Rashida Akter;Hyuck Jin Lee;Toeun Kim;Jin Woo Choi;Hongki Kim
Analytical Science and Technology
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v.37
no.4
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pp.201-210
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2024
Surface-enhanced Raman scattering (SERS) has emerged as a powerful technique for detecting and analyzing chemical and biological molecules at ultra-low concentrations. The effectiveness of SERS largely depends on structures with sub-10 nm gaps, prompting the proposal of various nanostructures as efficient SERS-active platforms. Among these, single-crystalline gold nanowires (AuNWs) are particularly promising due to their large dielectric constants, well-defined geometries, atomically smooth surfaces, and surface plasmon resonance across the visible spectrum, which produce strong SERS enhancements. This review comprehensively explores the synthesis, functionalization, and application of Au NWs in SERS. We discuss various methods for synthesizing AuNWs, including the vapor transport method, which influences their morphological and optical properties. We also review practical applications in chemical and biosensing, showcasing the adaptability of Au NWs-based SERS platforms in detecting a range of analytes, from environmental pollutants to biological markers. The review concludes with a discussion on future perspectives that aim to enhance sensor performance and broaden application domains, highlighting the potential of these sensors to revolutionize diagnostics and environmental monitoring. This review underscores the transformative impact of AuNW-based SERS sensors in analytical chemistry, environmental science, and biomedical diagnostics, paving the way for next-generation sensing technologies.
Magnetic resonance imaging(MRI) has become an important technique for examining changes in human brain structure with neurological disorders. Brain development is a very complex process, and is affected by neurogenesiss and genetic programs. As age increases, structures of the brain change, which can contribute to the formation of brain diseases. Among the various factors, Gender is one of the greatest influential factors that affect the development of a healthy brain. The images were analyzed through various programs found in FSL such as SIENAX, FIRST, and Vertex analysis. Our results show that significant gender-related differences in subcortical areas were observed at the particular age group. The magnitude of these differences between gender and volume varied depending on the area investigated. In this study, we used more advanced 3T MRI for the structural analysis of subcortical structures between each gender. In addition, Vertex Analysis was used to visualize the volumetric differences in subcortical structures between each gender. This study is limited to groups in their 70s, therefore, further studies are needed for wider age groups.
Purpose: There have been some efforts to diagnose intracranial aneurysm through a non-invasive method using MRA, although the process may be difficult when the lesion is less than 3mm. The present study prospectively compares the results of high resolution, fast speed slice interpolation MRA and DSA thereby examing the potentiality of primary non-invasive screening test. Materials and Methods: A total of 26 cerebral aneurysm lesions from 14 patients with subarachnoid hemorrhage from ruptured aneurysm (RA) and 5 patients with unruptured aneurysm(UA). In all subjects, MRA was taken to confirm the vessel of origin, definition of aneurysm neck and the relationship of the aneurysm to nearby small vessels, and the results were compared with the results of DSA. The images were obtained with 1.5T superconductive machine (Vision, Siemens, Erlangen, Germany) on 4 slabs of MRA using slice interpolation. The settings include TR/TE/FA=30/6.4/25, matrix $160{\times}512$, FOV $150{\times}200$, 7minutes 42 seconds of scan time, effective thickness of 0.7 mm and an entire thickness of 102. 2mm. The images included structures from foramen magnum to A3 portion of anterior cerebral artery. MIP was used for the image analysis, and multiplanar reconstruction (MPR) technique was used in cases of intracranial aneurysm. Results: A total of 26 intracranial aneurysm lesions from 19 patients with 2 patients having 3 lesion, 3 patients having 2 lesions and the rest of 14 patients having 1 lesion each were examined. Among those, 14 were RA and 12 were UA. Eight lesions were less than 2mm in size, 9 lesions were 3-5mm, 7 were 6-9mm and 2 were larger than IOmm. On initial exams, 25 out of 26 aneurysm lesions were detected in either MRA or DSA showing 96% sensitivity. Specificity cannot be estimated since there was no true negative of false positive findings. When MRA and MPR were used concurrently for the confirmation of size and shape, the results were equivalent to those of DSA, while in the confirmation of aneurysm neck and parent vessels, the concurrent use of MRA and MPR was far superior to the sole use of either MRA or DSA. Conclusion: High resolution MRA using slice interpolation technique showed equal results as those of DSA for the detection of intracranial aneurysm, and may be used as a primary non-invasive screening test in the future.
