Centro de Apoio Científico-Tecnolóxico á Investigación ENDEREZO Campus Universitario das Lagoas-Marcosende R/ Leonardo da Vinci, 15 36310 Vigo (España) Tfno.: 986 81 21 18 - Fax: 98681 21 35 dircacti@uvigo.es http://webs.uvigo.es/cactiweb
Residencia Reitoría Cine e Teatro Ocio e Servizos Edificio Miralles Deportes Piscina CACTI Circunvalación VIGO (Praza de España), AUTOPISTA e AEROPORTO ETSE Telecomunicación Aparcamento Xacemento arqueolóxico Aparcamento Escultura Horizonte para o sol (S. Rivas) Económicas e Empresariais ETSE Minas Filoloxía e Tradución VIGO (Avda. de Castrelos) Aparcamento Aparcamento Escultura O Tempo (F. Leiro) ETSE Industrais Xacemento arqueolóxico Ciencias Xurídicas e do Traballo Circunvalación Química, Bioloxía e Ciencias do Mar Biblioteca Cidade Tecnolóxica Coordinación: Ángel Rodríguez de Lera Diseño y Maquetación: Noelia Beceiro Lodeiro Carmen Serra Impresión: Tórculo Artes Gráficas, S.A. ISBN Depósito Legal U N IVERSID AD E DE V IGO
ÍNDICE Presentacións 5 Servizo de Determinación Estrutural e Proteómica 9 - Espectrometría de Masas 10 - Resonancia Magnética Nuclear 22 - Difracción de Rayos X Monocristal 25 - Xenómica: secuenciación de ADN 28 - Citometría de Fluxo 29 Servizo de Nanotecnoloxía e Análise de Superficies 31 - Espectroscopía Fotoeléctrónica de Raios X (XPS) 32 - Espectrometría de Masas de Ións Secundarios de Tempo de Voo (TOF-SIMS) 35 - Microscopía de Proximidade 38 - Nanoindentación 40 - Perfilometría 42 - Perfilometría Óptica / Microscopía Interferométrica 43 Servizo de Microscopía Electrónica 45 - TEM (Microscopía Electrónica de Transmisión) 46 - SEM (Microscopía Electrónica de Varrido) 48 - Preparación de Mostras 50 - Microscopía Confocal 52 Servizo de Seguridade Alimentaria e Desenvolvemento Sostible 53 - Absorción Atómica 54 - Análise Elemental Orgánica 55 - Analizador de Fluxo Segmentado 56 - Difracción de Raios X 57 - Fluorescencia de Raios X 58 - Espectroscopía Molecular 59 - Espectroscopía de Masas de Relacións Isotópicas 60 - Espectroscopía de Masas de Plasma Axustado Inductivamente (ICP/MS) / Espectroscopía de Emisión Óptica de Plasma Axustado Indutivamente (ICP/OES) 61 - ICP/MS Multicolector de Alta Resolución 62 - Técnicas Cromatográficas 65 Outros Servizos 67 - Detección Remota 68 - Taller de Electrónica 75 - Taller de Mecanizado 77
Presentacións Domingo Docampo Sempre é unha honra para o Reitor presentar o Catálogo de Servizos dun centro esencial no apoio institucional á investigación dos grupos da nosa Universidade, pero no caso do cómpre salientar que o seu labor non se limita ao servizo interno: a súa apertura a empresas e organismos fai que se proxecte como un centro de referencia nacional e internacional. Estamos a falar pois dun nomeado instrumento na mellora da capacidade emprendedora e innovadora, sinal de identidade da nosa Universidade. A actuación do segue a constituír un dos maiores potenciais da Universidade de Vigo no apoio á investigación. Dende a súa creación, as sucesivas incorporacións de novas infraestruturas e o propio desenvolvemento do Centro foron levadas a cabo pola acción e vontade dos seus responsables en sintonía coas necesidades da comunidade investigadora. As dotacións e equipamentos que configuran a oferta científico-tecnolóxica do están a ter, polo seu volume e cualificación, unha repercusión que transcende a nosa Universidade e incorpóranse, como se pon de manifesto na súa actividade cotián, como sinais de referencia no contorno empresarial e investigador do máis alto nivel. Referencia que se espera incrementar nos vindeiros anos coa construción do novo edificio con maiores espazos e prestacións dentro do denominado Parque Científico-Tecnolóxico na Universidade de Vigo. Neste documento detállase a relación completa de servizos que se prestan arestora no, xunto coas características técnicas dos diversos equipamentos. Da relación de servizos séguese que hoxe o está a cubrir as necesidades de ensaio e medidas punteiras na investigación científica actual: Proteómica, Xenómica e Nanotecnoloxías. Espero que o Catálogo sexa de utilidade para todos os usuarios e que contribúa tamén a unha maior e mellor difusión e proxección do Centro de Apoio Científico e Tecnolóxico a Investigación da nosa Universidade. Domingo Docampo, Reitor PRESENTACIÓNS 5
Presentacións José Cidrás Pidre O Centro de Apoio Científico-Tecnolóxico á Investigación, coñecido polo acrónimo de, foi e é unha aposta da Universidade de Vigo pola investigación básica e aplicada de calidade no ámbito nacional e internacional. O ten como obxectivo a adquisición centralizada de grandes equipamentos científicos para cubrir as necesidades dos grupos de investigación da Universidade que non poden adquirilos polo seus propios medios e son indispensables para unha investigación con recoñecemento internacional. Sen embargo, debido á dimensión de servizo público, o tamén oferta os seus servizos a outras institucións públicas e a empresas. Desde a súa creación no ano 1991, o CA.C.T.I. foise dotando paulatinamente de equipamento científico, pero é a partir do ano 2000 cando a inversión ten un crecemento salientable. Deste modo, na actualidade o está dotado cunha infraestrutura de preto dos 13 M e cun persoal técnico estable de 14 persoas, que cubren os servizos máis punteiros da investigación científica: Determinación Estructural e Proteómica, Nanotecnoloxía e Análise de