scholarly journals Ανάπτυξη και συνδυασμός μεθόδων περίθλασης ακτίνων-Χ και ηλεκτρονίων για το δομικό χαρακτηρισμό νανοκρυσταλλικών υλικών

2018 ◽  
Author(s):  
Φωτεινή Καραβασίλη
Keyword(s):  
Electron Diffraction ◽  
Single Crystal ◽  
Protein Data Bank ◽  
Powder Diffraction ◽  
Data Bank ◽  
Diffraction Tomography ◽  
Single Crystal Diffraction ◽  
X Ray ◽  
Precession Electron Diffraction

Η παρούσα Διδακτορική Διατριβή αφορά στην ανάπτυξη και εφαρμογή καινοτόμων μεθοδολογιών για τον δομικό χαρακτηρισμό υλικών εστιάζοντας σε πρωτεΐνες φαρμακευτικού ενδιαφέροντος. Συγκεκριμένα, πραγματοποιήθηκε μελέτη του πολυμορφισμού της ινσουλίνης και επίλυση της δομής πολυμόρφων της μέσω κρυσταλλογραφίας ακτίνων-Χ. Για το σκοπό αυτό πραγματοποιήθηκαν πολυάριθμα πειράματα κρυστάλλωσης της ινσουλίνης υπό διαφορετικές συνθήκες (pH, οργανικοί προσδέτες). Επιπλέον πραγματοποιήθηκε μελέτη της επίδρασης του οξειδωτικού στρες στη δομή της ανθρώπινης ινσουλίνης (Κεφάλαια 2 και 7), για τη μελέτη της οποίας καταστευάσθηκε εκ νέου σύστημα ελεγχόμενης παραγωγής ελεύθερων ριζών. Η τελευταία μελέτη πραγματοποιήθηκε σε συνεργασία με την ομάδα Βιοχημείας του Τομέα Γενετικής, Βιολογίας Κυττάρου & Ανάπτυξης, του Τμήματος Βιολογίας του Πανεπιστημίου Πατρών. Οι κρύσταλλοι ινσουλίνης που προέκυψαν είτε μεταβάλλοντας τις συνθήκες κρυστάλλωσης είτε λόγω του οξειδωτικού στρες, μελετήθηκαν μέσω της περίθλασης ακτίνων-Χ αρχικά με τη χρήση εργαστηριακού περιθλασίμετρου και στη συνέχεια στο Ευρωπαϊκό σύγχροτρον, ESRF, της Γαλλίας. Η βασική τεχνική που ακολουθήθηκε για τα πειράματα κρυσταλλογραφίας ήταν η περίθλαση ακτίνων-Χ από πολυκρυσταλλικά δείγματα (X-Ray Powder Diffraction-XRPD), η οποία τα τελευταία χρόνια έχει αναδειχθεί σε ένα σημαντικό εργαλείο χαρακτηρισμού των πρωτεϊνικών πολυκρυσταλλικών ιζημάτων. Παράλληλα διεξήχθησαν και κάποια πειράματα περίθλασης ακτίνων-Χ από μονοκρυσταλλικά δείγματα (Single crystal diffraction) ώστε να εξαχθούν περαιτέρω πληροφορίες χρησιμοποιώντας συνδυαστικά τις δυο τεχνικές.Από τη μελέτη συγκρυστάλλωσης της ινσουλίνης με τους οργανικούς προσδέτες, προσδιορίστηκαν εκτενώς τα κρυσταλλογραφικά χαρακτηριστικά των πολυμόρφων που προέκυψαν, ενώ εξήχθησαν σημαντικά συμπεράσματα για τις διαμορφώσεις που λαμβάνει η ινσουλίνη παρουσία αυτών, καθώς και η φαρμακευτική σημασία τους. Ανάμεσα στα πολύμορφα που εντοπίσθηκαν, ταυτοποιήθηκαν δυο νέα πολύμορφα ινσουλίνης που χαρακτηρίζονται κρυσταλλογραφικά από πλεγματικές σταθερές που δεν έχουν καταχωρηθεί στην παγκόσμια τράπεζα πρωτεϊνικών δομών (Protein Data Bank) όπου και καταθέσαμε τις ακριβείς συντεταγμένες των πρωτεϊνικών δομών όπως προέκυψαν πειραματικά.Για την εκπόνηση της μελέτης της επίδρασης του οξειδωτικού στρες στην δομή της ινσουλίνης, πραγματοποιήθηκε μελέτη και κατασκευή ενός καινοτόμου συστήματος επιτυχούς παραγωγής ελεύθερων ριζών με ελεγχόμενο ρυθμό, το οποίο μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη μελέτη της επίδρασης συγκεκριμένων ριζών σε ποικίλα πρωτεϊνικά συστήματα. Η ανάγκη αυτή προέκυψε καθώς το μοναδικό τεχνητό διαθέσιμο σύστημα παραγωγής ριζών (σύστημα Fenton) περιέχει παρεμβάλλοντα οξειδωτικά ή αντιοξειδωτικά συστατικά με αποτέλεσμα να μην επιτρέπει εξειδικευμένα την παραγωγή ελευθέρων ριζών και τη μελέτη της επίδρασής τους. Συγκεκριμένα από τη μελέτη στην ινσουλίνη, εντοπίσθηκαν κάποια από τα αμινοξέα που επηρεάζονται από τη ρίζα υδροξυλίου και ο βαθμός οξείδωσής τους συναρτήσει του χρόνου έκθεσης μέσω τεχνικών φωτομετρίας, ενώ επιπλέον η ινσουλίνη εξετάσθηκε μέσω της κρυσταλλογραφίας ακτίνων-Χ για τον εντοπισμό ενδεχόμενων αλλοιώσεων που προκαλούνται στη στερεοδιαμόρφωσή της. Ο εντοπισμός των αμινοξέων που επηρεάζονται μέγιστα από τη ρίζα υδροξυλίου αποτελεί σημαντικό εύρημα καθώς αντικατάσταση (μέσω μετάλλαξης ή χημικής σύνθεσης) των ευπρόσβλητων αμινοξέων, θα μπορούσε να προστατεύσει την ινσουλίνη, καθιστώντας τη λειτουργική ακόμα και υπό συνθήκες οξειδωτικού στρες. Τέλος, στα πλαίσια του δομικού χαρακτηρισμού υλικών, πραγματοποιήθηκαν πολυάριθμα πειράματα περίθλασης ηλεκτρονίων με τη χρήση ηλεκτρονικού μικροσκοπίου διελεύσεως και την τεχνική της ηλεκτρονικής τομογραφίας (Manual Diffraction Tomography, MDT) σε υλικά υψηλού ερευνητικού ενδιαφέροντος λόγω των υπεραγώγιμων ιδιοτήτων τους, σε ορυκτά λιθίου τα οποία παρουσιάζουν ιδιαίτερο γεωχημικό ενδιαφέρον καθώς και σε δείγματα αρχαιολογικής σημασίας. Η τεχνική της μετάπτωσης ηλεκτρονικής δέσμης (Precession Electron Diffraction, PED) η οποία χρησιμοποιήθηκε συνδυαστικά με την ηλεκτρονική τομογραφία, μείωσε δραστικά το φαινόμενο της δυναμικής σκέδασης (ιδιαίτερα έντονο κατά την περίθλαση ηλεκτρονίων) επιτρέποντας τη σαφή καταγραφή ανακλάσεων στον τρισδιάστατο αντίστροφο χώρο και την εξαγωγή δομικής πληροφορίας με μεγάλη ακρίβεια.