Bo-Young Choe;Sei-Kwon Kang;Myoung-Ja Chu;Hyun-Man Baik;Euy-Neyng Kim
Investigative Magnetic Resonance Imaging
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v.5
no.2
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pp.138-148
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2001
Purpose : Within a clinically acceptable time frame, we obtained the high resolution MR images of the human brain, knee, foot and wrist from 3T whole-body MRI system which was equipped with the world first 37 active shield magnet. Materials and Methods : Spin echo (SE) and Fast Spin Echo (FSE) images were obtained from the human brain, knee, foot and wrist of normal subjects using a homemade birdcage and transverse electromagnetic (TEM) resonators operating in quadrature and tuned to 128 MHz. For acquisition of MR images of knee, foot and wrist, we employed a homemade saddle shaped RF coil. Topical common acquisition parameters were as follows: matrix=$512{\times}512$, field of view (FOV) =20 cm, slice thickness = 3 mm, number of excitations (NEX)=1. For T1-weighted MR images, we used TR = 500 ms, TE = 10 or 17.4 ms. For T2-weighted MR images, we used TR=4000 ms, TE = 108 ms. Results : Signal to noise ratio (SNR) of 3T system was measured 2.7 times greater than that of prevalent 1.5T system. MR images obtained from 3T system revealed numerous small venous structures throughout the image plane and provided reasonable delineation between gray and white matter. Conclusion The present results demonstrate that the MR images from 3T system could provide better diagnostic quali\ulcorner of resolution and sensitivity than those of 1.5T system. The elevated SNR observed in the 3T high field magnetic resonance imaging can be utilized to acquire images with a level of resolution approaching the microscopic structural level under in vivo conditions. These images represent a significant advance in our ability to examine small anatomical features with noninvasive imaging methods.
We used dipodal type bis[3-(trimethoxysilyl)propyl]amine (BTMA) silane coupling agent to modify silica nanoparticles to introduce secondary amino groups on the silica surface. These N-H groups were reacted with three different molecular weights (M.W. = 258, 575, and 700) of poly(ethylene glycol) diacrylates to introduce different attached layer thicknesses on the silica surface by Michael addition reaction. After Michael addition reaction, we used several analytical techniques such as fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), elemental analysis (EA) and solid state $^{13}C$ cross-polarization magic angle spinning (CP/MAS) nuclear magnetic resonance spectroscopy to characterize introduced structures. We found almost complete Michael addition reaction of both two acrylate groups of PDGDA with N-H groups of BTMA modified silica to form ${\beta}$-amino acid esters. Between equimolar ratio of pure BTMA and pure PEGDA reaction, only one acrylate group of two acrylate groups of PEGDA reacted with N-H groups of pure BTMA to form ${\beta}$-amino acid ester and the other remaining acrylate group can be used to form a polymer later.
While the macroscopic properties and eruption style of basaltic and phonolitic melts are different, the microscopic origins including atomic structures are not well understood. Here we report the atomic structure differences of glass in diopside-anorthite eutectic composition (basaltic glass) and phonolitic glass using high-resolution 1D and 2D solid-state Nuclear Magnetic Resonance (NMR). The $^{27}Al$ MAS NMR spectra for basaltic glass and phonolitic glass show that the full width at half maximum (FWHM) of Al for basaltic glass is about twice than phonolitic glass, suggesting the topological disorder of basaltic magma is larger than that of phonolitic magma. The $^{27}Al$ 3QMAS NMR spectra for basaltic glass and phonolite glass show much improved resolution than the 1D MAS NMR, resolving Al and Al. Approximately 3.3% of Al is observed for basaltic glass, demonstrating the configurational disorder of basaltic magma is larger than phonolitic magma. This result confirms that the topological disorder of Al in basaltic glass is larger than that of phonolitic glass. The observed structural differences between basaltic glass and phonolitic glass can provide an atomistic origin for change of the macroscopic properties with composition including viscosity.
The roots of Pueraria mirifica were extracted with 70% aqueous ethyl alcohol and partitioned into ethyl acetate (EtOAc), n-butyl alcohol (BuOH), and $H_2O$ fractions, successively. From the EtOAc fraction, four norsesquiterpenes were isolated through the repeated silica gel, octadecyl silica gel and Sephadex LH-20 column chromatographies. On the basis of physicochemical and spectroscopic data including nuclear magnetic resonance (NMR), mass spectrometry, and infrared spectroscopy, the chemical structures were identified as megastigm-5-en-3,9-diol (1), linarionoside B (2), 3,5,6,9-tetrahydroxymegastigm-7-ene (3) and 3,4,9-trihydroxymegastigma-5,7-diene (4). Especially, the configuration of the anomer hydroxyl group was determined as a from the coupling constants of the anomer proton (J =8.0 Hz) in the $^1H$-NMR spectrum. These compounds were isolated for the first time from the roots of P. mirifica in this study.