Superficies, Microscopía Electrónica, Desenvolvemente Sostible e Seguridade Alimentaria (en Ourense), Teledetección e Talleres de Mecanizado e Electrónica. Así, o nas dúas sedes de Vigo e Ourense, configúrase como un centro dotado dunha moi alta infraestrutura de investigación sen comparación no noso entorno xeográfico. Coma Vicerreitor de Investigación da Universidade de Vigo quero utilizar esta introducción dos servizos do para recoñecer a todos os meus antecesores no cargo a súa labor para facelo posible: profesor Dr. D. Federico Vilas, precursor e iniciador do, profesor Dr. D. Jorge Bravo, pola posta en marcha do centro, profesor Dr. D. José Tojo, recentemento falecido, polo impulso que lle deu ó centro, e profesor Dr. D. Salustiano Mato a quen se lle debe a dimensión actual do A todos eles considero que a Universidade de Vigo lles debe a existencia e relevancia do. Extendo tamén o agradecemento os responsables do Centro, que fixeron posible o seu funcionamento cotiá e impulsaron o seu crecemento e desenvolvemento: D. Anxo Sánchez Bermúdez, Dna. Betty León Fong e D. Ángel Rodríguez de Lera. En particular quero suliñar o labor do actual Director do, profesor Dr. D. Ángel Rodríguez de Lera a quen lle debemos este magnífico documento sobre os servizos do Centro. PRESENTACIÓNS José Cidras Pidre Vicerreitor de Investigación 6
Presentacións Angel Rodríguez de Lera O Centro de Apoio Científico e Tecnolóxico á Investigación () inicióu a súa andaina no ano 1991 coa vocación de proporcionar apoio científico e tecnolóxico ós membros da Comunidade Universitaria e ós organismos públicos de investigación (O.P.I.s) e entidades privadas do noso entorno. A inauguración do actual edificio no ano 1995 fixo realidade a reflexión polos entonces responsables de que a centralización era o camiño para poder ofertar equipamentos, técnicas e servizos que dificilmente poderían terse obtido por esforzos illados dos grupos de investigación. No momento actual, o seu patrimonio científico, que supera os 13 M e está organizado en catro grandes Servizos: Nanotecnoloxía-Análise de Superficies, Determinación Estructural Proteómica-Xenómica, Microscopía Electrónica e Desenvolvemento Sostible-Calidade Alimentaria (en Ourense). Completan a oferta o Servizo de Teledetección e os servizos de apoio de Taller de Mecanizado e Taller Electrónico. Unha estructura flexible que pode adaptarse fácilmente aos cambios xerados pola incorporación de novas técnicas de análise e demandados pola propia dinámica investigadora. Outras evidencias obxectivas da consolidación do son o incremento no número de actividades de apoio á Investigación para os tres grupos de usuarios: grupos de investigación da Universidade de Vigo, grupos de investigación de OPIs e Empresas privadas, así como os balances económicos de tendencia crecente (a facturación tense multiplicado por 10 nos últimos dez anos). A importancia do no entorno social e económico reflíctese na captación de recursos alleos á Universidade de Vigo que acada en 2005 o 64% da facturación por servizos prestados a Empresas e O.P.I.s. Un Centro de prestación de servizos de calidade non sería posible sen o entusiasmo de todo o Persoal do (Técnicos-especialistas, contratados de Infraestructuras Científico- Tecnolóxicas, bolseiros, PAS), que aborda os novos retos que a dinámica das infraestructuras de investigación formula. A súa formación e actualización de coñecementos e técnicas, así como a implicación no desenvolvemento da oferta de servizos son fundamentais para garantir o futuro do Centro. Consolidado como Centro de apoio á investigación, con presenza importante nas O.P.I.s e empresas do Norte de Portugal, o obxectivo que anima a tódolos membros do é o de constituir un Centro de Referencia na Comunidade Autónoma e, en determinadas técnicas, un Centro de Referencia Nacional. Conscentes da necesidade de seguir apostando no futuro polos Servizos Centrais, a Universidade de Vigo construirá un novo edificio, para atender ao crecente patrimonio científico do, á oferta incesante de novos servizos, e ao incremento de personal que o crecemento das actividades de investigación dos grupos demanda. Angel Rodríguez de Lera Director do PRESENTACIÓNS 7
Servizo de Determinación Estrutural e Proteómica 1. Espectrometría de Masas a. Gases Masas b. Sector Magnético c. Resonancia Ciclotrónica de Ións d. MALDI-TOF e Preparación de Mostras 2. Resonancia Magnética Nuclear 3. Difracción de Rayos X Monocristal 4. Xenómica: Secuenciación de ADN 5. Citometría de Fluxo Técnicos: Manuel Marcos García - mmarcos@uvigo.es - Teléfono: 986-813884 Nieves Atanes Blanco - natanes@uvigo.es Sonia Escudero Martínez - soniae@uvigo.es 9
Espectrometría de MASAS Gases-Masas Introdución O encaixe da espectrometría de masas cunha técnica cromatográfica data da década dos 70. Este encaixe revolucionou a análise de mesturas complexas de compostos orgánicos xa que une o alto poder de resolución que lle dá a cromatografía de gases coa alta sensibilidade do espectrómetro de masas. O desenvolvemento das columnas capilares (anos 80) incrementou aínda máis a capacidade de resolución da cromatografía de gases; como consecuencia, a cromatografía de gases-masas (GC-MS) converteuse no método máis poderoso para a identificación e cuantificación de moléculas orgánicas. A bundance TIC: FR ESC02.D 450000 400000 350000 SERVIZO DE DETERMINACIÓN ESTRUTURAL E PROTEÓMICA 300000 250000 200000 150000 100000 50000 0 Time--> 10.00 15.00 20.00 25.00 30.00 35.00 40.00 45.00 50.00 55.00 60.00 Os equipos instalados no servizo permiten traballar en impacto electrónico, ionización química e ionización de campo. Os cromatógrafos de gases posúen un portal de inxección con e sen división de fluxo. É posible traballar cunha ou varias ramplas de programación lineal de temperatura. Pódense realizar experimentos nos que se detecta o espectro de masas completo e se mide a corrente total de ións que se producen (TIC), ou ben obsérvase selectivamente un ión ou grupo de ións previamente determinados (SIM/SIR), o cal permite aumentar o rango de detección das mostras. 10
