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科学研究において、花粉は幅広い用途があります。中国科学院南京地質古生物学研究所のリミ・マオ博士によると、土壌に沈着したさまざまな花粉を抽出して分析することで、それぞれがどの親植物から来たものかを理解し、環境や気候を推測することが可能になるという。その時。植物研究の分野では、花粉は主に体系的な分類法に顕微鏡的な参照証拠を提供します。さらに興味深いのは、花粉の証拠は犯罪捜査事件にも応用できることです。法医花粉学は、容疑者の同行衣服や犯罪現場に付着した花粉スペクトルの証拠を使用することで、犯罪の事実を効果的に裏付けることができます。地質研究の分野では、花粉は植生史、過去の生態学、気候変動研究の再構築に広く使用されています。人類の初期の農耕文明や生息地を探る考古学研究では、花粉は科学者が人類による初期の植物栽培の歴史、どのような食用作物が栽培されていたかなどを理解するのに役立ちます。    図1 3D花粉モデル写真（リミ・マオ博士撮影、オリバー・ウィルソン博士開発製品）   花粉の大きさは数ミクロンから200ミクロン以上までさまざまですが、これは目視による観察の解像度を超えており、観察や研究には顕微鏡の使用が必要です。花粉には、サイズ、形状、壁構造、装飾など、さまざまな形態があります。花粉の装飾は、花粉を識別し区別するための重要な基礎の 1 つです。しかし、光学生物顕微鏡の分解能には物理的な限界があり、花粉の装飾の違いを正確に観察することは難しく、一部の小さな花粉の装飾さえも観察することができません。したがって、科学者は、花粉の形態学的特徴の鮮明な画像を取得するために、高解像度と深い被写界深度を備えた走査型電子顕微鏡 (SEM) を使用する必要があります。化石花粉の研究では、その花粉が属する特定の植物を特定することができ、当時の植生、環境、気候情報をより正確に理解することができます。     花粉の微細構造   最近、 研究者は CIQTEK タングステン フィラメント SEM3100 と CIQTEK フィールド エミッション SEM5000 を使用して、さまざまな花粉を顕微鏡で観察しました。  図2 CIQTEKタングステンフィラメントSEM3100とフィールドエミッションSEM5000   1. 桜 花粉は球形～長楕円形。3 つの細孔溝 (花粉が処理されていない場合、細孔は明白ではありません) により、溝は両方の極に到達します。縞模様の装飾が施された外壁。     2. チャイニ�

薬剤粉末はほとんどの薬剤製剤の主体であり、その有効性は薬剤の種類だけでなく、粒子サイズ、形状、表面特性、および薬剤を構成する粉末の特性にも大きく依存します。他の種類のパラメータ。薬物粉末の比表面積と細孔サイズの構造は、粒子サイズ、吸湿性、溶解性、溶解、圧縮などの粉末粒子の特性に関連しており、薬物の精製、加工、混合、生産、および包装能力に重要な役割を果たします。医薬品。   さらに、薬物の有効性、溶解速度、生物学的利用能および有効性も、材料の比表面積に依存します。一般的に言えば、一定の範囲内で医薬品粉末の比表面積が大きいほど、溶解および溶解速度がそれに応じて加速され、薬物含有量の均一な分布が保証されます。しかし、比表面積が大きすぎると、より多くの水分が吸着されることになり、薬効の保存や安定性が損なわれます。したがって、医薬品粉末の比表面積を正確、迅速かつ効果的に検査することは、医薬品研究において常に不可欠かつ重要な部分となっています。   医薬品粉末における CIQTEK アプリケーションのケーススタディ   私たちは、さまざまな薬物粉末材料の実際の特性評価事例を組み合わせて、さまざまな薬物表面の物理的特性を特徴づけるためのこの技術の方法と適用可能性を明確に示し、次に薬物の有効期限、溶解速度、有効性に関するいくつかの基本的な分析を行います。製薬業界の高品質な発展に貢献します。    V-Sorb X800 シリーズの比表面積および細孔径分析装置は、高スループット、高速かつ経済的な機器であり、入荷および出荷される最終製品の比表面積の迅速な検査、細孔径分布分析、品質管理、プロセスパラメータの調整を実現できます。 