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Articoli tecnici di Media System Lab

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Anche le cellule più brave sbaglianoCome il nostro corpo “mangia” i batteri

Gli organismi pluricellulari si sviluppano da uno zigote attraverso mitosi e citodieresi. Errori in questi processi possono causare danni, come la formazione di cellule multinucleate e apoptosi. Un esperimento di live-cell imaging mostra una cellula che accumula nuclei a causa della citochinesi fallita, portando infine alla morte cellulare programmata. L’uso dell’olotomografia Nanolive permette di osservare questi processi senza danneggiare le cellule come potrebbe fare la fluorescenza.

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Analisi delle strutture metallorganiche (MOFs) in polvere

la composizione e la microstruttura delle polveri delle materie prime influenzano le proprietà finali dei materiali. La distribuzione granulometrica delle particelle, la forma, la porosità e la superficie specifica delle polveri possono corrispondere a ben precise e peculiari proprietà del materiale. Pertanto la verifica e il controllo della materia prima in polvere è un prerequisito fondamentale.
Nel settore della catalisi, la realizzazione di materiali metallorganici (MOFs) per migliorare le prestazioni catalitiche superficiali è diventata oggi uno dei temi di ricerca più studiati. Scopriamo come il SEM può contribuire allo studio e allo sviluppo di questi materiali

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SEM, microscopia, microscopia elettronica, celle

Il SEM per lo studio della texture delle celle fotovoltaiche

Nel settore delle energie rinnovabili, i sistemi per la produzione di energia solare fotovoltaica (PV) rivestono da molti anni un ruolo di primo piano. In quanto componente centrale della produzione di energia fotovoltaica, le celle PV sono sempre oggetto di sviluppo e ottimizzazione. Il microscopio elettronico a scansione (SEM) svolge un ruolo fondamentale sia nell’ambito R&D che in quello del miglioramento del processo produttivo delle celle fotovoltaiche.

Detto in maniera molto sintetica, una cella PV è un sottile foglio (wafer) di materiale semiconduttore in grado di convertire l’energia solare in energia elettrica. Le celle fotovoltaiche attualmente in commercio e prodotte in serie sono principalmente celle in silicio, che si dividono in celle in silicio monocristallino, celle in silicio policristallino e celle in silicio amorfo.

Nell’attuale processo di produzione delle celle fotovoltaiche, al fine di migliorare ulteriormente l’efficienza di conversione energetica, sulla superficie della cella viene solitamente realizzata una speciale struttura texturizzata. Nello specifico, la texture sulla superficie di queste celle incrementa l’assorbimento della luce grazie all’aumentato numero di riflessioni della luce irradiata sulla superficie del wafer di silicio. Questa particolare texture non solo riduce la riflettività finale della superficie, ma crea anche “trappole di luce” all’interno della cella, aumentando così in modo significativo l’efficienza di conversione della cella stessa, anche a diversi angoli di incidenza (Fig.1). Rispetto ad una superficie piana, infatti, un wafer di silicio con struttura superficiale piramidale ha una maggiore probabilità che la componente riflessa dalla luce incidente agisca nuovamente sulla superficie del wafer anziché riflettersi in aria, consentendo l’assorbimento di più fotoni e fornendo dunque più coppie elettrone-lacuna.

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Analisi dei materiali ceramici con microscopia elettronica a scansione

I materiali ceramici presentano una serie di proprietà tra cui elevato punto di fusione, elevata durezza, ottima resistenza all’usura e resistenza all’ossidazione, e per questo sono ampiamente utilizzati in svariati settori come l’industria elettronica, automobilistica, tessile, chimica e aerospaziale. Le proprietà fisiche dei materiali ceramici dipendono in gran parte dalla loro microstruttura, che è possibile caratterizzare grazie all’osservazione al SEM.

I materiali ceramici sono una classe di materiali inorganici non metallici realizzati a partire da composti naturali o sintetici mediante formatura e sinterizzazione ad alta temperatura, e possono essere suddivisi in materiali ceramici generali e materiali ceramici speciali.