Electron diffraction tomography and X-ray powder diffraction on photoredox catalyst PDI

CrystEngComm ◽  
2019 ◽  
Vol 21 (15) ◽  
pp. 2571-2575
Author(s):  
Alexander Bodach ◽  
Haishuang Zhao ◽  
Nai-Wei Liu ◽  
Edith Alig ◽  
Georg Manolikakes ◽  
...  
Keyword(s):  
Crystal Structure ◽  
Electron Diffraction ◽  
Powder Diffraction ◽  
Diffraction Tomography ◽  
X Ray

The crystal structure of photoredox catalyst PDI-iPr was determined by a combination of electron diffraction tomography and XRPD.

scholarly journals Analysis of Sr3-xCa1+xMn2CoO9 combining electron, X-ray and neutron diffraction

2014 ◽  
Vol 70 (a1) ◽  
pp. C929-C929
Author(s):  
Philippe Boullay ◽  
Olivier Pérez ◽  
Bernard Raveau ◽  
Seikh Motin ◽  
Caignaert Vincent
Keyword(s):  
Electron Diffraction ◽  
Neutron Diffraction ◽  
Powder Diffraction ◽  
Diffraction Data ◽  
Structural Model ◽  
X Ray ◽  
Cell Parameters ◽  
Precession Electron Diffraction ◽  
Different Temperatures ◽  
Scattering Lengths