Características Técnicas Espectrómetro de Masas Hewlett- Packard 5989 A Compoñentes: - Cromatógrafo de gases Hewlett- Packard 5890 Iiplus - Inxector Split/Splitless - Inxector automático Hewlett-Packard 6890 - Inxector de espazo de cabeza Hewlett-Packard 7694 - Detector de masas Hewlett-Packard 5989 A - Rango do detector de 10 a 1000 Dalton con posibilidade de ampliación a 2000 Dalton Espectrómetro de Masas VARIAN SATURN 2000 Compoñentes: - Cromatógrafo de gases VARIAN 3800 - Inxector PTV Split/Splitless - Detector de masas VARIAN SATURN 2000 - Rango do detector de 10 a 650 Dalton Espectrómetro de Masas Waters- Micromass GC-TOF Compoñentes: - Cromatógrafo de gases HP6890 Plus - Inxector split/splitless con EPC - Inxector automático - Analizador de tempo de voo - Fontes EI e FI - Resolución en modo EI e FI maior de 7.000 - Precisión en alta resolución superior a 1 ppm para masas menores de 200 m/z - Precisión en alta resolución superior a 5 ppm para masas superiores a 200 m/z SERVIZO DE DETERMINACIÓN ESTRUTURAL E PROTEÓMICA 11
Espectrometría de MASAS Gases-Masas Modos de Operación Impacto electrónico Ionización química Ionización de campo Modo TIC (Corrente Iónica Total) Modo SIM (Monitorización Selectiva de Ións) Alta resolución Aplicacións SERVIZO DE DETERMINACIÓN ESTRUTURAL E PROTEÓMICA A técnica de GC-MS úsase amplamente na determinación de drogas, velenos, pesticidas, etc. e é o método de análise recomendado legalmente para a análise de narcóticos nos EEUU e para o control antidopaxe polo Comité Olímpico Internacional. 12
Espectrometría de MASAS Sector Magnético Introdución O propósito básico dun espectrómetro de masas é converter a mostra en produtos medibles que indiquen a estrutura da molécula orixinal. Os produtos formados son ións gasosos cuxas masas e abundancias relativas constitúen o espectro de masas. A espectrometría de masas de alta resolución permite determinar o peso molecular dunha substancia e a súa fórmula molecular. Ademais, as fragmentacións da molécula proporcionan unha información fundamental para elucidar a estrutura de compostos descoñecidos. Dependendo da configuración do espectrómetro de masas, esta técnica permite aplicacións tan diversas como a caracterización de polímeros pola súa distribución de pesos moleculares ou a determinación da posición das pontes disulfuro dunha proteína. A mostra volatilízase por acción do alto baleiro (10-5 a 10-6 Torr). A corrente de moléculas en fase gas faise chocar cun feixe de electróns acelerados (20-70 ev) e as moléculas dan lugar a catións radicais. Os ións son conducidos a través dun campo magnético variable, que selecciona os fragmentos que chegan ao detector en función da relación masa/carga que posúan. A técnica precisa que a mostra se atope en fase gasosa para a súa análise. Isto xerou problemas á hora de traballar con compostos pouco volátiles, de natureza polar, de peso molecular elevado ou cunha baixa estabilidade térmica. Por iso, desenvolvéronse técnicas como o bombardeo con átomos pesados (FAB), consistente no bombardeo da mostra mediante átomos acelerados de alta enerxía. SERVIZO DE DETERMINACIÓN ESTRUTURAL E PROTEÓMICA 13
Espectrometría de MASAS Sector Magnético Características Técnicas Espectrómetro de Masas Waters-Micromass Autospec M. - Sistema rápido de bombeo cunha bomba difusora de 700 L/s para a fonte de ionización e dúas bombas de 280 L/s para o analizador - Fonte de baioneta para impacto electrónico e ionización química que permite un cambio rápido entre modos de ionización - Sonda de introdución directa con posibilidade de realizar ramplas de temperatura ata 650º C - FAB estático LSIMS (Liquid Secondary Ion Mass Spectrometry) con canón de ións de Cs+ - Software MASSLYNX V 4.0 SERVIZO DE DETERMINACIÓN ESTRUTURAL E PROTEÓMICA 14
Modos de Operación Impacto Electrónico - Información elemental - Determinación de fragmentacións - Información estrutural LSIMS de baixa Resolución - Determinación do ión molecular LSIMS de alta Resolución - Información elemental SERVIZO DE DETERMINACIÓN ESTRUTURAL E PROTEÓMICA 15