I materiali ceramici speciali possono essere a loro volta classificati o in base alla composizione chimica: ceramiche su base ossidi, nitruri, carburi, boruri, siliciuri, ecc.; oppure in base alle loro caratteristiche e applicazioni: ceramiche strutturali e ceramiche funzionali.

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High-Speed Arbitrary Frame Scanning: la libertà di scegliere

Come già sottolineato più volte nei nostri precedenti articoli e application notes (visita questa pagina per trovarli tutti: Femtonics), la tecnologia principe delle neuroscienze è la microscopia a 2 fotoni. Tale tecnica di microscopia consente di penetrare tessuti spessi sia in vitro che in vivo grazie all’utilizzo di laser ad ampia lunghezza d’onda. Pertanto, nel campo delle neuroscienze il microscopio a 2 fotoni viene comunemente utilizzato per osservare sezioni di tessuto cerebrale oppure direttamente il sistema nervoso dell’organismo vivente. Oltre a consentire l’accesso ai tessuti cerebrali più profondi, i laser dei microscopi a due fotoni hanno una fototossicità ridotta, pertanto compatibili con campioni vivi.

Tuttavia, nonostante l’efficienza dei microscopi a 2 fotoni è ragionevole attendersi che la visualizzazione di campioni tridimensionali sia caratterizzata da svariate difficoltà tecniche, soprattutto in vivo. Oltre alla marcatura a fluorescenza, al monitoraggio dei parametri vitali dell’animale, alle procedure di chirurgia o di anestesia necessarie, troviamo il problema dell’orientamento e della messa a fuoco del punto d’interesse. È infatti plausibile supporre che durante l’osservazione di campioni tridimensionali in vivo, la nostra struttura di interesse (es. assone) non sia posizionata nella direzione desiderata (ovvero quella del piano focale).

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Profondità di campo

La lavorazione dei fogli di alluminio nella produzione di lattine è un processo definito a basso costo che coinvolge volumi molto elevati. Nel nostro ultimo articolo scopri perché il controllo qualità con SEM e EDS è fondamentale per ottimizzare il processo produttivo e minimizzare gli sprechi di materia prima.

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nanolive live imaging

Dalle cellule staminali alla cartilagine

Le cellule staminali mesenchimali (MSC) si differenziano in vari tipi cellulari come osteoblasti, neuroni, condrociti, miociti e adipociti. I condrociti formano le cartilagini, essenziali per proteggere ossa e articolazioni. In vitro, le MSC possono differenziarsi in condrociti utilizzando specifici terreni di coltura. Il microscopio olotomografico 3D Cell Explorer di Nanolive SA permette di osservare il processo di condrogenesi senza marcatori fluorescenti,

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Come è fatto: lattine di alluminio

La lavorazione dei fogli di alluminio nella produzione di lattine è un processo definito a basso costo che coinvolge volumi molto elevati. Nel nostro ultimo articolo scopri perché il controllo qualità con SEM e EDS è fondamentale per ottimizzare il processo produttivo e minimizzare gli sprechi di materia prima.

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femtonics, motion correction, 2 fotoni, neuroscienze, organoidi

Mai più video mossi con la 3D Real-Time Motion Correction

Il FocusPinner di hashtag#FEMTO3DATLAS è una soluzione innovativa nel campo delle hashtag#neuroscienze per affrontare le sfide legate alle misurazioni in vivo. Questo microscopio a 2 fotoni utilizza la tecnologia Acousto-Optic per acquisire rapidamente regioni tridimensionali, superando gli ostacoli tecnici degli esperimenti in vivo. Il modulo hashtag#FocusPinner, basato su una correzione del movimento in tempo reale, risolve problemi legati ai movimenti del campione durante l’imaging. La tecnologia Acousto-Optic consente una correzione efficiente delle vibrazioni lungo tutti e 3 gli assi. La stabilizzazione si basa su un punto di riferimento selezionato dall’operatore, garantendo misurazioni precise.

