Optical tweezers for synchrotron radiation probing of trapped biological and soft matter objects in aqueous environments

Analytical Chemistry

Volumn 83, Issue 12, 2011, Pages 4863-4870

  Santucci, Silvia C ^a,b   Cojoc, Dan ^b   Amenitsch, Heinz ^c   Marmiroli, Benedetta ^c   Sartori, Barbara ^c   Burghammer, Manfred ^a   Schoeder, Sebastian ^a,d   Dicola, Emanuela ^a   Reynolds, Michael ^a   Riekel, Christian ^a,d  

^a EUROPEAN SYNCHROTRON RADIATION FACILITY   (France)

^b LABORATORIO TASC   (Italy)

^c ERICH SCHMID INSTITUTE OF MATERIALS SCIENCE   (Austria)

^d SYNCHROTRON SOLEIL   (France)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

[110] DIRECTION; AQUEOUS ENVIRONMENT; FRAGILE OBJECTS; LONG RANGE ORDERS; LOW-ANGLE SCATTERING; MICRO BEAMS; MICRODIFFRACTIONS; OPTICAL FORCE; POLYSACCHARIDE MATRIX; PROTEIN CRYSTAL; PROTEIN CRYSTALLOGRAPHY; RESEARCH FIELDS; SINGLE OBJECT; SMALL ANGLE X-RAY SCATTERING; SOFT MATTER; STARCH GRANULES; STRUCTURAL ORDERS; X RAY BEAM;

CRYSTALS; GRANULATION; INSULIN; MICROMETERS; RADIATION DAMAGE; SCATTERING; STARCH; SYNCHROTRON RADIATION; SYNCHROTRONS; X RAY CRYSTALLOGRAPHY; X RAY SCATTERING;

OPTICAL TWEEZERS;

INSULIN; STARCH; WATER;

ARTICLE; CHEMISTRY; CRYSTALLIZATION; METABOLISM; METHODOLOGY; OPTICAL TWEEZERS; PARTICLE SIZE; POTATO; SMALL ANGLE SCATTERING; SYNCHROTRON; X RAY DIFFRACTION;

CRYSTALLIZATION; INSULIN; OPTICAL TWEEZERS; PARTICLE SIZE; SCATTERING, SMALL ANGLE; SOLANUM TUBEROSUM; STARCH; SYNCHROTRONS; WATER; X-RAY DIFFRACTION;

EID: 79959236545     PISSN: 00032700     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/ac200515x     Document Type: Article

References (45)

