 주요 과학 기기 중 두 번째 기기 도 출시 후 준비를 마쳤으며 이제 과학을 위한 준비가 완료되었습니다.
"우리는 MIRI가 이제 모든 기능에 걸쳐 예상보다 더 나은 성능을 제공하는 작동하는 최첨단 악기가 된 것을 기쁘게 생각합니다." — 질리언 라이트와 조지 리케 별의 궤도를 도는 행성을 관찰하려고 할 때 별빛이 센서에 부딪히는 것을 의도적으로 차단하기 위해 두 가지 다른 스타일의 마스크를 사용하는 MIRI의 코로나그래픽 이미징 기능은 체크 해제 된 마지막 MIRI 모드 였습니다. 이 맞춤형 마스크를 통해 과학자들은 이전에 해본 적이 없는 방식으로 외행성 을 직접 감지 하고 호스트 항성 주변의 먼지 원반을 연구할 수 있습니다.
Webb의 다른 세 가지 장비와 함께 MIRI는 처음에 Webb의 테니스 코트 크기 선실드 그늘에서 약 90켈빈( 화씨 영하 298도 또는 섭씨 영하 183도 )으로 냉각되었습니다. 의도한 과학을 수행하려면 전기로 구동되는 극저온 냉각기 를 사용하여 물질이 도달할 수 있는 가장 낮은 온도보다 불과 몇 도 높은 7 켈빈 미만으로 떨어지는 것을 의미 했습니다. 이러한 극한의 작동 온도 덕분에 MIRI는 전례 없는 선명도와 감도 조합으로 중적외선 이미지와 스펙트럼을 제공할 수 있습니다.
Webb MIRI 분광학 애니메이션 Webb MIRI 분광법 애니메이션: 망원경에서 나오는 빛의 광선은 기기 상단에 있는 픽오프 미러를 통해 기기에 들어가 잠망경처럼 작동하는 짙은 파란색으로 표시됩니다.
그런 다음 일련의 거울이 4개의 분광 모듈 세트가 있는 기기의 바닥 쪽으로 빛을 리디렉션합니다. 일단 거기에 도달하면, 광선은 중적외선 영역의 다른 부분에 해당하는 4개의 광선으로 이색성(dichroics)이라고 하는 광학 요소로 나뉩니다. 각 빔은 자체 통합 필드 유닛에 들어갑니다. 이러한 구성 요소는 스펙트럼으로 분산될 준비가 된 전체 시야의 빛을 분할하고 재구성합니다. 이를 위해서는 빛이 여러 번 접히고 바운스되고 분할되어야 하므로 아마도 Webb의 가장 복잡한 빛 경로 중 하나일 것입니다. 이 놀라운 항해를 마치기 위해 각 빔의 빛은 격자에 의해 분산되어 스펙트럼을 생성하여 2개의 MIRI 감지기(검출기당 2개의 빔)에 투영됩니다. 놀라운 엔지니어링의 위업! 크레딧: ESA/ATG medialab
“우리는 MIRI가 이제 모든 기능에 걸쳐 예상보다 더 나은 성능을 제공하는 작동하는 최첨단 악기가 된 것을 기쁘게 생각합니다. 우리의 다국적 커미셔닝 팀은 단 몇 주 만에 MIRI를 준비하는 환상적인 일을 해냈습니다. 이제 우리 는 MIRI가 이전에 결코 달성할 수 없었던 방식과 깊이로 적외선 우주를 탐험하기 시작하면서 이 기기를 현실로 만든 모든 사람, 과학자, 엔지니어, 관리자, 국가 기관, 유럽 우주국(ESA) 및 NASA를 축하합니다. "라고 UK Astronomy Technology Center의 MIRI 유럽 수석 연구원인 Gillian Wright와 University of Arizona의 MIRI 과학 책임자인 George Rieke가 말했습니다. MIRI는 NASA와 ESA(European Space Agency), NASA의 제트 추진 연구소( Jet Propulsion Laboratory ) 간의 파트너십으로 개발되었습니다.미국의 노력을 이끌고 ESA에 기여하는 유럽 천문 연구소의 다국적 컨소시엄. NRISS 및 MIRI 출시 후 커미셔닝 활동이 끝나면 Webb 팀은 다른 기기에서 나머지 두 가지 모드 를 확인하는 데 계속 집중할 것입니다. ESA(유럽 우주국) 및 CSA와 파트너십을 맺은 NASA의 제임스 웹 우주 망원경은 2022년 7월 12일 최초의 풀 컬러 이미지와 분광 데이터를 공개할 예정 입니다.