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Analisi chimica con EDS: 5 errori da evitare

Puoi dire di non sbagliare mai utilizzando la tua hashtag#microanalisi? 🔬L’analisi hashtag#EDS può rivelare errori di rilevamento degli elementi dovuti a parametri non ottimali. 📊L’acquisizione di immagini per la morfologia potrebbe compromettere l’analisi chimica. Gli operatori del SEM devono bilanciare le condizioni per evitare errori di rilevazione o sottostima degli elementi. Leggi i 5 errori più comuni e dicci se ne riconosci qualcuno 👇
hashtag#SEM hashtag#EDX hashtag#MicoscopiaElettronica

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optogenetica, femtonics, microscopio a due fotoni, neuroscienze, organoidi

Optogenetica con Femtonics

Scoprire il contributo di ogni singolo neurone all’interno del sistema nervoso è il sogno di tutti i neuroscienziati. Districare i complessi circuiti neuronali rimane un’impresa titanica, ma l’avanzamento tecnologico ha consentito importanti passi avanti nell’analisi di questi network. Per esempio, la microscopia a 2 fotoni ha permesso la visualizzazione di grandi volumi cerebrali in vivo grazie all’impiego di laser a infrarosso (IR) caratterizzati da un elevato potere penetrante e ridotta fototossicità. Un’ulteriore evoluzione tecnologica che ha contribuito fortemente allo studio dei network neuronali è l’optogenetica, ovvero la combinazione di tecniche ottiche e genetiche allo scopo di stimolare e registrare attività neuronali. La sola osservazione dei neuroni nella maggior parte dei casi fornisce dati insufficienti, di conseguenza è necessaria la combinazione di strategie complementari per collegare le varie attività registrate e dimostrare il nesso causale tra esse.

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Uso degli standard per l’analisi EDS quantitativa

Dalle altezze relative dei picchi di uno spettro EDS è possibile ricavare informazioni di tipo quantitativo. Per poterlo fare è necessario correggere il valore dell’integrale di ciascun picco per tenere conto di diversi fattori che possono inficiare il calcolo, come ad esempio il valore del background o la parziale sovrapposizione di più picchi. Il software applica automaticamente gli opportuni algoritmi di correzione ed esegue un’analisi semi-quantitativa confrontando lo spettro ottenuto con un database di standard precaricato con i valori di fabbrica per l’analisi standardless (a 5 o 20 kV). Per migliorare la precisione del calcolo è possibile tuttavia utilizzare dei propri materiali standard di riferimento di cui sia nota l’esatta composizione chimica. I risultati migliori si hanno quando la composizione del campione e quella dello standard sono simili: in questo caso l’accuratezza della misura dipende solamente dalla catena di misura e dall’affidabilità delle concentrazioni dichiarate per lo standard. Se uno standard simile al campione non è disponibile, si impiegano standard “semplici” come elementi puri o ossidi. In questo caso l’interpretazione diventa meno precisa a causa dell’effetto matrice, che va quindi corretto applicando modelli matematici come il metodo ZAF (Z, numero atomico; A, coefficiente di assorbimento specifico; F, fluorescenza indotta).

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Two photons is megl che one…pensa tre!

Come ampiamente descritto nella nostra application note dedicata ai neuroni, la tecnologia principe nelle neuroscienze è la microscopia a 2 fotoni. Grazie al suo potere penetrante e alla ridotta fototossicità, questo sistema di imaging consente ai neuroscienziati di visualizzare in vivo morfologia e fisiologia di tessuti come la corteccia cerebrale. La possibilità di accedere a tessuti profondi e altamente scattering è dovuta all’impiego di laser caratterizzati da lunghezze d’onda ampie (dunque ridotta energia) che colpendo simultaneamente due volte (con 2 fotoni) il fluoroforo, generano un segnale fluorescente.

