应用分享丨透射电镜中自动化纳米颗粒分析对于催化剂领域的应用

众所周知，催化是现代工业中极其重要的领域，大约90%的工业流程都与催化有关。在催化过程中，我们利用催化剂来改变化学反应速率，对化学反应进行选择和调控。催化在合成氨工业、石油炼制、精细化学的合成、高聚物的合成、食品加工以及光催化和电催化等新能源领域起到非常重要的作用。大量的催化基础和应用研究显示, 催化反应事实上是发生在纳米尺度上的反应, 不论是液相的原子簇催化剂, 担载的金属和金属氧化物催化剂, 抑或多孔的分子筛催化剂, 它们体现催化活性的活性ZX的尺度就在纳米甚至亚纳米尺度，譬如优良的燃料电池催化剂中贵金属Pt的粒子平均直径大约2~3纳米，而绝大多数贵金属催化剂纳米颗粒的尺寸都在1纳米至100纳米之间。而对于获得此类纳米尺度的催化剂颗粒的微观形貌和成分信息，高分辨率透射电子显微镜配合X射线能谱是一种无可替代的表征方式。使用高分辨率透射电子显微镜，我们可以直接得到催化剂纳米颗粒的大小、形状、化学组成以及在载体上的分布位置等相关参数。而想要得到具有统计相关性并且高JZ度的数据，取决于纳米颗粒形貌的规则性，少则500个颗粒，多则几千个颗粒，都需要进行独立的电镜表征和参数分析。目前，研究人员通过手动图像采集和表征，一天最多大约能分析30个颗粒，所以通常情况下，表征一个样品需要数天的时间，这是一个枯燥以及漫长的工作过程。

Thermo ScientificZX推出的自动化纳米颗粒表征工作流程APW （Automated Particle Workflow），基于高分辨率透射电子显微镜平台，结合独特的大视野高分辨图像采集软件MAPS，电镜操作软件Velox以及先进的Avizo图像数据分析处理软件，进行全自动化图像采集以及实时的纳米颗粒数据分析。APW提供整体优化解决方案，以全自动化和无人值守的方式采集数据和进行动态数据处理。APW帮助客户摆脱手动费时和繁琐的催化剂纳米颗粒分析，并且在此过程中，无需透射电镜专家的介入，操作就如同使用咖啡机一样容易。APW可以帮助实现更快的样品周转率，有效利用透射电镜运行时间，通过无人值守和可重复过程来降低每个样品的表征成本，并通过强大而快速的新材料筛选来实现新产品开发的革新过程。通过使用APW，客户有更多的时间从事与研究相关的工作，并以更高的统计量和更高的JZ度来表征更多的催化剂样品。

图1丨使用APW进行自动化大面积TEM图像采集以及单个纳米颗粒参数分析. 

Sample courtesy of Prof. B. Gorman and Prof. R. Richards, Colorado School of Mines.

图2丨使用APW进行混合金属纳米颗粒镍/铁/银/锌样品的图像采集和参数分析. 

不同的颜色代表了不同的金属元素。

图3丨图2中镍纳米颗粒参数的统计分析。不同的颜色代表不同的颗粒大小，左下图展示了镍纳米颗粒的表面积和直径的统计分布，右图中展示了具体的单个纳米颗粒的直径和表面尺寸等参数。

图4丨氧化铝载体上的金纳米催化剂颗粒的APW数据采集和分析展示，

下图显示了金纳米颗粒的直径参数统计分布。

PCR（polymerase chain reaction，PCR)即聚合酶链反应，是利用一段DNA为模板，在DNA聚合酶和核苷酸底物共同参与下，将该段DNA扩增至足够数量，以便进行结构和功能分析。PCR应用场景广泛，不仅在基础研究方面，还包括医学诊断、法医学和农业科学等各大领域。

近期多篇医学研究多篇文献中均应用到PCR技术及PCR仪产品，小编为大家做一下简要分享。

近期南方医科大学临床医学博士生导师、主任医师王雅棣课题组在医学期刊《Oncology Research and Treatment》上发表题为Preliminary Clinical Validation of a Filtration-Based CTC Assay for Tumor Burden and HER2 Status Monitoring in Metastatic Breast Cancer的文章，探索研究基于过滤的CTC测定转移性乳腺癌肿瘤负荷和HER2状态监测的初步临床验证情况。