、薬の性能の予測など。   自動 BET 表面積およびポロシメトリー分析装置 CIQTEK EASY-V シリーズ     CIQTEK SEM   1、モンモリロナイト分散液の走査型電子顕微鏡と比表面積・細孔径分析装置   モンモリロナイトはベントナイトの精製と加工によって得られます。ベントナイトは、優れた吸着能力、陽イオン交換能力、吸水膨張能力を備えた特殊な結晶構造により、薬理学において独特の利点を持っています。例: API、医薬品合成、医薬品賦形剤など。   モンモリロナイトは層状構造をしており、比表面積が大きいため、有害物質に対して強力な吸着効果を発揮します。消化管粘液タンパク質と静電気的に結合し、消化管粘膜の保護および修復の役割を�

スピントラップ電子常磁性共鳴 (EPR) 法は、スピントラップ技術と EPR 技術を組み合わせて短寿命フリーラジカルを検出する方法です。     スピントラッピング技術を使用する理由 フリーラジカル は、熱や光などの外部条件下で化合物分子の共有結合によって形成される不対電子を持つ原子または基です。それらは自然界に広く存在します。生物学、化学、医学などの学際的な分野の発展に伴い、科学者たちは多くの病気がフリーラジカルに関連していることを発見しました。しかし、その活性および反応性の性質により、反応で生成されるフリーラジカルは室温では不安定であることが多く、従来の EPR 分光法を使用して直接検出することは困難です。    短寿命のフリーラジカルは、時間分解EPR技術または低温急速凍結技術によって研究できますが、生体系のほとんどのフリーラジカルは濃度が低いため、上記の技術の実装は制限されます。 一方、スピントラッピング技術では、間接的な方法により室温で短寿命のフリーラジカルを検出できます。     スピントラップ技術の基礎   スピントラップ実験では、スピントラップ (フリーラジカルをトラップできる不飽和の反磁性物質) がシステムに追加されます。スピン トラップを追加した後、不安定なラジカルとトラップは、より安定した、または寿命の長いスピン付加物を形成します。スピン付加物の EPR スペクトルを検出し、そのデータを処理および分析することで、ラジカルの種類を反転し、不安定なフリーラジカルを間接的に検出できます。     図1 スピンキャプチャ法の原理（例としてDMPO）     スピントラップの選択   最も広く使用されているスピン トラップは主にニトロンまたはニトロソ化合物で、代表的なスピン トラップは MNP (2-メチル-2-ニトロソプロパン ダイマー)、PBN (N-tert-ブチル α-フェニル ニトロン)、DMPO (5,5-ジメチル-ニトロン) です。 1-ピロリン-N-オキシド)、その構造を図 2 に示します。そして、優れたスピン トラップは 3 つの条件を満たす必要があります。   1. 不安定なフリーラジカルを含むスピントラップによって形成されるスピン付加物は、本質的に安定であり、長寿命である必要があります。 2. スピントラップおよびさまざまな不安定ラジカルによって形成されるスピン付加物の EPR スペクトルは、容易に区別および識別可能である必要があります。 3. スピントラップは各種フリー

スピントラッピング技術は短寿命のラジカルを検出できるため、生物学や化学で広く使用されています。スピントラッピング実験の場合、トラッピング剤の添加時間、トラッピング剤の濃度、システムの溶媒、システムの pH などの多くの要因が実験結果に影響を与える可能性があります。したがって、異なるラジカルに対して、最良の実験結果を達成するには、捕捉剤を選択し、合理的に実験スキームを設計する必要があります。   1.捕集剤と溶媒の選択   一般的な O 中心ラジカルは、ヒドロキシル ラジカル、スーパーオキシドアニオン ラジカル、および一重項酸素です。   ヒドロキシルラジカル ( ∙OH )   ヒドロキシルラジカルの場合、通常は水溶液中で検出され、DMPO を使用して捕捉されます。DMPO は、数分から数十分の半減期で DMPO と付加物を形成します。   