https://scitechdaily.com/another-primary-webb-space-telescope-instrument-gets-the-go-for-science/
.'Soft' CRISPR may offer a new fix for genetic defects
'소프트' CRISPR는 유전적 결함에 대한 새로운 수정을 제공할 수 있습니다
캘리포니아 대학교 - 샌디에이고 상대 염색체의 서열을 사용한 회복 유전자 편집: 표준 CRISPR 효소 Cas9는 복구를 수행하는 기능을 제공하지만 잠재적으로 표적 부위 및 게놈의 다른 곳에서 의도하지 않은 돌연변이(돌연변이 발생)를 초래할 수 있습니다(왼쪽). 대조적으로, nickase 효소는 보다 효율적인 유전자 교정을 일으키고 돌연변이 유발 사건이 없습니다(오른쪽). 크레딧: Guichard/Bier JULY 1, 2022
쇠약하게 하는 유전 질환을 치료하는 것은 현대 의학의 가장 큰 과제 중 하나입니다. 지난 10년 동안 CRISPR 기술의 발전과 유전학 연구의 발전은 환자와 그 가족에게 새로운 희망을 가져다 주었지만, 이러한 새로운 방법의 안전성은 여전히 중요한 관심사입니다. 7월 1일 사이언스 어드밴스( Science Advances ) 저널에 게재된 캘리포니아 대학 샌디에이고의 생물학 팀은 박사후 과정 학자인 Sitara Roy, 전문가 Annabel Guichard 및 Ethan Bier 교수 를 포함 하여 미래에 유전적 결함을 교정할 수 있는 새롭고 안전한 접근 방식을 설명합니다. 천연 DNA 복구 기계를 사용하는 그들의 전략은 광범위한 유전 질환 을 치료할 수 있는 잠재력을 지닌 새로운 유전자 치료 전략의 기초를 제공합니다 .
많은 경우에 유전 질환을 앓고 있는 사람들은 부모로부터 물려받은 두 개의 유전자 사본에 뚜렷한 돌연변이를 가지고 있습니다. 이것은 종종 한 염색체의 돌연변이가 다른 염색체에 상응하는 기능적 서열을 갖는다는 것을 의미합니다. 연구자들은 이 사실을 이용하기 위해 CRISPR 유전자 편집 도구를 사용했습니다. 연구의 수석 저자인 Guichard는 "건강한 변이체는 돌연변이 DNA를 절단한 후 결함이 있는 돌연변이를 수정하기 위해 세포의 복구 기계에 의해 사용될 수 있습니다.
놀랍게도 이것은 단순한 무해한 닉으로 훨씬 더 효율적으로 달성될 수 있습니다. " 초파리 에서 작업 하면서 연구자들은 눈에서 색소를 생산함으로써 그러한 "상동 염색체 주형 복구" 또는 HTR의 시각화를 허용하는 돌연변이체를 설계했습니다. 이러한 돌연변이는 처음에 완전히 하얀 눈을 특징으로 했습니다. 그러나 동일한 파리가 CRISPR 구성 요소(가이드 RNA와 Cas9)를 발현했을 때 눈에 커다란 붉은 반점이 나타났습니다. 이는 세포의 DNA 복구 기계 가 다른 염색체의 기능적 DNA를 사용하여 돌연변이를 역전시키는 데 성공했다는 신호였습니다. 그런 다음 그들은 둘 대신에 한 가닥의 DNA를 표적으로 삼는 "닉카제"로 알려진 Cas9 변이체를 사용하여 새로운 시스템을 테스트했습니다.
-놀랍게도, 저자들은 그러한 흠집이 정상적인(돌연변이가 없는) 건강한 파리와 거의 동등한 수준의 적목 현상을 높은 수준으로 복원한다는 것을 발견했습니다. 그들은 이중 가닥 절단 Cas9의 20-30%에 비해 nickase의 복구 성공률이 50-70%임을 발견했으며, 이는 또한 빈번한 돌연변이를 생성하고 게놈 전체의 다른 부위를 표적화합니다(소위 표적 외 돌연변이). 연구의 주저자인 Roy는 "닉카제가 얼마나 잘 작동하는지 믿을 수 없었습니다. 완전히 예상하지 못한 일이었습니다."라고 말했습니다. 연구자들은 새로운 시스템의 다양성이 포유동물의 유전적 돌연변이 를 수정하는 모델 역할을 할 수 있다고 지적했습니다.