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Insetti e microscopia

Fastidiosi, spaventosi e disgustosi, ma anche utili, affascinanti e fondamentali: gli insetti sono organismi pressoché ubiquitari e giocano un ruolo essenziale in tutti gli ecosistemi terrestri. Di conseguenza il loro studio, precisamente entomologia, rappresenta un’importante branca della biologia. Dall’agricoltura alla salute umana, dal ruolo ecologico all’alimentazione, la conoscenza di questi organismi diventa indispensabile per lo sviluppo di nuove tecnologie, terapie e strategie future. Inoltre, svariati insetti sono stati e sono tutt’oggi utilizzati come organismi modello. Tra tutti, il celebre moscerino della frutta (Drosophila melanogaster) rappresenta uno dei più importanti organismi modello per lo studio della genetica e della biologia molecolare. 

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annullare campi magnetici, microscopia elettronica

Site Survey: a caccia dell’interferenza nascosta

I campi magnetici esterni e le vibrazioni possono spesso influire sulle prestazioni di un microscopio elettronico, riducendo la qualità e la risoluzione dell’immagine. I sopralluoghi prima dell’installazione sono fondamentali per scoprire qualsiasi potenziale fonte di interferenza e sono il primo passo per creare un ambiente stabile, ma richiedono attrezzature appositamente progettate per la misurazione e l’analisi dell’acustica, dei campi magnetici e delle vibrazioni nelle direzioni X, Y e Z.

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nanolive, live-cell imaging label-free

Nanolive è virale

Nanolive combina l’olotomografia con la fluorescenza per visualizzare strutture come i virus. L’implementazione di un sistema LED riduce i danni da irradiamento e la fototossicità. Un esempio mostra cellule umane infettate da un adenovirus con GFP, visualizzato attraverso la fluorescenza. Questa configurazione permette di seguire il fenotipo cellulare nel tempo senza alterare significativamente il campione.

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Dimmi che righe K, L, M hai e ti dirò che spettro sei

Chi si occupa di analisi mediante spettroscopia a raggi X a dispersione di energia (#EDS o #EDX), è abituato ad usare la denominazione K, L, M per identificare le righe spettrali caratteristiche degli elementi della tavola periodica. Ma da dove arriva questa denominazione? Come possiamo sfruttare gli spettri EDS acquisiti per riconoscere automaticamente un materiale?

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Aurox, confocale spinning disc, laser free

Aurox Unity: lo Spinning Disk Plug&Play

La microscopia a fluorescenza è una tecnica essenziale in tutti i campi della biologia moderna. I sistemi ottici a fluorescenza sono ormai presenti in tutti gli istituti e ospedali, trovando applicazione sia nella ricerca che nella diagnostica (Figura 1). Lo sviluppo tecnologico, informatico e molecolare ha portato alla creazione di microscopi con prestazioni sempre migliori arrivando addirittura a superare il limite ottico di risoluzione (200nm). Tuttavia, la crescente performance corrisponde ad un’inevitabilmente crescita della complessità degli strumenti e quindi del loro utilizzo. Di conseguenza, la vera sfida odierna non è più produrre microscopi dalle performance eccezionali, ma di combinare qualità d’immagine e facilità d’utilizzo.

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Preparazione dei campioni per Solder Bump Joint Failure Analysis

La failure analysis al microscopio elettronico sui microgiunti di saldatura nei dispositivi elettronici è fondamentale per garantire l’affidabilità dei dispositivi stessi. La Broad Ion Beam Milling con ioni Argon è la tecnica di preparazione del campione ideale, perché non introduce deformazioni o modifiche strutturali, garantendo una corretta valutazione del campione. Scopri i vantaggi del #BIBmilling e come ottenere il campione perfetto per le tue analisi al #SEM, #EDS ed #EBSD. #semiconduttori #semiconductors #microelettronica #electronicdevice #failureanalysis #solderbump #solderjoint #ionmill #SEMmill #ionpolishing

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Come orientarsi in un cervello

