Strumento per cristallografia polimerica ad alta pressione
2023-09-17 10:00Il design più utilizzato per le batterie ad alta tensione è l'unità a incudine diamantata. Oggi, i Dac sono disponibili in una varietà di forme e dimensioni e possono essere facilmente adattati a diverse tecniche sperimentali come spettroscopica (IR, fluorescenza, Raman),raggi Xmisurazioni magnetiche o elettriche [62]. La versione più popolare di questo dispositivo compatto (circa 4,0 × 3,2 × 1,9 cm), produce pressioni fino a 10 GPa e può essere integrata facilmente in una configurazione di diffrattometro standard. I componenti di base di un DAC sono mostrati nella Figura 3. I diamanti utilizzati nei Dac sono tipicamente cristalli singoli di qualità gemma con un peso in carati compreso tra 1/8 e 1. Sono tagliati e lucidati lungo determinati piani di cristallo per una brillantezza brillante. La base della punta è solitamente piatta, ma sono disponibili anche altri design come bobine smussate e toroidali. [63,64] Affinché il cristallo possa essere trattenuto da una batteria di diamante ad alta tensione, viene posizionato in una camera per campioni dove viene praticato un foro in una rondella metallica tra l'incudine del diamante. La pressione viene applicata alla piastra di supporto serrando la vite, che viene trasferito al piccolo cristallo attraverso l'incudine e il mezzo di pressione statica. Nei moderni Dac, a seconda dell'applicazione, il supporto è costituito principalmente da acciaio, tungsteno, titanio o leghe metalliche.
La pressione all'interno di un DAC viene solitamente misurata posizionando un piccolo pezzo di calibratore (come un rubino) nella camera e misurando lo spostamento dipendente dalla pressione della sua banda fluorescente. Nonostante la struttura relativamente semplice dei Dac, il loro utilizzo nella ricerca bicristallografica richiede il superamento di numerosi ostacoli. Innanzitutto, è importante ricordare che non esiste una strategia valida per tutti per misurare tutti i cristalli macromolecolari; Tuttavia, è possibile determinare un flusso di lavoro generale per un esperimento HPMX (Figura 4).
Inoltre, da un punto di vista sperimentale, ci sono molti fattori da considerare quando si pianificano le misurazioni HPMX. La prima sfida, soprattutto nelle misurazioni a bassa pressione e su cristallo singolo, è prevenire il movimento dei cristalli. Poiché il DAC ruota durante la misurazione, è importante fissare il cristallo prima della raccolta dei dati. Ciò può essere ottenuto aggiungendo un'alta concentrazione (20-30%) di MPD o PEG[66] alle acque madri o inserendo un materiale a basso assorbimento all'interno del DAC. Anche il gruppo spaziale dei cristalli e il suo orientamento all'interno della cellula sono fondamentali per il successo della misurazione. Un altro fattore che influenza in modo significativo i risultati HPMX è il mezzo di pressione. Sebbenecristallinol'acqua madre è una selezione naturale, durante il caricamento del campione possono verificarsi due effetti.
Sebbene gli esperimenti HPMX possano essere facilmente eseguiti utilizzando Dac e diffrattometri interni, il centro di sincrotrone facilita in modo significativo HPMX consentendo lunghezze d'onda sintonizzabili e dimensioni sintonizzabili del fascio. Esistono molte linee di luce di sincrotrone che consentono l'installazione di DAC, ma solo poche sono adatte per misurazioni ad alta pressione di campioni biologici. La limitazione principale è il peso della batteria del DAC. Lo standarddiffrattometroe altre unità di posizionamento sono dotate di motori molto precisi per regolare la posizione del campione. Questo tipo di motore non è progettato per gestire carichi pesanti. Un'altra difficoltà è lo spazio disponibile nell'ambiente campione. Il DAC, anche nella sua versione più piccola, è molto più grande del portacampioni utilizzato per gli esperimenti di cristallografia di routine. Tuttavia, alcune linee di luce superano questo problema installando un diffrattometro modulare [72] o rimuovendo gli attacchi attorno al campione. Il DAC può essere montato su uno standardgoniometrotesta o un dispositivo appositamente sviluppato (Figura 5).
La disponibilità di una nuova generazione di sorgenti di sincrotrone consente cambiamenti nei metodi sperimentali consentendo diverse strategie di raccolta dati. Utilizzando un raggio più piccolo è possibile raccogliere i datipiù cristallicaricato nel DAC contemporaneamente.