背景介绍：

循环肿瘤细胞(CTC，CirculatingTumorCell)是存在于外周血中的各类肿瘤细胞的统称，因自发或诊疗操作从实体肿瘤病灶(原发灶、转移灶)脱落，大部分CTC在进入外周血后发生凋亡或被吞噬，少数能够逃逸并锚着发展成为转移灶，增加恶性肿瘤患者死亡风险。CTC检测通过捕捉检测外周血中痕量存在的CTC，监测CTC类型和数量变化的趋势，以便实时监测肿瘤动态、评估治疗效果，实现实时个体治疗。循环肿瘤细胞 (CTC) 承载着从基因组改变到蛋白质组构成的多维肿瘤相关信息，是一种很有前途的液体活检材料。 CTC 的临床有效性在转移性乳腺癌 (MBC) 中得到了最广泛的研究。  CELLSEARCH®检测是目前使用最广泛的方法，研究者们同时也在寻求替代策略。一种基于过滤的微流体装置已被用于富集 CTC，但其临床相关性仍然未知。

方法：在这项初步研究中，作者研究团队招募了 47 名 MBC 患者，并评估了上述 CTC 检测在肿瘤负荷监测和人表皮生长因子受体 2 (HER2) 状态测定方面的性能。结果：在基线时，51.1% 的患者 (24/47) 为 CTC 阳性。在伴随着较差的放射学反应评估的样本中，CTC 计数和阳性率也显著升高。连续抽血表明，与血清标志物癌胚抗原和癌抗原 15-3 相比，CTC 计数能够更准确地监测肿瘤负荷。此外，与之前的报告相比，CTC-HER2 状态与肿瘤-HER2 状态中度一致。选定样本中的 HER2 拷贝数测量进一步支持了 CTC-HER2 状态评估。

结论：这项研究的初步结果表明，CDC 检测在几个方面都有希望，包括敏感的 CTC 检测、准确的疾病状态反映和 HER2 状态确定。目前需要更多的研究来验证这些发现，并进一步表征CTC测定的价值。

在实验验证中，柏恒科技RePure-A 梯度PCR仪发挥了一定作用，助力作者实验研究进行。

而在另一篇发表在《Frontiers in Molecular Biosciences》期刊上的论文，柏恒科技PCR仪也发挥了不小作用。哈尔滨医科大学附属二院肾内科主任医师、博士生及硕士生导师李冰课题组发表的题为Bioinformatic Analysis Combined With Experimental Validation Reveals Novel Hub Genes and Pathways Associated With Focal Segmental Glomerulosclerosis的文章，作者研究团队利用生物信息学分析与实验验证相结合，揭示了与局灶性节段性肾小球硬化相关的新型Hub基因和通路。

 背景介绍：局灶节段性肾小球硬化症 (focal segmental glomerulosclerosis, FSGS)是一种临床病理综合征，临床表现为大量蛋白尿或肾病综合征，病理以局灶节段分布的肾小球硬化病变及足细胞变性所致足突融合或消失为特征，多数表现为激素治疗抵抗，并进行性发展至终末期肾病 (ESRD)。本研究旨在探索与FSGS相关的枢纽基因和通路，以确定潜在的诊断和治疗靶点。

方法：作者团队从 Gene Expression Omnibus (GEO) 数据库下载了微阵列数据集 GSE121233 和 GSE129973。数据集包括 25 个 FSGS 样本和 25 个正常样本。使用R包“limma”识别差异表达基因（DEG）。Gene Ontology (GO)功能和（KEGG）通路富集分析使用数据库进行注释，可视化和集成发现 (DAVID)，用于识别 DEG 的通路和功能注释。蛋白质-蛋白质相互作用（PPI）是基于检索相互作用基因（STRING）数据库的搜索工具构建的，并使用 Cytoscape 软件进行可视化。然后使用 Cytoscape 的 cytoHubba 插件评估 DEG 的中心基因。使用 FSGS 大鼠模型通过定量实时聚合酶链反应 (qRT-PCR) 验证中shu基因的表达，并进行接受者操作特征 (ROC) 曲线分析以验证这些中(shu)枢基因的准确性。