スーパーオキシドアニオンラジカル ( ∙O 2 - )   スーパーオキシドアニオン ラジカルの場合、捕捉剤として DMPO を選択した場合、検出はメタノール系で行う必要があります。これは、水とDMPOの結合力が、スーパーオキシドラジカルとDMPOの結合力よりも高いためである。水中にスーパーオキシドラジカルが検出された場合、水とDMPOの結合速度がスーパーオキシドラジカルとDMPOの結合速度よりも大きくなり、スーパーオキシドラジカルは捕捉されにくくなります。もちろん、スーパーオキシドラジカルが大量に生成された場合には、DMPO によって捕捉される可能性もあります。水溶液中でスーパーオキシドラジカルを捕捉したい場合、BMPO が水溶液中でスーパーオキシドラジカルを捕捉することによって形成される付加物の半減期が数分になる可能性があるため、捕捉剤として BMPO を選択する必要があります。   単一線形状態 ( 1 O 2 )   単線形状態酸素の検出では、通常、捕捉剤として TEMP が選択されます。その検出原理は図 1 に示されています。単線形状態酸素は TEMP を酸化して単一電子を含む TEMPO ラジカルを形成することができ、これは電子常磁性体によって検出できます。共鳴分光分析。TEMP は酸化されやすく、バックグラウンド信号が発生しやすいため、対照実験として単線形酸素を検出する前に TEMP をテストする必要があります。 図1 TEMPの一重項酸素検出の仕組み     表 1 一般的な O 中心ラジカル検出捕捉剤と溶媒の選択   2、捕集剤の添加時間         光触媒反応では、光が触媒に照射されると、価�

ワトソンとクリックが DNA の古典的な二重らせん構造を提案した 1950 年代以来、DNA は生命科学研究の中心となってきました。DNA中の4つの塩基の数とその並び順が遺伝子の多様性を生み出し、その空間構造が遺伝子発現に影響を与えます。伝統的な DNA 二重らせん構造に加えて、研究により、人間の細胞には特別な 4 本鎖 DNA 構造である G 四重鎖が同定されています。G 四重鎖は、グアニン (G ）、これは急速に分裂する細胞（例えば、癌細胞）に特に多く存在する。したがって、G-四重鎖は抗がん研究における薬剤標的として使用できます。G 四重鎖の構造と結合剤へのその結合様式の研究は、がん細胞の診断と治療にとって重要です。   G-quadruplex の三次元構造の概略図。画像出典：ウィキペディア   電子-電子二重共鳴 (DEER)   パルス双極子 EPR (PDEPR) 法は、構造生物学および化学生物学における構造決定のための信頼性が高く汎用性の高いツールとして開発され、PDEPR 技術によってナノスケールでの距離情報を提供します。G 四重鎖構造の研究では、部位特異的スピン標識 (SDSL) と組み合わせた DEER 技術により、異なる長さの G 四重鎖二量体を区別し、二量体に対する G 四重鎖結合剤の結合パターンを明らかにすることができます。DEER 技術を使用した異なる長さの G 四重鎖二量体の識別距離測定用のスピンラベルとして Cu(ピリジン)4 を使用すると、正方晶平面状の Cu(ピリジン)4 錯体が G 四重鎖に共有結合し、2 つの常磁性 Cu2+ 間の距離が測定されました。ダイマー形成を研究するために、双極子間相互作用を検出することによって、π スタック G 四級モノマーの α が測定されました。[Cu2+@A4] (TTLGGG) および [Cu2+@B4] (TLGGGG) は、異なる配列を持つ 2 つのオリゴヌクレオチドであり、L はリガンドを示します。[Cu2+@A4]2 および [Cu2+@B4]2 の DEER 結果を図 1 および図 2 に示します。 DEER 結果から、[Cu2+@A4]2 二量体では、単一の二量体の平均距離がCu2+ -Cu2+ は dA=2.55 nm、G-quadruplex 3' 末端はテール-テイルスタッキングにより G-quadruplex ダイマーを形成し、G-quadruplex ダイマー中の 2 つの Cu2+ スピンラベルの gz 軸は平行に並んでいます。[Cu2+@A4]2 π 積層距離は、[Cu2+@A4]2 ダイマーと比較して長い (dB-dA = 0.66 nm)。