Gli esperimenti “in vivo” sono essenziali per lo studio del sistema nervoso, ma richiedono l’uso di animali modello. La microscopia a 2 fotoni è uno strumento di imaging molto utile per osservare i tessuti nervosi. La Green Light è un modulo LED che aiuta a trovare la zona d’interesse illuminando i vasi sanguigni in superficie, questo permette di posizionare l’obiettivo nel cervello e iniziare a penetrare il campione per visualizzare l’immagine a fluorescenza. La Green Light può anche essere utilizzata per memorizzare specifici pattern capillari e ritrovare la stessa regione corticale in esperimenti successivi
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Lo strano caso del biossido di Titanio: innocuo o pericoloso?

Il biossido di Titanio è un additivo ampiamente utilizzato in molti prodotti alimentari, cosmetici e farmaceutici, tra cui il dentifricio. Nel 2021, l’EFSA ha stabilito che il TiO2 non dovrebbe essere considerato sicuro come additivo alimentare a causa di possibili infiammazioni e neurotossicità. L’EMA ha bandito il TiO2 come additivo alimentare nell’UE dal 7 agosto 2022. Tuttavia, la FDA negli Stati Uniti e la Health Canada considerano il TiO2 sicuro come colorante e ingrediente dei prodotti per la protezione solare. Il TiO2 si presenta in due differenti gradi, pigmento e nanometrico e può entrare nell’organismo tramite inalazione, ingestione, iniezione ed esposizione cutanea. Nel dentifricio, dove viene utilizzato principalmente come colorante, la quantità di TiO2 usata è molto bassa e il rischio di tossicità è improbabile, ma è importante verificare la dimensione delle particelle presenti. Alcuni studi suggeriscono l’uso del microscopio elettronico ed eds per osservare le particelle presenti nella pasta del dentifricio.

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Live-Cell imaging e la produzione di piastrine

Quando ci feriamo è possibile che uno o più vasi sanguigni vengano danneggiati provocando una perdita di sangue. Per arrestare il sanguinamento, il nostro organismo attiva una serie di processi cellulari e biochimici per indurre la formazione di un coagulo emostatico in presenza del danno vascolare. Tale processo viene chiamato emostasi e tra i principali protagonisti troviamo le piastrine.

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Leghe di rame per la Stampa 3D (Additive Manufacturing)

Il rame costituisce una delle aree più promettenti della stampa 3D in metallo in diversi settori, dai motori elettrici ai dissipatori di calore. In precedenza, la stampa 3D con il rame rappresentava una vera e propria sfida, a causa della riflettività del metallo e dell’elevata conducibilità termica, ma i progressi nelle stampanti e nei materiali hanno ampiamente superato queste prime sfide.

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Un microscopio a due fotoni tra cuore e cervello

All’interno del nostro organismo, il cervello è l’organo che consuma più energia. Il nostro sistema nervoso centrale è costantemente rifornito di ossigeno e glucosio dall’apparato circolatorio, il quale irrora il nostro cervello attraverso una fitta rete di capillari. L’interruzione di tale rifornimento comporta severi danni al tessuto cerebrale sottolineando il ruolo fondamentale di questa “collaborazione”. L’attività neuronale e il flusso sanguigno sono dunque fortemente correlati, pertanto, lo studio del sistema nervoso non può prescindere da quello dell’apparato circolatorio.

In neuroscienze esistono numerose tecniche e tecnologie per lo studio del sistema nervoso e le sue popolazioni cellulari. Tra le più utilizzate troviamo la microscopia, nello specifico, la microscopia a 2 fotoni. I microscopi a 2 fotoni sono strumenti in grado di penetrare nei tessuti cerebrali senza danneggiarli, pertanto adatti anche all’imaging in vivo. Sfruttando ricombinazione genetica o marker a fluorescenza, questi strumenti permettono di visualizzare le cellule del sistema nervoso, ma anche del sangue, direttamente nei tessuti dell’organismo vivente.

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