Guichard는 "우리는 이 과정이 인간 세포 로 어떻게 번역될지 , 어떤 유전자에도 적용할 수 있는지 아직 알지 못합니다 ."라고 말했습니다. "인간 염색체에 의해 운반되는 질병 유발 돌연변이에 대한 효율적인 HTR을 얻기 위해서는 약간의 조정이 필요할 수 있습니다." 새로운 연구 는 CRISPR 시스템이 원하지 않는 유전자 변이체를 자르고 선호하는 버전으로 대체하도록 지시하는 가이드 RNA로 유전자 드라이브의 원리를 확장하는 " 대립형질 드라이브 "로 정밀 편집에서 그룹의 이전 성과 를 확장합니다. 유전자의. 팀 연구의 주요 특징은 nickase 기반 시스템이 보다 전통적인 Cas9 기반 CRISPR 편집에서 발생하는 것으로 알려진 것처럼 표적과 표적을 벗어난 돌연변이를 훨씬 더 적게 유발한다는 것입니다. 그들은 또한 며칠에 걸쳐 nickase 성분을 느리고 지속적으로 전달하는 것이 일회성 전달보다 더 유익할 수 있다고 말합니다.
-"이 접근 방식의 또 다른 주목할만한 이점은 단순성입니다."라고 Bier는 말했습니다. "그것은 매우 적은 구성 요소에 의존하고 DNA 닉은 종종 돌연변이를 동반하는 완전한 DNA 파손을 생성하는 Cas9와 달리 '부드럽습니다'." "만약 그러한 사건의 빈도가 상동체 짝짓기를 촉진하거나 닉 특이적 복구 과정을 최적화함으로써 증가될 수 있다면, 그러한 전략은 수많은 우성 또는 트랜스-이형접합 질병 유발 돌연변이 를 교정하는 데 이용될 수 있습니다 ."라고 Roy가 말했습니다.
추가 탐색 부작용을 최소화하는 미세 조정된 유전자 편집기 추가 정보: Sitara Roy et al, Drosophila 체세포에서 상동 염색체 주형 복구에 의한 Cas9/Nickase 유도 대립형질 전환, Science Advances (2022). DOI: 10.1126/sciadv.abo0721 . www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abo0721 저널 정보: 과학 발전 캘리포니아 대학교 샌디에이고 제공
https://phys.org/news/2022-07-soft-crispr-genetic-defects.html
========================
메모 2207020536 나의 사고실험 oms 스토리텔링
유전자 편집기술인 '소프트' CRISPR는 유전적 결함에 대한 새로운 수정을 제공할 수 있다고 한다.
CRISPR-Cas9 기술은 1세대 ZFN (Zinc Finger Nuclease), 2세대 TALEN (Transcription Activator-Like Effector Nuclease)보다 경제적이고 효율적인 강력한 3세대 Genome Editing Tool 상업적 버전이 진행 중이다. 점점 고도화되는 복잡성 유전자 편집기술이 복잡한 특정 질환을 해결할듯하다. 그것이 과학이다.
그런데 비교적 간단하고 쉬운 기술이 존재한다. '소프트' CRISPR일듯 하다. 완성된 정상적인 유전자는 맘대로 조각내는 임의 편집이 가능하다. 정상적인 유전자는 자연적인 메모리가 존재하는 한(탄성력)복원력이 강하다.
연구진은 흠집이 정상적인(돌연변이가 없는) 건강한 유전자는 거의 동등한 수준의 적목 현상을 높은 수준으로 복원한다는 것을 발견했다. 이것이 소프트 CRISPR의 단서이다. 정상적인 유전자는 임의적 흠집에서 무엇이 빠져 있는지 스스로 잘안다. 샘플a.oms.CRISPR 모드에서 임의로 흠집된 결함있는 유전자는 부분적으로 복잡하게 나타난 돌연변이 처럼 보이지만, oms 전체에서보면 복원력이 가능해진다. 허허. 과학보다 통찰력이 더 간단한 해법을 제시한다는 증거이다. 단위는 기억으로 분해하여 편집기능이 나타난다. 그 단위는 '자연적 탄성의 지능'인 간단한 메모리 기능의 임의 상대성을 가진다. 허허.