各 [Cu2+@B4] モノマーには追加の G テトラマーが含まれていることが確認され、その結果は予想される距離と完全に一致しています。したがって、DEER 技術による距離測定により、異なる長さの G 四重鎖二量体を区別できます。     図 1 (A) [Cu2+@A4]2 二量体のパルス EPR 微分スペクトル (黒線) とその対応するシミュレーション (赤線) (34 GHz、19 K)。(B) バックグラウンド補正後、フィールド位置の DEER 時間領域マップ (黒線) と PeldorFit から得られた最良の適合結果 (赤線) の 4 つのフェーズ。(C) PeldorFit (赤線) と MD シミュレーション (灰色の線) を使用して取得された距離分布。(D) [@A4] モノマーと [Cu2+@A4]2 ダイマー間の [Cu2+ 平衡]。(Angew. Chem. Int. Ed. 2021, 60, 4939-4947)     図 2 (A) [Cu2+@B4]2 バックグラウンド補正後の 4 つのフィールド位置での DEER 時間領域図 (黒線) と PeldorFit から得られた最良の適合結果 (赤線)。(B) [Cu2+@B4]; (C) PeldorFit (赤線) と MD シミュレーション (灰色の線) を使用して取得された距離分布。(Angew. Chem. Int. Ed. 2021, 60, 4939-4947) DEER技術を使用したG-テトラマー結合剤のダイマーへの結合モードの探索   平面芳香族共役系と正電荷を持つ多くの小分子や金属錯体は、折り畳まれた二次構造を結合して安定化させることができるため、抗がん剤となる可能性があります。N,N' -ビス[2-(1-ピペリジニル)エチル]3,4,9,10-ペリレンテトラカルボキシジカルボニル塩酸塩 (PIPER) は、スタッキングによって四重鎖に結合して安定化できるよく知られた G-四重鎖結合剤です。 PIPER の G-quadruplex への結合モードは DEER 技術によって調べることができます。図 3 と図 4 は、異なる PIPER 対 [Cu2+@A4]2 二量体比での DEER 実験の結果を示しています。結果は、PIPER と [Cu2+@A4]2 二量体比が 1:1 (PIPER@[Cu2+@A4]2) の場合、dP = 2.82 nm であることを示しています。純粋な [Cu2+@A4]2 二量体 (dA = 2.55 nm) と比較して Cu2+-Cu2+ 間の距離が増加していることは、PIPER が二量体とサンドイッチ複合体を形成し、平面状有機分子が 2 つの G の 3' 面の間に介在していることを示しています。四量体モノマー。PIPER と [Cu2+@A4]2 ダイマーの比が 2:1 (2PIPER@[Cu2+@A4]2) の場合、d2P = 3.21 nm。PIPER@[Cu2+@A4]2 ダイマー ( dP = 2.82 nm ) と比較して追加の π スタッキング距離は、テールツーテールに配置された G テトラマー ダイマーへの 2 つの PIPER リガンドの挿入を示します。DEER 技術は、G 四量体結合剤 PIPER を G 四量体二量体に挿入して挿入複合体を形成する新しい結合様式を明らかにすることができます。   図 3 (A) PIPER と [Cu2+@A4]2 ダイマーの比率が異なる場合の DEER 双極子スペクトル (geff =2.061)。(B) 異なる比率の PIPER と [Cu2+@A4]2 ダイマー深度による DEER 変調。(C) [Cu2+@A4]2 二量体と PIPER@[Cu2+@A4]2、2PIPER@[Cu2+@A4]2、PIPER@[Cu2+@A4] の平衡。(Angew. Chem. Int. Ed. 2021, 60, 4939-4947) 図 4 (A) PIPER@[Cu2+@A4]2 の DEER 時間領域スペクトル。(B) PeldorFit (赤線) と MD シミュレーション (灰色の線) を使用して取得した PIPER@[Cu2+@A4]2 距離分布。(C) 2PIPER@[Cu...