结果：在两个 GSE 数据集（GSE121233 和 GSE129973）中共识别出 45 个 DEG，包括 18 个上调和 27 个下调的 DEG。其中，选择了5个具有高度连通性的枢纽基因。在 PPI 网络中，前 5 个中(shu)枢基因中，FN1 上调，而 ALB、EGF、TTR 和 KNG1 下调。 FSGS大鼠的qRT-PCR分析证实FN1的表达上调，EGF和TTR的表达下调。 ROC 分析表明 FN1、EGF 和 TTR 对 FSGS 显示出相当大的诊断效率。

结论：通过生物信息学分析结合实验验证，鉴定出三个新的 FSGS 特异性基因，这可能会促进对 FSGS 的分子基础的理解，并为临床管理提供潜在的治疗靶点。

实验验证中，实验团队应用了柏恒科技荧光定量PCR仪进行样品测定并分析。

除了以上列出的几篇文献，柏恒科技PCR仪在生物科研、动物疫病等方面均有广泛应用，下期我们再继续分享。

文献中PCR仪产品简介

RePure系列智能二维梯度PCR仪

本系列PCR仪具有二维梯度摸索功能，多种梯度摸索模式；

自适应压杆式热盖，合盖紧盖一步到位；

前进后出式风道，机器可并排放置，节约实验空间；

Q3200系列荧光定量PCR仪

本系列荧光PCR仪采用四通道双16孔模块设计，可实现一机多用；

最大升降温速率8℃/s，大大节约实验时间；

体积小，重量轻，方便携带；

更多PCR仪技术应用，欢迎关注柏恒科技，我们提供各类梯度PCR仪、荧光PCR仪等，并为客户提供生物学相关检测解决方案。

       千眼狼高速焊接测量系统成功助力奇瑞新能源焊接实验室（MIG焊设备）工程师们成功观测到熔滴过渡全过程，提高焊接稳定性。

MIG焊及熔滴过渡形式简介

       MIG焊（melt insert-gas welding）熔化极惰性气体保护焊与TIG焊（常见非熔化极）不同，MIG焊采用可熔化的焊丝作为电极，以连续送进的焊丝与被焊工件之间燃烧的电弧作为热源来熔化焊丝与母材金属。焊丝不断熔化以熔滴形式过渡到焊池中，与熔化的母材金属熔合、冷凝后形成焊缝金属。

       熔滴过渡是指在电弧热作用下，焊条/丝端部的熔化金属形成熔滴，受外力作用从焊条/丝端部脱离并过渡到熔池的全过程。熔滴过渡与焊接过程稳定性、焊缝成形、飞溅大小等有直接关系，进而影响焊接质量和生产效率。

       熔滴过渡按电流电压参数的不同可分为：1短路过渡、2滴状过渡、3喷射过渡。

       1、短路过渡是指焊条/丝端部的熔滴与熔池短路接触，过热和磁收缩的作用下使其爆断过渡到熔池。

千眼狼高速摄像机拍摄的短路过渡图片

       2、滴状过渡是当电弧长度超过一定值时，熔滴依靠表面张力作用可保持在焊条/丝端部自由长大，当促使熔滴下落的力（如重力，电磁力）大于表面张力时，熔滴就离开焊条/丝过渡到熔池。