The AxBX3 hexagonal perovskite-type compounds exhibit interesting magnetic properties such as complex magnetism or random spin chain magnetism[1,2]. Their structures are built up from infinite [BO3] chains consisting of alternating octahedral and trigonal prismatic units, separated by A infinite chains. Sr3-xCa1+xMn2CoO9 are belonging to this family of materials. X-ray powder diffraction patterns are collected for different Sr3-xCa1+xMn2CoO9 samples with different x values. Pattern matching analysis with the SG P-3 and the following cell parameters a=b=9.490(1)Å c=3xc'=3x2.57=7.732(1)Å reveals problematic groups of reflections; these reflections are shifted from one pattern to another one and, moreover, have positions preventing their indexation. Owing to the lack of spatial resolution and peaks overlapping in the powder data, the understanding of the present problem is quite impossible. Electron Diffraction Tomography (EDT) combined with Precession Electron Diffraction (PED) has been used for exploring the reciprocal space of the Sr3-xCa1+xMn2CoO9, x=0 sample. The slight deviations observed from the rational 1/3 c'* value is in agreement with the existence of aperiodicities. The structure of this family of materials has been then described using the super space formalism as a composite structure. The structural model is determined from the PED data integrated with PETS[2]; the first and second sublattices are referring to (Mn,Co)O3 and (Ca,Sr) structural parts respectively. This model is confirmed by the refinement of the X-ray powder diffraction data. Powder neutron diffraction data were then collected at PSI for different temperatures and different Sr3-xCa1+xMn2CoO9 samples. Using the previously refined model, a Co/Mn ordering is revealed thanks to the neutron scattering lengths of these two elements (see fig1). Finally, the treatment of the antiferromagnetic behavior observed bellow 25K is performed in the 4d approach using Jana2006[3].

Préparation, Identification et Radiocristallographie d'un Hétérocycle Cétonique à Intérêt Médicinal: l'Isopropyl-3, phényl-2, diaza-1,3, one-5 bicyclo [3,3,0] octène-1

1990 ◽  
Vol 5 (1) ◽  
pp. 48-49
Author(s):  
Par Mme C. Caranoni ◽  
M.J.P. Reboul ◽  
Melle C. Soula
Keyword(s):  
Chemical Analysis ◽  
Single Crystal ◽  
Powder Diffraction ◽  
Diffraction Data ◽  
Monoclinic Space Group ◽  
Powder Diffraction Data ◽  
Single Crystal Diffraction ◽  
X Ray ◽  
Cell Parameters ◽  
Better Than

AbstractThe heterocycle of a functionalized 2-imidazoline, C15N2OH18, was obtained by reaction when 2-bromo, 2-alkenoïc ketone was allowed to react with a monosubstituted benzamidine. The compound presents a R*R* configuration. X-ray powder diffraction data have been obtained from single multifaceted brown crystals prepared at 273 K in benzene with triethylamine as catalyst. Chemical analysis gives a purity better than 99%. This compound crystallizes in the monoclinic space group P21/c [14]. The cell parameters were determined by employing single-crystal diffraction methods (Bragg and precession patterns) and were refined from accurate powder diffractometer data recorded at T = 293 (1) K.

scholarly journals Synergy between transmission electron microscopy and powder diffraction: application to modulated structures

2015 ◽  
Vol 71 (2) ◽  
pp. 127-143 ◽  
Author(s):  
Dmitry Batuk ◽  
Maria Batuk ◽  
Artem M. Abakumov ◽  
Joke Hadermann
Keyword(s):  
Crystal Structure ◽  
Electron Microscopy ◽  
Transmission Electron Microscopy ◽  
Electron Diffraction ◽  
Single Crystal ◽  
Powder Diffraction ◽  
Structure Refinement ◽  
Spectroscopic Techniques ◽  
X Ray ◽  
Transmission Electron

The crystal structure solution of modulated compounds is often very challenging, even using the well established methodology of single-crystal X-ray crystallography. This task becomes even more difficult for materials that cannot be prepared in a single-crystal form, so that only polycrystalline powders are available. This paper illustrates that the combined application of transmission electron microscopy (TEM) and powder diffraction is a possible solution to the problem. Using examples of anion-deficient perovskites modulated by periodic crystallographic shear planes, it is demonstrated what kind of local structural information can be obtained using various TEM techniques and how this information can be implemented in the crystal structure refinement against the powder diffraction data. The following TEM methods are discussed: electron diffraction (selected area electron diffraction, precession electron diffraction), imaging (conventional high-resolution TEM imaging, high-angle annular dark-field and annular bright-field scanning transmission electron microscopy) and state-of-the-art spectroscopic techniques (atomic resolution mapping using energy-dispersive X-ray analysis and electron energy loss spectroscopy).

Sign in / Sign up

Export Citation Format

Share Document