MODUL DE DETERMINARE AL CARACTERISTICILOR MAGNETICE SI AL MOMENTULUI MAGNETIC LA

1

MODUL DE
DETERMINARE AL CARACTERISTICILOR MAGNETICE SI AL
MOMENTULUI MAGNETIC LA NANOBACTERIILE
MAGNETICE. STUDIUL DE CAZ LA
MAGNETOSPIRILLUM GRYPHISWALDENSE.
Autori Mircea IGNAT,Ioan ARDELEAN,Jana
PINTEA, Cristina MOISESCU, Petre Catalin
LOGOFATU,Ludmila SERGHEI. INCDIE CA,
I.de Biologie al Academiei,Centrul de
Microbiologie, INFLPR.

2
BACTERIA MAGNETICA SI MAGNETOSOMI. STRUCTURA
GENERALA
3
MICROACTUATII IN CAMP MAGNETIC
4
IMAGINE CU MICROSCOP ELECTRONIC
5
IMAGINE CU MICROSCOP ELECTRONIC
6
Imagini de microscopie electronica la
Magnetospirillum gryphiswaldense coloratie
negativa (original Drd. Cristina Moisescu, Dr.
Mihaela Lazaroaie)
7
Structura functionala a VSM pentru determinarea
ciclului de histerezis pentru Magnetospirillum
gryphiswaldenseVibrating Sample Magnetometer
(VSM Lake Shore Cryotronics,Inc)
8
Cicluri de histerezis representative pentru
culturi de Magnetospirillum gryphiswaldense
(bacterii vii) în mediu biologic.a) ciclul la
aproximativ 12 ore de la prepararea culturii
b)ciclul dupa 24 de ore.
9
(No Transcript)
10

• Modelarea unui magnetozom ca un dipol magnetic.

Cristalul de magnetita poate fi modelat ca un
elipsoid magnetic,cu sarcina magnetica fictiva
magnetizarea domeniului care este constanta si
are doua componente.
permeabilitatea domeniului,
Potentialul magnetic al elipsoidului este


,
( Potentialul magnetic in interiorul cristalului
magnetozom)
Unde
.
Ecuatia Poisson
pentru
potentialului magnetic la exteriorul
elipsoidului, unde
este solutie a ecuatiei Laplace




11
Caracteristicile micromecanice ale
nanobioactuatorului magnetozom
Micro sau nanocuplul mecanic
unde
-momentul micromagnetic.
Micro sau nanoforta intr-un câmp stationar si
neomogen este
În câmp uniform
,
Microcuplul rezultant
.
12

13
Dispozitiv experimental pentru masurarea
momentului magnetic mediu al bacteriilor
magnetotactice. Vedere de sus. Bobina Helmholtz e
omisa
14
(No Transcript)
15
INDUCTIA MAGNETICA FUNCTIE DE CURENT IN BOBINELE
HELMHOLTZ
16
CALCULUL MOMENTULUI UTILIZAND METODA OPTICA
Cand inductia magnetica este neglijabila,
bacteriile sunt orientate arbitrar, mediul
solutiei de bacterii este izotrop. Cand un camp
magnetic este aplicat, mediul devine anisotrop,
iar bacteriile sunt distribuite dupa legea de
probabilitate
unde ?B este unghiul dintre directia inductiei
magnetice si directia axei bacteriei(model
cilindric), sau a dimensiunii lungi a bacteriei,
care este si directia momentului magnetic .Din
masurari experimentale cu AFM a rezultat ca
bacteriile au in medie o lungime de 7 ?m si o
raza de 1 ?m. Intensitatea lumini imprastiate
este
al bacteriei
unde T este temperatura absoluta la care are loc
experimentul iar kB este constanta Boltzmann.
17
Caracteristica S functie de parametrul ?Simulare
teoretica pentru L7 ?m si R1 ?m.
Considerand ca ne aflam in zona saturatiei pentru
o valoare a intensitatii luminoase egala cu 70
din diferenta dintre valoarea de saturatie si
valoarea minima a intensitatii corespunzatoare
lui ?0, rezulta ca experimental ar trebui sa
observam fenomenul de saturatie pentru o solutie
de bacterii cu dimensiunile specificate incepand
de la ?375 .
18
Probe experimentale.Intensitatea functie de
inductie.S in unitati arbitrare.
19
(No Transcript)
20
ALGORITM MODELARE MICROBIOACTUATOR
21
STRUCTURI MICROACTUATIE REZULTATE

• MICROSISTEM MORAY

22
(No Transcript)
23
(No Transcript)
24
(No Transcript)
25
(No Transcript)
26
(No Transcript)
27
(No Transcript)
28
(No Transcript)
29
(No Transcript)
30

• 1 P.H.Aragao .,M.Simoes.Chaotic motion of
  magnetotacticbacteria,
• Chaos, Solitons and
  Fractals,11, (2000),pp.923-928.
• 2. M.M.Aziz
  .,B.K.Middleton,L.SmilessAutocorrelation
  analysis of the
• particle
  magnetization in erased particulate mediaIEEE
  Trans.Magn., vol.38,
• no3,2002,
  pp.279-287.
• 3 M.M.Aziz
  .,B.K.Middleton,L.Smiless Particle Distributions
  and Noise in
• Metal Particle
  Tapes IEEE Trans.Magn.vol.38,no.5,2002,pp.1901-1
  903.
• 4 A.S, Bahaj ,I.W, Croudace, PAB., James F.D.,
  Moeschler ,P.E. Warick
• Continues radionuclide recovery from
  wastewater using magnetotactic bacteria
• L.Mag.Magentic Mat 241-244, 1988
• 5 D.A, Bazylinski ,DR, Schlessinger,BH Howes
  BH,RB. Frenkel, SS, Epstein
• Occurrence and distribution of diverse
  populations of protists in a chemically
• stratified coastal salt pond. Chemical
  Geology, 169, 319-328 , 2000
• 6 G, Balkwill,, D. Maratea, and R. Blakemore..
  Ultrastructure of a
• magnetotactic spirillum. J. Bacteriol.
  14113991408.,1980
• 7 R.,Blakemore, Magnetotactic bacteria.
  Science 190,377379,1975
• 8 R, Blakemore Magnetotactic bacteria Annu
  Rev Microbiol. 36,, 217-38,1982
• 9 J.W.M, Bulte, RA, Brooks , Magnetic
  nanoparticles as contrast agents for
• imaging. In Haefeli U, Schuett W, Teller
  J, Zborowski M (eds) Scientifc and