Espectrometría de MASAS Resonancia Ciclotrónica de Ións Introdución SERVIZO DE DETERMINACIÓN ESTRUTURAL E PROTEÓMICA A espectrometría de masas (EM) mide unha propiedade intrínseca das moléculas a súa masa cunha sensibilidade moi alta. A EM require que as moléculas que hai que analizar estean en estado gasoso e posúan carga. As biomoléculas son grandes e polares, o cal dificulta moito o seu paso ao estado gasoso. En Electrospray (ESI), unha disolución acuosa (normalmente lixeiramente acidificada con un 1% de ácido fórmico) inxéctase na fonte a través dunha agulla hipodérmica a alta voltaxe para dispersala electrostaticamente en pequenas gotiñas de tamaño micrométrico, que se evaporan rapidamente no seo dun fluxo de gas quente en contracorrente. Esa evaporación rápida fai que a carga que as gotiñas teñen na súa superficie se transfira suavemente aos analitos disoltos na disolución. Os ións así formados focalízanse mediante unha serie de lentes e inxéctanse na cámara de alto baleiro do espectrómetro de masas. Este proceso xera ións con múltiples cargas. Comezando na década dos 80 e en maior medida na dos 90, a EM xogou un papel cada vez máis importante nas ciencias biolóxicas, ao desenvolver dous novos métodos de ionización: Electrospray (ESI) e Matrix Assisted Laser Desorption/Ionization (MALDI), que permiten medir as masas moleculares de proteínas, oligosacáridos e DNA. En MALDI, a disolución do analito mestúrase cunha matriz, por exemplo o ácido 2,5-dihidroxibenzoico (DHB), e déixase secar e cristalizar sobre unha placa metálica. Cando se dispara un pulso de láser aos cristais, provócase unha ablación e ionización rápida e suave, que xera ións cunha única carga. 16
Características Técnicas - Espectrómetro de Masas Bruker FTMS APEXIII - Imán supercondutor horizontal apantallado cun campo de 7 Tesla - Sistema rápido de bombeo con bombas turbomoleculares: dous de 500 L/s para o analizador e a guía de ións e dous de 250 e 70 L/s para a fonte - Fonte de ESI - Fonte de nanoesi - Fonte APCI (Atmospheric Pressure Chemical Ionization) - Fonte de MALDI - Célula de medida de resonancia ciclotrónica de ións INFINITY - Electrónica RF de aceleración iónica con CHEF (Correlated Harmonic Excitation Fields) - Láser de 25 W de CO 2 para IRMPD (Infrared Multiphoton Dissociation) - ECD (Electron Capture Dissociation) - Sistema de procesado de datos FTMS con XMASS baseado en Windows 2000 - MS biotools - Sistema de HPLC Agilent 1100 Modos de Operación Electrospray (ESI) Nano ESI APCI MALDI MS/MS, fragmentación SORI CAD ou IRMPD SERVIZO DE DETERMINACIÓN ESTRUTURAL E PROTEÓMICA 17
Espectrometría de MASAS Resonancia Ciclotrónica de Ións Aplicacións Identificación de Proteínas SERVIZO DE DETERMINACIÓN ESTRUTURAL E PROTEÓMICA A aplicación biolóxica máis habitual da E.M. por Transformada de Fourier é a identificación dunha proteína descoñecida nunha mostra. A mostra, illada mediante electroforesis ou outro método, trátase con tripsina, e o conxunto de péptidos así obtidos analízanse mediante MALDI. Este experimento produce unha serie de picos que corresponden á masa de cada un dos péptidos producidos, constituíndo así unha especie de pegada dactilar da proteína orixinal. Posto que é posible coñecer exactamente os fragmentos que pode xerar unha proteína dada, a búsqueda en bases de datos de secuencias peptídicas de proteínas coñecidas permite identificar a proteína problema. Obviamente, canto maior sexa a exactitude da medida das masas dos péptidos máis fácil e inequívoca será a identificación. Secuenciación de péptidos Se o conxunto de péptidos resultantes da análise por MALDI non é suficiente para realizar unha identificación positiva da proteína, por ser unha proteína non illada anteriormente, o paso seguinte é secuenciar os péptidos obtidos. Esta etapa realízase normalmente mediante ESI co posible encaixe dun equipo de HPLC para poder realizar un fraccionamento da mestura. Introdúcese o péptido desexado e, mediante algunha das técnicas dispoñibles, provócase a fragmentación da molécula ao longo da cadea peptídica e vanse analizando os fragmentos resultantes. Identificación de modificacions post-translacionais As modificacións covalentes de péptidos tamén se poden detectar por EM. Por exemplo, a adición dun grupo fosfato incrementa a masa do péptido en 80 Dalton. A simple comparación dos espectros dunha mostra sen tratar e tratada cunha fosfatasa permítenos determinar se o péptido está fosforilado ou non. Unha vez que se identificou, pódese secuenciar mediante técnicas de MS n. Con análises similares poden identificarse glicosilacións e sulfatacións. 18
Espectrometría de masas (MALDI-TOF e Preparación de Mostras) Introdución A espectrometría de masas por tempo de voo (TOF-MS) é probablemente o método de espectrometría de masas máis fácil de entender. Os ións prodúcense na fonte, mediante un pulso de láser (MALDI), e por medio dunha serie de lentes saen dela coa mesma enerxía cinética inicial. Ao pasar pola rexión de voo libre os ións sepáranse en función das súas masas, desprazándose máis de présa os ións máis lixeiros que os máis pesados. Isto permite que cheguen ao detector todos os ións formados e explica a gran sensibilidade desta técnica. A ecuación que goberna o movemento dun ión neste sistema é: Onde: m i = masa do ión z i = carga do ión E = voltaxe de extracción t i = tempo de voo do ión l s = lonxitude da fonte l d = lonxitude do voo e = carga do electrón (1.6022x10-19 C) Hai unha serie de problemas prácticos que xeran unha distribución de enerxías cinéticas para cada masa na fonte e que, nun principio, limitou a resolución destes instrumentos. Para conseguir unha maior resolución empréganse instrumentos dotados dun dispositivo denominado reflectrón, que aumenta considerablemente a lonxitude do tempo de voo. SERVIZO DE DETERMINACIÓN ESTRUTURAL E PROTEÓMICA 19