1. Ashkin, A.; Dziedzic, J. M.; Bjorkholm, J. E.; Chu, S. Opt. Lett. 1986, 11, 288-290
2. Ashkin, A.; Dziedzic, J. M. Appl. Phys. Lett. 1971, 19, 283-285
3. Ashkin, A. Phys. Rev. Lett. 1970, 24, 156-159
4. Moffitt, J. R.; Chemla, Y. R.; Smith, S. B.; Bustamante, C. Annu. Rev. Biochem. 2008, 77, 205-228
5. Ashkin, A. Optical trapping and manipulation of neutral particles using lasers; World Scientific Publishing Co. Pte. Ltd.: London, 2006.
6. Lang, M. J.; Block, S. M. Am. J. Phys. 2003, 71, 201-215
7. Cojoc, D.; Ferrari, E.; Garbin, V.; Di Fabrizio, E.; Amenitsch, H.; Rappolt, M.; Sartori, B.; Riekel, C.; Burghammer, M. Proceedings of the Conference on Optical Trapping and Optical Micromanipulation III, 2006, San Diego, CA, Proc. SPIE 6326, 63261M-6.
8. Cojoc, D.; Ferrari, E.; Garbin, V.; Di Fabrizio, E.; Amenitsch, H.; Rappolt, M.; Sartori, B.; Laggner, P.; Burghammer, M.; Riekel, C. Appl. Phys. Lett. 2007, 91, 234107
9. Cojoc, D.; Amenitsch, H.; Ferrari, E.; Santucci, S.; Sartori, B.; Rappolt, M.; Marmiroli, B.; Burghammer, M.; Riekel, C. Appl. Phys. Lett. 2010, 97, 244101
10. Mills, D. M., Ed. Third-generation hard X-ray synchrotron radiation sources: source properties, optics, and experimental techniques; Wiley-VCH: New York, 2002.
11. Wright, W. H.; Sonek, G. J.; Berns, M. W. Appl. Opt. 1994, 33, 1735-1748
12. Padgett, M.; Leach, J. In Structured Light and its Applications; Andrews, D. L., Ed.; Academic Press: Burlington, 2008; pp 139-168.
13. Grier, D. G. Nature 2003, 424, 810-816
14. Starodub, D.; Rez, P.; Hembree, G.; Howells, M.; Shapiro, D.; Chapman, H. N.; Fromme, P.; Schmidt, K.; Weierstall, U.; Doak, R. B.; Spence, J. C. H. J. Synchotron Rad. 2008, 15, 593-599
15. Seibert, M. M.; Ekeberg, T.; Maia, F. R.; Svenda, M.; Andreasson, J.; Jonsson, O.; Odic, D.; Iwan, B.; Rocker, A.; Westphal, D.; Hantke, M.; Deponte, D. P.; Barty, A.; Schulz, J.; Gumprecht, L.; Coppola, N.; Aquila, A.; Liang, M.; White, T. A.; Martin, A.; Caleman, C.; Stern, S.; Abergel, C.; Seltzer, V.; Claverie, J. M.; Bostedt, C.; Bozek, J. D.; Boutet, S.; Miahnahri, A. A.; Messerschmidt, M.; Krzywinski, J.; Williams, G.; Hodgson, K. O.; Bogan, M. J.; Hampton, C. Y.; Sierra, R. G.; Starodub, D.; Andersson, I.; Bajt, S.; Barthelmess, M.; Spence, J. C.; Fromme, P.; Weierstall, U.; Kirian, R.; Hunter, M.; Doak, R. B.; Marchesini, S.; Hau-Riege, S. P.; Frank, M.; Shoeman, R. L.; Lomb, L.; Epp, S. W.; Hartmann, R.; Rolles, D.; Rudenko, A.; Schmidt, C.; Foucar, L.; Kimmel, N.; Holl, P.; Rudek, B.; Erk, B.; Homke, A.; Reich, C.; Pietschner, D.; Weidenspointner, G.; Struder, L.; Hauser, G.; Gorke, H.; Ullrich, J.; Schlichting, I.; Herrmann, S.; Schaller, G.; Schopper, F.; Soltau, H.; Kuhnel, K. U.; Andritschke, R.; Schroter, C. D.; Krasniqi, F.; Bott, M.; Schorb, S.; Rupp, D.; Adolph, M.; Gorkhover, T.; Hirsemann, H.; Potdevin, G.; Graafsma, H.; Nilsson, B.; Chapman, H. N.; Hajdu, J. Nature 2011, 470, 78-81
16. Chapman, H. N.; Fromme, P.; Barty, A.; White, T. A.; Kirian, R. A.; Aquila, A.; Hunter, M. S.; Schulz, J.; Deponte, D. P.; Weierstall, U.; Doak, R. B.; Maia, F. R.; Martin, A. V.; Schlichting, I.; Lomb, L.; Coppola, N.; Shoeman, R. L.; Epp, S. W.; Hartmann, R.; Rolles, D.; Rudenko, A.; Foucar, L.; Kimmel, N.; Weidenspointner, G.; Holl, P.; Liang, M.; Barthelmess, M.; Caleman, C.; Boutet, S.; Bogan, M. J.; Krzywinski, J.; Bostedt, C.; Bajt, S.; Gumprecht, L.; Rudek, B.; Erk, B.; Schmidt, C.; Homke, A.; Reich, C.; Pietschner, D.; Struder, L.; Hauser, G.; Gorke, H.; Ullrich, J.; Herrmann, S.; Schaller, G.; Schopper, F.; Soltau, H.; Kuhnel, K. U.; Messerschmidt, M.; Bozek, J. D.; Hau-Riege, S. P.; Frank, M.; Hampton, C. Y.; Sierra, R. G.; Starodub, D.; Williams, G. J.; Hajdu, J.; Timneanu, N.; Seibert, M. M.; Andreasson, J.; Rocker, A.; Jonsson, O.; Svenda, M.; Stern, S.; Nass, K.; Andritschke, R.; Schroter, C. D.; Krasniqi, F.; Bott, M.; Schmidt, K. E.; Wang, X.; Grotjohann, I.; Holton, J. M.; Barends, T. R.; Neutze, R.; Marchesini, S.; Fromme, R.; Schorb, S.; Rupp, D.; Adolph, M.; Gorkhover, T.; Andersson, I.; Hirsemann, H.; Potdevin, G.; Graafsma, H.; Nilsson, B.; Spence, J. C. Nature 2011, 470, 73-77