과학적 데이타분석보다 더 간단한 연구방식이 존재한다. 이미 단한번이라도 완성된 퍼즐을 임의로 무제한 분해하는 방식으로 메모리에 의해 재조합하는 방식이다. 이들 완성된 퍼즐은 자연에 무수히 많다. 쿼크나 힉스, 양성자나 중성자, 원자나 안정적인 분자, 다이야몬드도 완성된 퍼즐에 속한다.
1.
이들을 과학적으로 접근하는 방식도 존재하지만, 임의로 조각내는 oms.CRISPR 방식도 존재한다. 이는 과학방식이 아니라 철학방식이다. 존재하는 것에 대한 무제한의 통찰력을 투사하여 재조립하여 무제한의 샘플c.oss 프랙탈 경로를 얻어내는 지능적 기술이다. 허허.
이 기술의 방법은 매우 간단하다. 과학보다 우월한 접근방식으로 자연 물리법칙의 진리에 접근한다.
이미 우주에 존재하는 모든 것에 대해 무제한적 시공간을 초월한 분해가 가능하다.
Sample a.oms (standard)
b0acfd 0000e0
000ac0 f00bde
0c0fab 000e0d
e00d0c 0b0fa0
f000e0 b0dac0
d0f000 cae0b0
0b000f 0ead0c
0deb00 ac000f
ced0ba 00f000
a0b00e 0dc0f0
0ace00 df000b
0f00d0 e0bc0a
sample b.qoms(standard)
0000000011=2,0
0000001100
0000001100
0000010010
0001100000
0101000000
0010010000
0100100000
2000000000
0010000001
sample b.poms(standard)
p&pp=6n-1(+1)
q0000000000
00q00000000
0000q000000
000000q0000
00000000q00
000000000q
0q000000000
000q0000000
00000q00000
0000000q000
000000000q0
sample c.oss(standard)
zxdxybzyz
zxdzxezxz
xxbyyxzzx
zybzzfxzy
cadccbcdc
cdbdcbdbb
xzezxdyyx
zxezybzyy
bddbcbdca
=bigrip/zerosum, npir+c(dark energy)
sample c.oss
domain(2203080543):
-Surprisingly, the authors found that such blemishes restore high levels of red-eye, almost equivalent to that of normal (non-mutant) healthy flies. They found that nickase had a 50-70% repair success rate compared to 20-30% for double-stranded Cas9, which also generates frequent mutations and targets other sites throughout the genome (so-called off-target mutations). "I couldn't believe how well nickase worked," said study lead author Roy. "It was completely unexpected." The researchers pointed out that the diversity of the new system could serve as a model for modifying genetic mutations in mammals.
-"Another notable benefit of this approach is its simplicity," said Bier. "It relies on very few components and DNA nicks are 'soft', unlike Cas9, which produces complete DNA breaks often accompanied by mutations." "If the frequency of such events can be increased by facilitating homolog mating or optimizing the nick-specific repair process, such a strategy could be used to correct numerous dominant or trans-heterozygous disease-causing mutations." Roy said.
-CRISPR-Cas9 technology is a powerful third-generation Genome Editing Tool that is more economical and more efficient than the first-generation Zinc Finger Nuclease (ZFN) and the second-generation TALEN (Transcription Activator-Like Effector Nuclease). The CRISPR-Cas9 system consists of a guide RNA that accurately recognizes and binds a target DNA and a Cas9 nuclease that cuts the target DNA. Bioneer provides a total solution for the entire genome editing process from gRNA design to synthesis, Cas9 nuclease, and validation through AccuTool™, which was launched in cooperation with Toolgen, a leader in gene editing technology.
==========================
memo 2207020536 my thought experiment oms storytelling
"Soft" CRISPR, a gene-editing technology, could provide new corrections for genetic defects.
The CRISPR-Cas9 technology is more economical and efficient than the first-generation Zinc Finger Nuclease (ZFN) and the second-generation TALEN (Transcription Activator-Like Effector Nuclease). The increasingly sophisticated gene editing technology is likely to solve specific complex diseases. That's science.
However, there is a relatively simple and easy technique. It seems to be 'soft' CRISPR. The completed normal gene can be arbitrarily edited to be fragmented at will. Normal genes have strong resilient power as long as natural memory exists (elasticity).
The researchers found that healthy genes with normal blemishes (no mutations) restored high levels of red-eye, almost equivalent. This is a clue to soft CRISPR. A normal gene knows for itself what is missing from a random blemish. In sample a.oms.CRISPR mode, the defective gene, which is randomly damaged, looks like a partially complex mutant, but when viewed as a whole the oms becomes resilient. haha. Proof that insight offers simpler solutions than science. The unit is decomposed into memory and the editing function appears. Its unit has arbitrary relativity of simple memory functions, 'intelligence of natural elasticity'. haha.