Espectrometría de masas (MALDI-TOF e Preparación de Mostras) Características Técnicas Espectrómetro de masas Bruker Microflex Compoñentes: - Fonte MALDI sen reixa con extracción pulsada de ións - Láser de N 2 - Fonte SCOUT con placas de 96 posicións - Reflector de dúas etapas sen reixa para traballo en modo de extracción pulsada de ións - Accesorio para PSD - Dixitalizador a 2 GHz e dobre procesador Xenon en contorno Windows para o procesamento de datos - HP Workstation con licenza Mascot in house SERVIZO DE DETERMINACIÓN ESTRUTURAL E PROTEÓMICA Picador de xeles Bruker Proteineer SP II Compoñentes: - Cortadores en aceiro inox de 1, 1.5 e 2 mm DI - Escáner modificado Epson 1640 SU con compartimento selado para xeles - Cabina protectora Dixestor de xeles Bruker Proteineer DP Compoñentes: - Baseado en robot Gilson de oito xiringas con puntas desbotables - Estación de dixestión para entre 2 e 4 placas de 96 cuncas con control de temperatura entre 8 e 65 ºC - Volume de dixestión de 10 μl - Programa de dixestión a 25-30 ºC - Preparación automática de placas MALDI 20
Nano-HPLC bidimensional DIONEX 3000 Compoñentes: - Inxector automático con control de temperatura das mostras - Microbomba de alta precisión - Detector UV - Colector de fraccións Proteineer FC - Sistema de formación de gradientes e desgasificado de disolventes por baleiro Aplicacións A función destes equipos é a identificación de proteínas mediante a técnica de MALDI-TOF MS. A resolución do espectrómetro permite ofrecer datos con resolución dunha unidade de masa en todo o rango peptídico, o que fai que as identificacións sexan fiables e cun alto grao de éxito. A capacidade de facer MS/MS (PSD) permite unha investigación estrutural máis detallada das proteínas incluíndo modificacións e crosslinking. SERVIZO DE DETERMINACIÓN ESTRUTURAL E PROTEÓMICA 21
Resonancia Magnética Nuclear (RMN) Introdución A espectroscopía de resonancia magnética nuclear fundaméntase na observación das transicións entre niveis de enerxía dos núcleos de determinados átomos. A separación dos devanditos niveis enerxéticos prodúcese ao someter a mostra a un campo magnético moi intenso. A observación das transicións realízase mediante radiación electromagnética que se atopa no rango das radiofrecuencias. SERVIZO DE DETERMINACIÓN ESTRUTURAL E PROTEÓMICA Aplicacións Elucidación da estrutura de compostos descoñecidos de orixe natural ou sintética Seguimento de cinéticas non instantáneas de reacción Obtención de parámetros físicos (barreiras rotacionais) Análise cuantitativa de mesturas sinxelas de compostos 22
Características Técnicas Bruker ARX400 - Imán supercondutor de 400 MHz (protón) - Unidade de temperatura variable VT2000 - Sistema de gradientes de ata 50 G/cm - Software XWIN-NMR - Sonda QNP de 5 mm con gradientes en z e sintonización automática de 13 C, 31 P e 19 F. Bruker DPX400 - Imán supercondutor de 400 MHz (protón) - Unidades de temperatura variable VT2000 e BVT3300 - Sistema de gradientes de ata 50 G/cm - Software XWIN-NMR - Sonda QNP de 5 mm con gradientes en z e sintonización automática de 13 C, 31 P e 19 F. - Sonda inversa de 5 mm con gradientes en z e sintonización no rango de 31 Pa 109Ag - Sonda directa de 10 mm e sintonización de X no rango de 31 Pa 109 Ag Bruker DPX600 - Imán supercondutor de 600 MHz (protón) - Módulo formador de gradientes GRASP II/P con pre-énfase - Unidades de temperatura variable VT2000 e BVT3300 - Terceira canle BB con 300 W de potencia - Software XWIN-NMR - Sonda TBO de 5 mm con gradientes en z e sintonización automática - Sonda inversa TBI de tripla resonancia para 1 H/ 13 C/BB SERVIZO DE DETERMINACIÓN ESTRUTURAL E PROTEÓMICA 23
Resonancia Magnética Nuclear (RMN) Experimentos habituais Monodimensionais - 1 H, dobre resonancia, efecto nuclear Overhauser (NOE), tempos de relaxación, supresión de disolvente - 13 C con desencaixamento total, DEPT135, 45 ou 90-19 F, 31 P con e sen desencaixamento doutros núcleos Bidimensionais - 1 H- 1 H: COSY (45, 90, LR, DQF, etc..), NOESY, ROESY, Jres SERVIZO DE DETERMINACIÓN ESTRUTURAL E PROTEÓMICA - 1 H- 13 C HSQCed, HMBC - 1 H- 31 P HSQCed, HMBC - 1 H- 15 N HSQCed, HMBC 24
Difracción de RX Monocristal Introdución O coñecemento exacto da estrutura molecular é un requisito previo para poder levar a cabo un deseño racional de compostos cunha actividade precisa, xa sexa farmacolóxica, catalítica, etc. A difracción de raios X de monocristal permite obter a distribución espacial dos átomos no sólido obxecto de estudo (cristal) e, polo tanto, as distancias e ángulos interatómicos. Esta técnica é indispensable en todos aqueles estudos orientados á caracterización da estrutura de compostos moleculares ou iónicos. A técnica presenta unha aplicación cada vez máis ampla en todos os campos nos que se buscan relacións estruturaactividade, como son o deseño de moléculas con propiedades catalíticas ou terapéuticas, ou de materiais con propiedades específicas. SERVIZO DE DETERMINACIÓN ESTRUTURAL E PROTEÓMICA 25