  心臓磁気信号検出の意義 人体の磁場は、人体内のさまざまな組織や器官に関する情報を反映することができます。人体の磁場の測定は人間の病気に関する情報を得ることができ、その検出効果と利便性は人体の生体電気の測定を超えています。心臓の磁場のサイズは数十 pT 程度で、脳の磁場と比較すると、人類によって研究された最も初期の磁場の 1 つです。心臓の心房筋と心室筋は体の最も重要な部分です。 心磁図検査 (MCG)は、心臓の心房筋と心室筋の周期的な収縮と拡張期に伴う複雑な交流生体電流の結果です。心電図 (ECG) と比較して、心臓磁場の検出は胸壁やその他の組織の影響を受けません。MCG は多角度、多次元のセンサー アレイを通じて心臓磁場を検出できるため、心臓と心臓に関するより多くの情報が得られます。心臓病巣の正確な位置特定が可能になります。CT、MRI、その他の心臓研究技術と比較して、心磁図検査は放射線をまったく使用しません。現在、心磁図の技術はますます成熟しており、100,000 以上の臨床応用があり、主に次の側面に反映されています。   01 冠状動脈性心疾患 統計によると、冠状動脈性心疾患は一般的かつ頻度の高い疾患であり、現在、中国の冠状動脈性心疾患患者は1,100万人を超えています。冠状動脈性心疾患は最も一般的な死因であり、死亡者数はすべての腫瘍による死亡者数の合計を上回っています。冠状動脈性心疾患の場合、MCG は主に心筋虚血によって引き起こされる心筋再分極不一致を検出します。たとえば、Li et al. 101人の冠動脈疾患患者と116人の健康なボランティアのMCGを測定した。その結果、冠動脈疾患患者では、R-max/T-max、R-value、平均角度の 3 つのパラメータが正常な人よりも有意に高いことが示されました。冠動脈疾患患者101人のうち、MCG、心電図検査、心エコー検査によって検出された心筋虚血の割合はそれぞれ74.26%、48.51%、45.54%であり、冠動脈疾患患者におけるMCGの診断精度が有意に高いことが示された。心電図検査や心エコー検査よりも高い。これは、冠状動脈性心疾患患者における MCG の診断精度が ECG や心エコー検査よりも大幅に高いことを示しています。 参考：国際 Ｊ．クリン．経験値 医学。8(2):2441-2446(2015) 02 不整脈 不整脈は、心臓インパルスの発生部位、心拍の周波数とリズム、およびインパルス伝導の一部の異常として定義されます。統計によると、中国の不整脈患者の数は2,000万人を超えており、MEGを使用すると不整脈患者の病変の�

光、電気、熱、磁気はすべてライフサイエンス測定に関与する重要な物理量であり、光学イメージングが最も広く使用されています。技術の継続的な発展により、光学イメージング、特に蛍光イメージングは​​生物医学研究の視野を大きく広げてきました。しかし、光学イメージングは​​、生体サンプルのバックグラウンドシグナル、蛍光シグナルの不安定性、および絶対定量の難しさによって制限されることが多く、その応用がある程度制限されます。磁気共鳴画像法 (MRI) は優れた代替手段であり、浸透性が高く低強度であるため、頭蓋、神経、筋肉、腱、関節、腹部骨盤臓器の病変の検査など、いくつかの重要なライフ サイエンスのシナリオで広範囲に応用できます。バックグラウンドと安定性の特性。MRI は前述の光学イメージングの欠点に対処することが期待されていますが、低感度と低い空間分解能によって制限されており、ミクロンからナノメートルの分解能で組織レベルでのイメージングに適用することが困難になっています。    近年開発された新しい量子磁気センサーである窒素空孔（NV）センター、ダイヤモンドの発光点欠陥、  NVセンターベースの磁気イメージング技術は、ナノメートルレベルまでの分解能で微弱な磁気信号の検出を可能にし、非磁性を実現します。 -侵襲的。これにより、ライフサイエンス向けに柔軟で互換性の高い磁場測定プラットフォームが提供されます。これは、免疫および炎症、神経変性疾患、心血管疾患、生体磁気センシング、磁気共鳴造影剤、特に光学的背景および光学的透過収差を含む生体組織の分野における組織レベルの研究および臨床診断を実施するのに独特であり、以下を必要とする定量分析。     ダイヤモンドNVセンター磁気イメージング技術   ダイヤモンド NV センター磁気イメージング技術には、主に 2 つのタイプがあります。走査磁気イメージングと広視野磁気イメージングです。走査型磁気イメージングは​​、ダイヤモンド単色中心センサーを使用する原子間力顕微鏡 (AFM) 技術と組み合わされています。