The roots of Lythrum salicaria L. were extracted in 80% aqueous MeOH and the concentrated extract was fractionated with EtOAc, n-BuOH, and $H_2O$, successively. The repeated silicagel and octadecyl $SiO_2$ column chromatographies of the EtOAc fractions led to isolation of an antioxidant compound and two major compounds. From the results of spectral data and the chemical characteristics including nuclear magnetic resonance, MS, and IR, the structures of compounds were determind as myricetin-3-O-${\beta}$-D-glucopyranoside (1), oleanolic acid (2), betulinic acid (3). This is the first reported isolation of compounds (1, 2) from L. salicaria. Compound 1 as well as EtOAc, n-BuOH, and $H_2O$ solvent fractions were evaluated for 2,2-dipicryl-1-phenylhydrazyl radical scavenging activity.
Purpose: The purpose of this study was to design and build an optimized birdcage resonator configuration with a low pass filter, which would facilitate the acquisition of high-resolution 3D-image of small animals at 3T MRI system. Methods and Materials: The birdcage resonator with 12-element structures was built, in order to ensure B1 homogeneity over the image volume and maximum filling factor, and hence to maximize the signal to noise ratio (SNR) and resolution of the 3-dimensional images. The diameter and length of each element of a birdcage resonator were as follows: (1) diameter 13 cm, length 22 cm, (2) diameter 15 cm, length 22 cm, (3) diameter 17 cm, length 25 cm. Spin echo pulse sequence and fast spin echo pulse sequence were employed in obtaining MR images. The quality of the manufactured birdcage resonators wes evaluated on the basis of the return loss following matching and tuning process. Results: The experimental MR image of phantoms by the various manufactured birdcage resonators were obtained to compare the SNR in accordance with the size of objects. The size of an object to that of coil was identified by parameters that were estimated from the image of a phantom. First, the diameter of the birdcage resonator was 15cm, and the ratio of the tangerine to the birdcage resonator accounted for approximately 27%. The Q factor was 53.2 and the SNR was 150.7. Second, at the same birdcage resonator, the ratio of the orange was approximately 53%. The SNR and the Q parameter was 212.8 and 91.2, respectively. Conclusion: The present study demonstrated that if birdcage resonators have the same forms, SNR could be different depending on the size of an object, especially when the size of an object to that of coil is approximately 40~80%, the former is bigger than the latter. Therefore, when the size of an object to be observed is smaller than that of coil, the coil should be manufactured in accordance with the size of an object in order to obtain much more excellent images.
Seo, Min-Duk;Won, Hyung-Sik;Oh, Uh-Taek;Lee, Bong-Jin
Journal of the Korean Magnetic Resonance Society
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v.11
no.2
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pp.85-94
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2007
Vanilloid receptor I [transient receptor potential vanilloid subfamily member 1 (TRPV1), also known as VR1] is a non-selective cationic channel activated by noxious heat, vanilloids, and acid, thereby causing pain. VR1 possesses six transmembrane domain and N-and C-terminus cytosolic domains, and appears to be a homotetramer. We studied the structural properties of Cterminus of VR1 (VR1C) using CD and NMR spectroscopy. DPC micelles, with a zwitterionic surface, and SDS micelles, with a negatively charged surface, were used as a membrane mimetic model system. Both SDS and DPC micelles could increase the stability of helical structures and/or reduce the aggregation form of the VR1C. However, the structural changing mode of the VR1C induced by the SDS and DPC micelles was different. The changes according to the various pHs were also different in two micelles conditions. Because the net charges of the SDS and DPC micelles are negative and neutral, respectively, we anticipate that this difference might affect the structure of the VR1C by electrostatic interaction between the surface of the VR1C and phospholipids of the detergent micelles. Based on these similarity and dissimilarity of changing aspects of the VR1C, it is supposed that the VR1C probably has the real pI value near the pH 7. Generally, mild extracellular acidic pH ($6.5{\sim}6.8$) potentiates VRI channel activation by noxious heat and vanilloids, whereas acidic conditions directly activate the channel. The channel activation of the VRI might be related to the structural change of VR1C caused by pH (electrostatic interactions), especially near the pH 7. By measuring the $^1-^{15}N$ TROSY spectra of the VR1C, we could get more resolved and dispersed spectra at the low pH and/or detergent micelles conditions. We will try to do further NMR experiments in low pH with micelles conditions in order to get more information about the structure of VR1C.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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