Difracción de RX Monocristal Características Técnicas SERVIZO DE DETERMINACIÓN ESTRUTURAL E PROTEÓMICA 26 Bruker SMART-CCD 1000 Detector de área CCD: Eficiencia: 1 fotón de raios X produce 42 electróns para a radiación do Mo. Área de detección: 6.25 x 6.25 cm de área activa - Goniómetro base de tres círculos con motores a pasos independentes para os movementos ω e 2ϑ con marxe angular de 360º; velocidade de varrido: 1000º/ min. (2000º/min. en ϕ); precisión: 0.005º; reproducibilidade: 0.0005º - Vídeo Microscopio con lente zoom para aliñamento da mostra en tempo real - Generador de Raios Kistalloflex K 760-80. Potencia: 3000 W. Tubo cerámico con ánodo de Mo, cun foco lineal de tamaño 0.1 x 10 mm e outro puntual de 1.0 x 1.0 mm Potencia permanente de 2.400 W - Unidade de baixa temperatura - Software de adquisición de datos: SMART, ASTRO, SAINT - Software de procesamento de datos: SHELXTL/PC Bruker SMART-CCD 6000 Detector de área CCD: Eficiencia: 1 fotón de raios X produce 36 electróns para a radiación do Cu. Área de detección: 9,25 cm x 9,25 cm de área activa - Goniómetro base de tres círculos con motores a pasos independentes para os movementos ω e 2ϑ ccon marxe angular de 360º; velocidade de varrido: 1500º/min (2000º/min. en ϕ); precisión: 0.0001º; reproducibilidade: 0.0001º - Vídeo Microscopio con lente zoom para aliñamento da mostra en tempo real - Xerador de raios de ánodo rotatorio M6XHF22-H. Potencia: 9000 W. Ánodo rotatorio de Cu - Unidade de baixa temperatura - Software de adquisición de datos: SMART, ASTRO, SAINT - Software de procesamento de datos: PROTEUM
Modos de Operación Resolución de estruturas de monocristais de pequenas moléculas e macromoléculas. Análise de densidade de carga (derivados orgánicos e inorgánicos). Estudo de mostras microcristalinas. Estudo mediante o método de Debye- Scherrer de cinéticas de reacción e transformacións polimórficas en mostras microcristalinas. SERVIZO DE DETERMINACIÓN ESTRUTURAL E PROTEÓMICA 27
Xenómica: Secuenciación de ADN Introdución Aplicacións SERVIZO DE DETERMINACIÓN ESTRUTURAL E PROTEÓMICA A Xenómica é o estudo do xenoma dun organismo. O uso sistemático desta información, asociada con outros datos, pretende dar resposta a problemas en Bioloxía e Medicina. A Xenómica ten o potencial de ofrecer novos métodos terapéuticos para algunhas enfermidades, así como o de xerar novos métodos de diagnóstico. Tamén ten aplicacións na industria alimentaria e na agricultura. Esta disciplina científica apareceu na década de 1980 e comezou o seu desenvolvemento na década seguinte co inicio dos Proxectos Xenoma de varias especies. O primeiro xenoma secuenciado integramente foi o do bacteriófago FX174 en 1980. O primeiro organismo vivo secuenciado foi Haemophilus influenzae en 1995. Características Técnicas Secuenciador ABI PRISM 3130 Unidade de electroforese capilar con placa de quentamento e co módulo Peltier que permite traballar a temperatura subambiente Detector simultáneo con cámara CCD que permita medir en continuo as fluorescencias de lonxitudes de onda entre 515 e 680 nm Láser iónico de argón de potencia axustable a 10mW e con liñas de emisión de 488 e 514 nm Soporte electroforético de arrays de 4 capilares de 50 micras Cargador automático Software: Data Collection 3.0; Sequencing Analisis 5.2 e GeneMapper 3.7 Secuenciación de novo e comparación de secuencias de ADN Análises de microsatélites (STRs, VNTRs) Análises de mutacións específicas SNPs 28
Citometría de Fluxo Introdución A Citometría de Fluxo permite a medida simultánea de múltiples fluorescencias e da dispersión da luz inducida pola iluminación de células ou partículas en suspensión a medida que pasan a través dunha área de medida. Esta técnica permite cuantificar de forma simultánea múltiples parámetros biolóxicos partícula a partícula, a unha velocidade de miles de eventos por segundo. Características Técnicas Parámetros medidos: tamaño de partícula, fluorescencia da partícula (2 canles), tempo de voo, lonxitude de cada partícula, anchura de cada partícula, diámetro esférico equivalente. Aplicacións Detección de antíxenos celulares de superficie Detección e reconto de poboacións de microorganismos Estado funcional da célula: medidas de viabilidade, apoptose, necrose... FC500: Láseres: refrixerados por aire: argón 20 mw, He-Ne 20 mw. Filtros ópticos: filtros de paso de banda de 525, 575, 675 e 755 nm. Dicroicos de paso longo de 488, 550, 600 e 710 nm. Paso longo de 500 nm. Dicroicos paso curto de 615 nm. Paso curto 620 nm Cámara de fluxo de cuarzo, con óptica montada en vertical e canal de 150x450 μm. Detector de dispersión frontal (Forward Scatter) de estado sólido con óptica de Fourier. Detector de dispersión lateral (Side Scatter). 1 Fotodiodo de alta eficiencia. Detectores de fluorescencia: 5 fotomultiplicadores de alta eficacia Sistema de análise Luminex: láser verde COHERENT. Software de análise LUMINEX V2.3. Plataforma XY para análise de placas de 96 pocillos. Sistema automático de inxección de fluídos de sobremesa FlowCam. Velocidade paso mostra desde 0 a 2.5 mililitros por minuto ata 2 a 12 mililitros por minuto. Luz de excitación láser azul de estado sólido 488 nm Óptica de obxectivos intercambiables. Tamaño de partícula detectado: entre 3 mm e 3.000 mm Software FlowCam IMS. Datos exportables compatibles con Microsoft Excel SERVIZO DE DETERMINACIÓN ESTRUTURAL E PROTEÓMICA 29
Servizo de Nanotecnoloxía e Análise de Superficies 1. Espectroscopía Fotoelectrónica de Raios X (XPS) Espectroscopía de Electróns Auger (AES) 2. Espectrometría de Masas de Ións Secundarios de Tempo de Voo (TOF-SIMS) 3. Microscopía de Proximidade (SPM) 4. Nanoindentación 5. Perfilometría 6. Perfilometría Óptica / Microscopía Interferométrica Técnico de contacto: Carmen Serra Rodríguez - cserra@uvigo.es Teléfono: 986-813882