17. Buléon, A.; Colonna, P.; Planchot, V.; Ball, S. Int. J. Biol. Macromol. 1998, 23, 85-112
18. Dodson, G.; Steiner, D. Curr. Opin. Struct. Biol. 1998, 8, 189-194
19. Eriksson, E.; Sott, K.; Lundqvist, F.; Sveningsson, M.; Scrimgeour, J.; Hanstorp, D.; Goksor, M.; Graneli, A. Lab Chip 2010, 10, 617-625
20. Bancel, P. A.; Cajipe, V. B.; Rodier, F.; Witz, J. J. Cryst. Growth 1998, 191, 537-544
21. Riekel, C.; Burghammer, M.; Davies, R.; Gebhardt, R.; Popov, D. In Applications of Synchrotron Light to Scattering and Diffraction in Materials; Ezquerra, T. A.; Garcia-Gutierrez, M.; Nogales, A.; Gomez, M., Eds.; Springer: Heidelberg, 2009; Vol. 776, pp 91-104.
22. Neuman, K. C.; Chadd, E. H.; Liou, G. F.; Bergman, K.; Block, S. M. Biophys. J. 1999, 77, 2856-2863
23. Leonardo, R. D.; Ianni, F.; Ruocco, G. Opt. Expr. 2007, 15, 1913-1922
24. DiFabrizio, E.; Cojoc, D.; Emiliani, V.; Cabrini, S.; Coppey-Moisan, M.; Ferrari, E.; Garbin, V. Microsc. Res. Tech. 2004, 65, 252-262
25. Kirkpatrick, P.; Baez, A. V. J. Opt. Soc. Am. 1948, 38, 766-733
26. Labiche, J. C.; Mathon, O.; Pascarelli, S.; Newton, M. A.; Ferre, G. G.; Curfs, C.; Vaughan, G.; Homs, A. Rev. Sci. Instrum. 2007, 78, 091301
27. Hammersley, A. www.esrf.eu/computing/scientific/FIT2D/; ESRF: Grenoble, 2011.
28. Waigh, T. A.; Perry, P.; Riekel, C.; Gidley, M. J.; Donald, A. M. Macromolecules 1998, 31, 7980-7984
29. Chanzy, H.; Putaux, J. L.; Dupeyre, D.; Davies, R.; Burghammer, M.; Montanari, S.; Riekel, C. J. Struct. Biol. 2006, 154, 100-110
30. Riekel, C.; Burghammer, M.; Davies, R. J.; Cola, E. D.; König, C.; Lemke, H. T.; Putaux, J.-L.; Schöder, S. J. Synchrotron Radiat. 2010, 17, 743-750
31. Nanao, M. H.; Sheldrick, G. M.; Ravelli, R. B. G. Acta Crystallogr., Sect. D: Biol. Crystallogr. 2005, 61, 1227-1237
32. Meents, A.; Dittrich, B.; Gutmann, S. J. Synchrotron Rad. 2009, 16, 183-190
33. Meents, A.; Gutmann, S.; Wagner, A.; Schulze-Briese, C. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2010, 107, 1094-1099
34. Riekel, C.; Burghammer, M.; Schertler, G. Curr. Opin. Struct. Biol. 2005, 15, 556-562
35. Bowler, M. W.; Guijarro, M.; Petitdemange, S.; Baker, I.; Svensson, O.; Burghammer, M.; Mueller-Dieckmann, C.; Gordon, E. J.; Flot, D.; McSweeney, S. M.; Leonard, G. A. Acta Crystallogr., Sect. D: Biol. Crystallogr. 2010, D66, 855-864
36. Dodson, E. J.; Dodson, G. G.; Lewitova, A.; Sabesan, M. J. Mol. Biol. 1978, 125, 387-396
37. Badger, J.; Caspar, D. L. D. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1990, 88, 622-626
38. Ewald, P. P. Acta Crystallogr., Sect. A: Found. Crystallogr. 1969, A25, 103-108
39. Crocker, J. C.; Grier, D. G. J. Colloid Interface Sci. 1996, 179, 298-310
40. Schulze-Briese, C.; Wagner, A.; Tomizaki, T.; Oetiker, M. J. Synchotron Rad. 2005, 12, 261-267
41. Cornaby, S.; Szebenyi, D. M.; Smilgies, D. M.; Schuller, D. J.; Gillilan, R.; Hao, Q.; Bilderback, D. H. Acta Crystallogr., Sect. D: Biol. Crystallogr. 2010, 66, 2-11
42. Henderson, R. Proc. R. Soc. B 1990, 241, 6-8
43. Ravelli, R.; Garman, E. F. Curr. Opin. Struct. Biol. 2006, 16, 624-629
44. Garman, E. F.; Nave, C. J. Synchrotron Radiat. 2009, 16, 129-132
45. Voldman, J. In BioMEMS and Biomedical Nanotechnology; Ferrari, M., Ed.; Springer: New York, 2007; Vol. II, pp 159-186.