Scattering/Diffraction

Methods based on scattering and diffraction utilize the radiation that changes direction when interacting with the object. This typically provides information on length scales smaller than what can be directly imaged. In small angle X-ray scattering, samples are analyzed to obtain information about sizes, shapes and orientations of internal structures. The analyzed features are mostly in the size range 1-200 nm. For structures down to the atomic scale, X-ray diffraction is a very powerful technique to analyze crystalline samples. For example, the atomic structures of entire proteins can be resolved.

Excillum-scattering-diffraction-image

小角X線散乱法 (SAXS)

小角X線散乱法は、1nm〜200nmの範囲の材料の構造を研究するために使用されます。研究される典型的な材料には、ポリマー、金属、コロイド、液晶および生物学的サンプル、例えば、タンパク質が含まれます。決定される情報は、粒度、形状、分布および配向、多孔度、表面の特徴および内部構造に関するものです。

SAXSサンプルは非常にわずかな準備しか必要とせず、バルク材料を代表する結果が得られます。散乱信号は、典型的には、6°未満の回折角で記録され、サンプルは、検出器から遠方に配置されます。したがって、測定される散乱信号は非常に弱くなります。この理由から、SAXS測定は、MetalJetのような高輝度X線源の使用が有利となります。弱い散乱効果を、より強く、より視認性を高め、より容易に研究ができるようになるのです。

Examples

In-Lab SEC-SAXS for Structual Investigation of Protein Samples

  • SAXS can be used to investigate biological macromolecules especially in monodisperse solutions.

    Xenocs BioXolver equipped with MetalJet

  • However liquid bio-solutions involve structurally different molecules and complexes in dynamic equilibria.
  • SEC – Size Exclusion Chromatography has evolved as a technique to mitigate this by separating the molecules in time.
  • However this limits the measurements time window which put huge
    requirements on the X-ray source.
  • With MetalJet source in the Xenocs BioXolver system it is possible to
    perform protein in-lab SEC-SAXS even for very diluted solutions containing
    less than 1 mg of sample.

   

Application note kindly provided by Application Scientist at Xenocs SAS using a BioXolver equipped with Metaljet X-ray source.
You find the Appl. note in full here.
Bucciarelli, S. et al. Size-exclusion chromatography small-angle X-ray scattering (SEC-SAXS) of water soluble proteins on a laboratory instrument, J. Appl. Crystallogr. 2018.

 

繊維

Bruker AXSのアプリケーション科学者は、ラットテール腱からの非常に細い繊維の一連のSAXS散乱プロットを記録するためにMetalJet(70Wで200W)を備えたNANOSTAR装置を使用しました。最先端の密封されたマイクロフォーカスチューブと比較して、50倍以上の強度ゲインを提供します。

 

生物学の(BioSAXS)

南洋理工大学のA * STAR、ルイビル大学、ロザリンド・フランクリン医科学大学、慶煕大学の研究者は、ミトコンドリアカルシウムイオン輸送の重要な調節因子であるBcl-xLタンパク質の研究にMetalJet搭載のSAXS装置を使用しました。タンパク質を弱い中性洗剤で処理し、2つの単量体間のヘリックスα6-α8の三次元ドメイン交換(3DDS)から生じる二量体の形成の間に、研究が行われました。

Sci. Rep. 5, 10609 (2015), S. Rajan, M. Choi, Q. T. Nguyen, H. Ye, W. Liu, H. T. Toh, C. B. Kang, N. Kamariah, C. Li, H. Huang, C. White, K. Baek, G. Grüber, H. S. Yoon.

 

金属とコロイド

スロバキア科学アカデミーおよびSTUナノ診断センターの研究者は、フレキシブルなマイラー箔上に成膜したコロイド状金ナノ粒子の単層に基づいたひずみゲージのその場試験を行いました。これらのテストはSAXSによってモニターされ、高輝度のMetalJetは、10秒の時間分解能で非常に高速なデータ収集を可能にしました。

Sensors and Actuators A: Physical, 2016, 247, 87-95, K. Vegso, M. Jergel, P. Siffalovic, M. Kotlar, Y. Halahovetsa, M. Hodasa, M. Pellettaa, E. Majkovaa

 

ポリマー

ポリマーの研究は、シェフィールド大学のソフトマター分析研究所(SMALL)の重点領域の1つです。2016年に2百万ポンドのインフラ投資を実施し、ガリウムメタルジェットX線源を備えた新しいSAXSシステムの購入後、最初に新たに発表されたのは、スチレンとN-フェニルマレイミドの共重合研究でした。

Macromolecules, 2016, 49 (18), 6731–6742, P. Yang, O. O. Mykhaylyk, E. R. Jones, S. P. Armes.

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