Espectroscopía Fotoelectrónica de RX (XPS) Introdución O estudo e análise das superficies pode usarse como un medio de diagnóstico que permita determinar por que unha superficie posúe ou non as propiedades ópticas, eléctricas, mecánicas ou mesmo decorativas que se desexan. Ao realizar unha análise XPS, a mostra introdúcese nunha cámara en condicións de ultra alto baleiro. A mostra é exposta a unha fonte monocromática de raios X de baixa enerxía, o que dá lugar á emisión de fotoelectróns dos orbitais atómicos. SERVIZO DE NANOTECNOLOXÍA E ANÁLISE DE SUPERFICIES O equipo multitécnica ESCALAB 250 ixl incorpora as técnicas XPS, AES e ISS, o que proporciona un conxunto de técnicas modernas para a análise de superficies en campos tan diversos como: - Polímeros - Metais - Semicondutores - Cerámicas - Materiais biocompatibles - Belas Artes-Restauración do patrimonio artístico - Fibras (papel e plástico) - Minerais, etc. Os electróns arrancados das súas órbitas posúen unha enerxía que é característica de cada elemento e do orbital molecular do que proveñen. Contando o número de electróns detectados para cada enerxía, pódese xerar un espectro de sinais (picos) que corresponden aos elementos presentes na mostra. A área baixo cada un dos picos é unha medida da cantidade relativa de cada un dos elementos presentes, mentres que a forma e posición destes indican o ámbito químico de cada elemento. 32
Características Técnicas Rápida creación de imaxes con alta resolución espacial (<3 micras) ESCALAB 250 ixl Dúas fontes de raios X: fonte dual (ánodos de Al e Mg) para cuantificación de elementos presentes e fonte monocromática para determinación de estados químicos Canón de ións de Ar+ que cumpre unha dobre función: a limpeza superficial de mostras contaminadas e os experimentos de perfís en profundidade Monocromador micro-focalizado co que se obtén elevada sensibilidade e alta resolución en análise Análise de área reducida ata 120 micras Capacidade multitécnica SEM filamento de electróns de emisión de campo Espectroscopía de fotoelectróns de raios X (XPS) Espectroscopía de electróns Auger (AES) Espectroscopía de dispersión de ións (ISS) Mapeado elemental e de estado químico SERVIZO DE NANOTENOLOXÍA E ANÁLISE DE SUPERFICIES 33
Espectroscopía Fotoelectrónica de RX (XPS) Modos de Operación Espectroscopía superficial - Información elemental - Determinación do ámbito químico a través da enerxía de enlace (BE) en elementos e compostos como Si, SiO 2, SiC, Ti, TiO, TiO 2,Ti 2 O 3, Fe, FeO, Fe 2 O 3, etc. - Análise de mostras condutoras e illantes - Sensibilidade espectral 0.1 at.% Imaxe analítica da superficie - Resolución en imaxe: 3 μm (un elemento) y 50 μm (espectro) SERVIZO DE NANOTECNOLOXÍA E ANÁLISE DE SUPERFICIES Perfís en profundidade - Rango elemental dende o litio - Cuasi-cuantitativo utilizando Factores de Sensibilidade - Cuantitativo utilizando patróns Perfil en profundidade Experimentos en 3D 34
Espectrometría de Masas de Ións Secundarios de Tempo de Voo (TOF-SIMS) Introdución A espectrometría de masas de ións secundarios de tempo de voo (TOF-SIMA) presenta un conxunto de atractivas características entre as que destacan a elevada resolución espacial na xeración de imaxes, a información elemental e molecular e a elevada sensibilidade, que non poden obterse coas técnicas tradicionais de análise de superficies como XPS ou AES. Unha das súas peculiaridades reside na capacidade para proporcionar información molecular con elevada resolución espacial, utilizando para este propósito un canón primario (GaLMIG) focalizado cun tamaño de anuncio da orde de 100 nm, o que permite estudar a distribución de especies moleculares, con resolución lateral submicrométrica. Outra das vantaxes que ofrece esta técnica é a posibilidade de obter imaxes con información elemental e molecular de elevada resolución lateral (100 nm) e elevada sensibilidade (<0.01 at.% en imaxe e 0.0001% elemental). Calquera mostra sólida é susceptible de ser analizada por TOF-SIMS. A técnica permite analizar dende delicadas moléculas orgánicas e materiais biocompatibles ata minerais naturais, aceiros e materiais nanoestruturados, entre outros. SERVIZO DE NANOTENOLOXÍA E ANÁLISE DE SUPERFICIES 35
Espectrometría de Masas de Ións Secundarios de Tempo de Voo (TOF-SIMS) Diagrama esquemático TOF-SIMS IV Características Técnicas Elevada sensibilidade Alta transmisión Detección en paralelo de masas SERVIZO DE NANOTECNOLOXÍA E ANÁLISE DE SUPERFICIES TOF-SIMS IV Interior da cámara de análise Elevada precisión de masas: de 1 a 10 ppm Alta resolución lateral: 100 nm en baixa resolución de masas; 500 nm en alta resolución de masas Elevado rango de masas: ata 10 000 u 36
Modos de Operación Espectroscopía Superficial - Información elemental e molecular - Sensibilidade ppm - Resolución de masas >10 000 Imaxe analítica da Superficie - Resolución lateral < 100 nm - Detección en paralelo de masas Perfís en Profundidade - Resolución en profundidade < 1 nm - Rango entre 1 nm a > 10 μm - Ideal para aillantes SERVIZO DE NANOTENOLOXÍA E ANÁLISE DE SUPERFICIES 37