千眼狼高速摄像机拍摄的滴状过渡图片

       3、喷射过渡是指细小颗粒熔滴以喷射状态快速通过电弧空间过渡到熔池。高速摄像机可助力应用工程师们捕捉上述3种熔滴过渡的全过程。

千眼狼高速摄像机拍摄的喷射过渡图片

实验装置

实验装备：

       千眼狼高速相机5KF20一台、激光光源一台、滤光片一片、采集软件与播放软件各一套。

实验步骤：

       1.架设相机，安装滤光片至相机CMOS图像传感器芯片前，安装微距镜头；

       2.选择焊接位置，激光光源光斑照射至拍摄位；

       3.调整相机拍摄角度，拍摄焊接位置，调节镜头，使成像清晰；

       4.设置采集软件参数，进入采集画面；

       5.开始焊接，触发保存，拍摄焊接过程。

实验亮点

       通过激光光源与相应波长的滤光片搭配，并对相机曝光参数设置可过滤MIG焊焊接时的白色强光，便于仔细观察熔滴滴落的程。通过二次开发，支持每一帧图像对应的焊接机实时电流、电压值同步显示在播放软件上，为工程师们研究焊接稳定、焊接质量、提高生产效率提供有效帮助。

选用合适的高速摄像机—工程师对高速高清均衡型产品的需求

       焊接时熔滴形成到滴落过程通常可达10ms级，工程师们希望能对每个滴落过程进行细微、有效视场的观测，即需要5000 fps以上速度且具有较大视场的高速摄像机。千眼狼5KF20，拥有3000 fps@1920×1080的均衡参数，通过裁剪画幅至1920×528分辨率下实测速度可达到5880 fps，针对每个关键的熔滴过程为应用工程师们定格约50张图片进行分析。

       乙二胺四乙酸简称EDTA或者EDTA酸，分子式为C10H16N2O8 ，用H4Y表示其结构式如图1所示。

图1：乙二胺四乙酸结构式

       当H4Y溶于水时，不仅可以将自身的H+给出去，形成不同形式的HXY（4-x)-阴离子；当溶液酸度很高时，H4Y的两个羧基可以接受H+分别以H5Y+或H6Y2+阳离子的形式存在于溶液中。因此EDTA在水溶液中可以H6Y2+、H5Y+、H4Y、H3Y-、H2Y2-、HY3-、Y4-等7种形式存在，而它们在水溶液中的具体存在形式及分布分数与溶液pH息息相关（如图2所示）。

图2：EDTA各种存在形式的分布图

       EDTA与金属离子形成螯合物时，它的氮原子和氧原子与金属离子键合形成具有多个五原子环的立体螯合物。EDTA螯合物的立体构型如图3所示。一般情况下,这些络合反应将按照1:1的比例进行反应。

图3：EDTA-M螯合的立体结构

       例如在ZnCl2的滴定实验中，以EDTA-2Na作为滴定剂，铬黑T指示液作为指示剂，于氨-氯化铵缓冲溶液（pH=10）中滴定待测ZnCl2标准滴定溶液。当溶液滴定至由蓝色变为紫红色时，此时达到反应终点，以消耗EDTA-2Na的体积根据公式（1）计算ZnCl2标准滴定溶液的浓度（需要同时做空白试验扣除空白的影响）。

C1:EDTA-2Na标准溶液的浓度

V1:消耗EDTA-2Na的体积

V2:消耗ZnCl2标准滴定溶液的体积

       EDTA由于其良好的化学性质，被广泛应用于化学分析中。迄今为止，它已经成为分析化学中应用最广泛的螯合剂。EDTA除了作为螯合剂用于络合滴定外，还作为掩蔽剂等应用于各种分离和测定方法中。

       手动移液工作站是实验室研究人员极为有用的个人研究工具。可以极大的简化工作流程，而无需复杂的电脑编程和更多的技术要求。

       由于它的经济高效，能一次性为96个孔进行移液，简化了任何96或384孔板应用的工作，处理每个96孔板只需6秒时间，简化了微量应用的工作，为您完成数据分析和假设建立等更重要的任务节省很多时间，同时不会影响数据质量。

       已在很多领域得到应用，如模板复制、细胞分析、蛋白结晶、96孔板到384孔板之间转移、孔板清洗、稀释、qPCR和ELISA/EIA。

       它体积小巧、无需用电，可在两个量程范围内使用0.5至20μL和5至200μL。WS9000是手动装置，可提供zhuo越的准确度和精度、非常符合人体工程学，易于使用，人人都能立即上手，几乎不需要培训。