There are simpler research methods than scientific data analysis. It is a method of recombining puzzles that have already been completed at least once by memory in a way that arbitrarily and unlimitedly disassembles them. These completed puzzles are numerous in nature. Quarks and Higgs, protons and neutrons, atoms and stable molecules, and diamonds are also part of the completed puzzle.
One.
There is a scientific approach to these, but there is also an oms.CRISPR method that arbitrarily fragments them. This is a philosophical method, not a scientific method. It is an intelligent technique that projects and reassembles unlimited insights into what exists to obtain an unlimited sample c.oss fractal path. haha.
The method of this technique is very simple. Approaching the truth of the laws of natural physics with an approach superior to science.
For everything that already exists in the universe, it is possible to decompose it beyond unlimited time and space.
Sample a.oms (standard)
b0acfd 0000e0
000ac0 f00bde
0c0fab 000e0d
e00d0c 0b0fa0
f000e0 b0dac0
d0f000 cae0b0
0b000f 0ead0c
0deb00 ac000f
ced0ba 00f000
a0b00e 0dc0f0
0ace00 df000b
0f00d0 e0bc0a
sample b.qoms(standard)
0000000011=2,0
0000001100
0000001100
0000010010
0001100000
0101000000
0010010000
0100100000
2000000000
0010000001
sample b.poms(standard)
p&pp=6n-1(+1)
q0000000000
00q00000000
0000q000000
000000q0000
00000000q00
000000000q
0q000000000
000q0000000
00000q00000
0000000q000
000000000q0
sample c.oss(standard)
zxdxybzyz
zxdzxezxz
xxbyyxzzx
zybzzfxzy
cadccbcdc
cdbdcbdbb
xzezxdyyx
zxezybzyy
bddbcbdca
=bigrip/zerosum, npir+c(dark energy)
sample c.oss
domain(2203080543):
.Universal optothermal micro/nanoscale rotors
범용 광열 마이크로/나노스케일 로터
작성자: Thamarasee Jeewandara, Phys.org 마이크로/나노스케일 로터의 광 구동 면외 회전 작동 메커니즘. (A) 마이크로/나노입자의 OTER에 대한 실험 설정 및 작동을 보여주는 단순화된 개략도. (B) OTER의 작동 메커니즘: (i) 불균일한 온도 필드에서 Na+ 및 Cl- 이온 및 PEG 분자는 저온 영역으로 확산됩니다. 노란색 화살표는 로터에 작용하는 이산 공핍력(FDi)을 나타내며, 이는 (iv)에서 총 공핍력(FD)으로 이어집니다. (ii) 열확산 계수가 다르기 때문에 Na+ 및 Cl- 이온이 분리되면 TE 필드가 생성됩니다. 회색 화살표는 TE 필드의 방향을 나타냅니다. (iii) 온도 필드는 또한 카르복실기 기능기의 해리에 영향을 미치므로 기판의 표면 전하가 발생합니다. (iv) 로터의 광열력 및 토크: 정상 상태에서, PEG 분자의 구배 분포는 입자에 인력 공핍력(FD)을 생성합니다. TE 필드에서 반발력(FTE)이 생성됩니다. 열-전기 운동력(FEK)은 불균일한 열 반응성 표면 전하(-65 ~ -58 mV)를 갖는 11-메르캅토운데칸산 코팅 플라즈몬 기질에서 비롯됩니다. 대부분의 입자의 표면 전하는 표면의 이온화된 산 그룹으로 인해 온도에 따라 달라집니다. 예를 들어, 카르복시 관능화된 폴리스티렌(PS) 입자의 국부 표면 전하는 -55 ~ -49 mV 범위입니다. "-" 기호는 입자 및 기질 표면의 온도 의존적 음전하 분포를 나타냅니다. 더 높은 온도의 빛 조사 영역은 더 낮은 전하 밀도를 특징으로 합니다. 순 토크, MEK, FD, FTE, FEK가 균형을 이루는 특정 위치에서 입자에 생성될 수 있다. 광 전력은 78.4μW입니다. 빨간 점은 입자의 중심을 표시합니다. 신용 거래:과학 발전 (2022). DOI: 10.1126/sciadv.abn8498 JULY 1, 2022 FEATURE
마이크로 및 나노 물체의 기본적인 회전은 마이크로 및 나노 로봇은 물론 3차원 이미징 및 랩온어칩 시스템 의 기능에 매우 중요합니다 . 이러한 광학 회전 방법은 연료 없이 원격으로 작동할 수 있으므로 실험에 더 적합하지만 현재 방법은 설계된 강도 프로파일 또는 정교한 모양의 물체를 가진 레이저 빔이 필요합니다. 이러한 요구 사항은 생물학적 세포를 포함하여 다양한 물체의 광 구동 회전으로 더 간단한 광학 설정에 대한 도전입니다.