イメージング方法は単一点走査タイプのイメージングであり、非常に高い空間分解能と感度を備えています。ただし、イメージング速度とイメージング範囲により、一部の領域ではこの技術の適用が制限されます。一方、広視野磁気イメージングでは、単一の NV センターと比較して、高密度の NV センターを備えたテザー ダイヤモンド センサーが使用され、空間分解能は低下しますが、広視野のリアルタイム イメージングに大きな可能性を示します。後者は、細胞磁気イメージングの分野の研究により適している可能性があります。   の応用  NVセンター 細胞研究における広磁場磁気イメージング技術   応用例 1: 走磁性細菌の磁気イメージング   走磁性細菌は、外部磁場の作用下で方向性を持って移動し、主に土壌、湖、海洋で体内で磁性ナノ粒子 (マグネトソーム) を形成できる細菌の一種です。 細菌をダイヤモンド表面に置き、光学的方法を使用してNV中心の量子スピン状態を調べることにより、研究者は細菌内のマグネトソームによって生成された磁場ベクトル成分の画像を迅速に再構成できます。広視野磁気イメージング顕微鏡により、サブミクロンの解像度と広い視野で複数の細胞の光学的および磁気的イメージングを同時に行うことができます。この研究は、高空間分解能条件下で生細胞内の生体磁気構造をイメージングする新しいアプローチを提供し、細胞および細胞ネットワーク内の広範囲の磁気信号のマッピングを可能にします。     図 1. 向磁性細菌の磁気イメージング   (画像クレジット: DL Stage et al. 生細胞の光磁気イメージング Nature, 2013, 496(7446): 486-489)   応用例 2: マクロファージの鉄取り込みの磁気イメージング   マクロファージの主な機能は、固定細胞または遊離細胞の形で細胞破片および病原体を貪食（つまり、貪食および消化）し、リンパ球または他の免疫細胞を活性化して病原体に応答することです。マクロファージは複数の機能を持つ免疫細胞であり、サイトファジー、細胞性免疫、分子免疫学の研究にとって重要な対象です。 図 2 に示すように、研究者らは、サブミクロン分解能とナノテスラ感度を備えた Diamond NV 中心ベースの広視野磁気イメージングを使用して、マウス動物の細胞および組織内の磁場をイメージングしました。この技術の有用性は、マクロファージの鉄を観察することによって実証されました。マウスをモデルとして使用し、肝組織サンプル中の鉄過剰摂取と検出を行います。さらに、研究者らは生細胞における磁性粒子のエンドサイトーシスを検出しました。このアプローチは、MRI ボクセルとその微視的コンポーネントの間のギャップを埋めます。   図 2. マクロファージの鉄取り込みの磁気イメージング研究   (画像クレジット: HC Davis et al. 細胞内ダイヤモンド磁力測定による磁気共鳴画像コントラストのマイクロスケール起源のマッピング、Nature Communications、2018、9:131)   アプリケーション 3: 免疫磁気標識細胞の磁気イメージング   がんは現在、人類にとって最も致死率の高い病気の一つです。がんの分子メカニズムの研究と早期かつ正確な臨床診断は、効果的な治療の基礎となります。     図 3. 肺がん組織の磁気画像研究   (画像クレジット: SY Chen et al. ダイヤモンドの量子センサーを使用した腫瘍組織の免疫磁気顕微鏡法、Proc. Natl. Acad. Sci. USA、2022、119: e2118876119)   中国科学技術大学 (USTC) は、組織レベルの免疫磁気標識法を開発しました。超常磁性粒子は、抗原抗体の特異的認識によって腫瘍組織内のPD-L1などの標的タンパク質分子で特異的に標識されました。次に、組織サンプルをダイヤモンド表面に密着させ、ダイヤモンドの表面近くに約 100 nm で分布した NV 中心の層を、400 nm の分解能で磁場イメージングを行うための 2 次元量子磁気センサーとして使用しました。 NV 広視野顕微鏡 (図 3) は、ミリメートルの視野でミクロンレベルの空間分解能を実現します。最後に、磁場に対応する磁気モーメント分布が深層学習モデルによって再構築され、定量的分析の基礎が提供されました。   ハーバードスミス天体物理学センターは、NV 広視野磁気イメージングによる免疫磁気標識技術を使用しています。癌細胞と健康な細胞の磁気イメージングの比較は、細胞検出の分野における生物医学に重要なツールを提供するこのイメージング技術の有用性を特徴付けるために行われました。  ...