현재 Science Advances 에 발표된 새로운 보고서 에서 Hongru Ding과 미국 오스틴에 있는 텍사스 대학의 엔지니어링 및 재료 과학 연구팀 은 임의의 물체에 기반한 다양한 물체의 평면 외 회전에 대한 보편적인 접근 방식을 개발했습니다. 저전력 레이저 빔. 과학자들은 직접 조명으로 인한 광학적 손상을 줄이기 위해 레이저 소스를 물체에서 멀리 배치하고 광열 결합을 통한 회전 메커니즘을 다중 스케일 시뮬레이션과 결합된 엄격한 실험과 결합했습니다. 범용 광 구동 회전 플랫폼의 일반적인 적용 가능성과 생체 적합성은 다양한 엔지니어링 및 과학 응용 분야에 유용합니다. 광열전 회전 마이크로 및 나노 스케일 물체의 회전을 조절함으로써 연구자들은 정밀 나노 수술 , 진공 마찰 및 미세 유체 흐름 제어 전반에 걸쳐 효과적인 기능을 입증 했습니다.
광 구동 마이크로 및 나노 로터는 연료가 필요 없는 유망한 옵션이지만 이러한 장치는 광 구동 회전을 달성하기 위해 더 간단하고 저전력 광학 장치가 필요하기 때문에 구축하기가 여전히 어렵습니다. Ding et al 은 이 새로운 연구에서 광열전기 회전(OTER)을 제안하여 단순하고 저전력 광학을 기반으로 동전기력, 공핍력 및 전기력을 생성했습니다. 연구팀은 직사광선 조명으로 인한 손상을 줄이기 위해 로터에서 멀리 떨어진 단일 가우시안 레이저 빔 을 통해 구형 대칭 및 균질한 마이크로 및 나노 입자의 회전을 달성했습니다. 실험을 다중 규모 시뮬레이션과 결합함으로써 그들은 마이크로 입자와 나노 입자 사이의 동전기 상호 작용을 통한 광열 회전과 열 반응성 표면 전하가 있는 기판을 밝혀냈습니다.
-개념 증명으로 팀은 OTER 전략이 다양한 크기, 재료 및 모양의 물체를 회전시켜 입사광과 표면 화학을 조절하는 방법을 보여주었습니다.
구형 미립자의 광 구동 평면 외 회전의 현장 광학 특성화. (A) (i) 기판에 평행한 축 주위의 구형 PS 입자(즉, 회전자)의 평면 외 회전의 개략도. 기판에 수직으로 전파되는 레이저 빔은 입자 근처의 기판 영역을 가열합니다. 입자는 기질을 덮는 5% PEG/5% PBS 용액에 현탁됩니다. 두 개의 빨간 구슬은 형광 현미경 하에서 회전자의 방향 변화를 시각화하기 위한 형광 나노 입자입니다. 광학 현미경의 초점면은 기판 위 약 1μm입니다. (ii에서 vi) 회전하는 2.8μm PS 입자의 연속 형광 이미지. 삽입된 그림은 두 개의 형광 나노입자를 마커로 사용하여 로터의 방향을 개략적으로 나타낸 것입니다. 실험적으로 2개의 40nm(직경) 형광 PS 나노입자가 streptavidin-biotin 결합을 통해 회전자에 부착되었습니다. 로터 오른쪽의 빨간색 점은 구동 레이저 빔의 위치를 표시합니다. 스케일 바, 2μm. (B) (A)의 (iii)에 표시된 대로 회전자와 그 주변에서 측정된 시간 종속 형광 강도. 로터의 면외 회전은 형광 강도의 주기적인 변동으로 이어집니다. 회전이 광학 현미경의 초점면에서 두 형광 나노 입자로 이어질 때 강도 피크가 나타납니다. au, 임의의 단위. 신용 거래: 2개의 40nm(직경) 형광 PS 나노입자가 streptavidin-biotin 결합을 통해 회전자에 부착되었습니다. 로터 오른쪽의 빨간색 점은 구동 레이저 빔의 위치를 표시합니다. 스케일 바, 2μm. (B) (A)의 (iii)에 표시된 대로 회전자와 그 주변에서 측정된 시간 종속 형광 강도. 로터의 면외 회전은 형광 강도의 주기적인 변동으로 이어집니다. 회전이 광학 현미경의 초점면에서 두 형광 나노 입자로 이어질 때 강도 피크가 나타납니다. au, 임의의 단위. 신용 거래: 2개의 40nm(직경) 형광 PS 나노입자가 streptavidin-biotin 결합을 통해 회전자에 부착되었습니다. 로터 오른쪽의 빨간색 점은 구동 레이저 빔의 위치를 표시합니다. 스케일 바, 2μm. (B) (A)의 (iii)에 표시된 대로 회전자와 그 주변에서 측정된 시간 종속 형광 강도. 로터의 면외 회전은 형광 강도의 주기적인 변동으로 이어집니다. 회전이 광학 현미경의 초점면에서 두 형광 나노 입자로 이어질 때 강도 피크가 나타납니다. au, 임의의 단위. 신용 거래: 로터의 면외 회전은 형광 강도의 주기적인 변동으로 이어집니다. 회전이 광학 현미경의 초점면에서 두 형광 나노 입자로 이어질 때 강도 피크가 나타납니다. au, 임의의 단위. 신용 거래: 로터의 면외 회전은 형광 강도의 주기적인 변동으로 이어집니다. 회전이 광학 현미경의 초점면에서 두 형광 나노 입자로 이어질 때 강도 피크가 나타납니다. au, 임의의 단위. 신용 거래:과학 발전 (2022). DOI: 10.1126/sciadv.abn8498
범용 광구동 로터의 작동 메커니즘
연구원들은 레이저 빔이 입자에 광열력을 생성하는 OTER의 실험 설정 및 작동 메커니즘을 설명했습니다. Ding et al은 미세 물체와 나노 물체의 평면 외 회전을 위해 레이저 출력과 레이저 입자 거리를 통해 순 힘과 토크를 조정했습니다. 그런 다음 그들은 레이저 빔을 다공성 금 필름과 같은 광 흡수 기판으로 보내 마이크로 초 단위로 맞춤형 온도 필드를 설정했습니다. 안정적인 로터 회전에 필요한 힘과 토크를 광열적으로 생성하기 위해 Ding 등은 폴리에틸렌 글리콜 (PEG) 분자와 인산염 완충 식염수 를 물에 추가하고 기질을 카르복실산 말단 알칸티올 단일층 으로 기능화했습니다 . 레이저 조명에 따라 팀은 하전된 회전자의 열전기영동을 구동하기 위해 이온이 있는 상태에서 열전장을 생성하는 온도 상승을 달성했습니다. 그들은 기판의 표면 전하 구배를 조사한 다음 열전기력으로 알려진 광열적으로 조정 가능한 동전기력을 제공했습니다.
단일 구형 로터의 OTER 정량 분석 및 모델링. (A) 5% PEG/5% PBS 용액에서 PL 거리의 함수로서 2.8μm PS 입자의 x축을 따라 소모력 및 TE 힘의 시뮬레이션된 크기. 점선으로 표시된 것처럼 공핍력과 TE 힘 사이의 균형(즉, 순 힘 0)은 2.1μm의 임계 PL 거리에서 도달합니다. 삽입: xz 평면에서 광 구동 로터에 대한 힘 분석의 개략도. 빨간색과 흰색 원은 각각 레이저 스폿과 로터를 나타냅니다. (B) PL 거리의 함수로 로터에 작용하는 시뮬레이션된 토크(MEK). 임계 PL 거리(2.1μm)에서의 토크는 약 1.6pN·nm입니다. 크레딧: 과학 발전 (2022). DOI: 10.1126/sciadv.abn8498
광열전기 회전 특성화 및 모델링
Ding 등은 광학 현미경을 사용하여 광 구동 로터의 회전 거동을 연구했습니다. 그들은 레이저에 의해 구동되는 입자의 평면 외 회전을 위해 스트렙타비딘-비오틴 결합 이 있는 2개의 형광 나노 비드로 폴리스티렌 마이크로입자에 라벨을 붙임으로써 회전 거동에 대한 더 나은 조사를 획득했습니다 . 관찰된 축외 회전은 고출력 광학 조명으로 인한 손상으로부터 살아있는 세포를 포함한 섬세한 로터를 보호했습니다. 팀은 유한 요소 분석 , 분자 역학 및 유한 차분 시간 도메인 시뮬레이션 을 추가로 통합했습니다.광열전 로터의 작동력을 분석합니다. 과학자들은 회전자에 작용하는 광열력과 토크를 입자-레이저 거리의 함수로 계산하고 일련의 실험과 시뮬레이션을 수행 하여 표면 전하를 조정하여 동전 기력 , 공핍력 및 열전력의 영향을 이해했습니다 .
솔루션의 기판 및 구성 요소. 다양한 모양, 크기 및 재료를 가진 다양한 로터에 OTER의 일반적인 적용 가능성. (A) 회전 시각화를 위해 형광 나노입자로 표지된 회전 1μm PS 입자의 연속 형광 이미지. (B) 회전하는 500nm PS/Au Janus 입자의 연속적인 광학 이미지. (C) 회전하는 300nm PS/Au Janus 입자의 연속적인 암시야 광학 이미지. (D) Janus 입자의 암시야 광학 이미지의 실시간 RGB 강도. (C)의 흰색 대시 직사각형은 RGB 강도가 기록되는 선택된 영역을 표시합니다. (E) 회전하는 효모 세포의 연속적인 광학 이미지. (F) 회전하는 B. subtilis의 연속적인 광학 이미지. (G) 2개의 2μm 실리카 입자로 구성된 회전하는 이량체의 연속적인 광학 이미지. "ON" 및 "OFF"는 레이저 빔이 켜지고 꺼지는 것을 나타내며, 각기. (H) 3개의 1μm PS 입자로 구성된 회전 삼량체의 연속적인 광학 이미지. 점선과 검은색 화살표는 각각 회전축과 방향을 나타냅니다. 스케일 바, 1μm(A, B, E, F 및 H), 500nm(C) 및 2μm(G). 용액, 15% PEG/5% PBS(A~C, G 및 H) 및 5% PEG/5% PBS(E 및 F). 신용 거래:과학 발전 (2022). DOI: 10.1126/sciadv.abn8498
OTER의 응용
Ding et al은 생물학적 세포 와 다양한 재료, 크기 및 모양의 합성 입자에 대한 OTER의 영향을 보여주었습니다. 그들은 암시야 광학 현미경 을 사용하여 폴리스티렌-금 야누스 입자와 같은 나노 규모 회전자의 회전을 표시했습니다 . OTER 방법은 또한 이온을 포함하는 세포 배양 배지에서 진균, 박테리아 및 심지어 인간 세포의 살아있는 균주를 포함 하는 살아있는 세포 에 적용할 수 있습니다. 또한 이 방법은 입자 이량체, 삼량체 및 육량체의 평면 외 회전을 포함하여 복잡한 아키텍처를 가진 로터에 적합합니다. 이 방법을 사용하여 Ding et al은 로터와 레이저 빔의 정확한 조절을 구상하여 생물학적 세포와 고해상도 합성 입자의 3D 프로파일링을 달성합니다. 시야 이러한 방식으로 Hongru Ding과 동료들은 용액에서 이온과 분자의 열확산을 활용하여 고체-액체 계면에서 열 반응성 전하를 개발했습니다.
-광열전 전략은 단순하고 저전력 광학으로 액체 환경에서 마이크로 및 나노스케일 물체의 회전을 허용했습니다. 이 방법은 이미지 감지 및 생물 의학 응용 분야에 보편적으로 적용할 수 있는 기존의 기존 기술보다 우수합니다. 연구팀은 광열적 접근이 이온과 생체 분자가 있는 천연 생체 유체에서 세포와 합성 입자를 회전시키는 시험관 내 생물학적 연구에서 중요한 역할을 할 것으로 기대합니다.
추가 탐색 광열전 마이크로 수영 선수 추가 정보: Hongru Ding et al, Universal 광열 마이크로/나노스케일 로터, Science Advances (2022). DOI: 10.1126/sciadv.abn8498 안종훈 외, 광학적으로 부상된 나노로터를 사용한 초고감도 토크 감지, Nature Nanotechnology (2020). DOI: 10.1038/s41565-019-0605-9 저널 정보: Nature Nanotechnology , Science Advances
https://phys.org/news/2022-07-universal-optothermal-micronanoscale-rotors.html
댓글