Microscopía de Proximidade (SPM) Introdución SERVIZO DE NANOTECNOLOXÍA E ANÁLISE DE SUPERFICIES A microscopía de proximidade (SPM) reúne un conxunto de técnicas que non utiliza lentes nin radiación (raios X, electróns, etc.) para obter imaxes topográficas de gran resolución. Entre as técnicas máis relevantes figuran a microscopía de efecto túnel (Scanning Tunneling Microscopy, STM) e a microscopía de forzas atómicas (Atomic Force Microscopy, AFM), que son, hoxe en día, as de maior poder de resolución para o estudo de estruturas superficiais a nivel atómico. O microscopio de forza atómica (AFM) é un instrumento mecano-óptico que detecta forzas a nivel atómico (da orde dos nanonewton) a través da medida óptica do movemento sobre a superficie dun cantilever moi sensible rematado nunha punta de forma piramidal, dun material normalmente duro. A punta de medida está suxeita ao escáner e ao aproximarse á superficie a distancias moi curtas experimenta unha interacción electrostática. Un láser reflíctese sobre a superficie do cantilever e rexístrase o seu movemento (e, polo tanto, o da punta) a través dun detector. Dende un punto de vista instrumental, ambas as técnicas son moi similares: a microscopía STM só é aplicable a mostras condutoras (metais ou semicondutores), mentres que a microscopía AFM permite abordar calquera tipo de mostras (condutoras, illantes, biolóxicas, etc.) e medir ademais as súas propiedades mecánicas e magnéticas a nivel atómico. Son técnicas que se complementan: a microscopía STM proporciona elevada resolución mentres que a microscopía AFM ofrece versatilidade. 38
Características Técnicas TOPOMETRIX DISCOVERER E EXPLORER Sistema de aproximación: cerámicas pezoeléctricas Sistema electrónico: retroalimentación (ECU PLUS) Escáneres dispoñibles: 100 μm, 70 μm, 7 μm y 1 μm Técnicas dispoñibles; AFM, STM Cela para líquidos Unidade de medidas de propiedades magnéticas Unidade de medida de propiedades eléctricas Aplicacións As aplicacións dun microscopio AFM, dende o punto de vista da resolución estrutural superficial, son similares ás dun microscopio STM, se ben é moito máis versátil en canto ao tipo e natureza das mostras estudadas. A resolución da técnica AFM é algo inferior á do STM e non permite o estudo de estados electrónicos superficiais. En cambio, a súa aplicabilidade a sistemas magnéticos é valiosa. Tamén pode aplicarse a mostras biolóxicas: virus, cadeas de ADN, etc. Ademais pode aplicarse á análise das propiedades elásticas, de adhesión e de fricción dos materiais, polo que os seus campos de aplicación son: - Semicondutores: substratos, películas delgadas - Polímeros e fibras: porosidade e uniformidade - Sistemas para almacenamento de datos ópticos e magnéticos - Cerámicas e composites - Mostras biolóxicas: biomoléculas, virus, células, antíxenos - Ciencia dos materiais: minerais, metais, superficies pulidas, cristais moleculares SERVIZO DE NANOTENOLOXÍA E ANÁLISE DE SUPERFICIES 39
Nanoindentación SERVIZO DE NANOTECNOLOXÍA E ANÁLISE DE SUPERFICIES 40 Introdución As inmensas aplicacións dos recubrimentos e dos compoñentes e dispositivos miniaturizados, xunto ás necesidades de determinar as propiedades elásticas e plásticas dos materiais, deron lugar a un crecente desenvolvemento de tecnoloxías baseadas na nanoindentación. Esta tecnoloxía gaña día a día máis adeptos, especialmente os especialistas no estudo de materiais, tanto no campo académico coma no industrial, e todos aqueles relacionados coa caracterización mecánica dos materiais e dispositivos en volumes moi reducidos. Os métodos convencionais de obtención do valor de dureza dun material baséanse na medida óptica da pegada residual que queda sobre a mostra despois de aplicar sobre ela unha carga normal. A devandita carga aplícase por medio dun indentador de diamante cunha xeometría piramidal (Vickers ou Knoop). O valor de dureza para o devandito material calcúlase dividindo a carga aplicada pola área da pegada residual. Unha medida de indentación convértese en nanoindentación cando o tamaño da pegada residual é demasiado pequeno para ser resolto con precisión mediante microscopía óptica. Isto sucede habitualmente en medidas de dureza de capas finas onde é necesario usar cargas moi baixas (décimas de mn) para evitar a influencia de sustrato. A medida de nanoindentación implica un rexistro continuo do desprazamento do indentador (profundidade) e da carga aplicada. O Nanoindenter XP mide o movemento dunha punta de diamante en contacto cunha superficie. Ao facer unha medida de nanoindentación, aplícase unha carga incremental e rexístrase a penetración da punta de indentación do diamante creada sobre a superficie da mostra.
Características Técnicas CABEZAL DE INDENTACIÓN Resolución de desprazamento: 0,01 nm Percorrido da punta de indentación: 2 mm Máxima profundidade de penetración: 500μm Carga máxima: 500 mn Resolución en forza: 50 nn Mesa de manipulación en X-Y motorizada e controlada por software Superficie útil: 90 x 100 mm. Precisión de posición: 1,5 μm Posición en horizontal das mostras/ Sistema de indentación en vertical Ensaios Ensaios de forma automática. Programación de ata 500 indentacións por mostra Ensaio de indentación simple Ensaios de varias cargas e descargas parciais Ensaios de raiado simple Ensaios de raiado múltiple, con diferentes pasadas en diferentes posicións CONTINOUS STIFFNESS MEASURE- MENT (C.S.M.). Oscilación de forza continua no rango de 0,05 a 300 Hz Amplitude da forza: 0,1 μn a 300 mn Programa modelos dinámicos de caracterización de resposta dinámica (rango de frecuencias: de 0,1 a 2000 Hz) MESA X-Y DE ALTA RESOLUCIÓN Imaxes 3D da zona de indentación Medidas topográficas da superficie SISTEMA ÓPTICO DE VISUALIZACIÓN Obxectivos 4 x e 40 x Cámara de vídeo: CCD 5 ; resol. 768 H x 494 V; chip 10 Bit; tarxeta recaptura de vídeo CCD ensamblada ao obxectivo SERVIZO DE NANOTENOLOXÍA E ANÁLISE DE SUPERFICIES 41
Perfilometría Introdución SERVIZO DE NANOTECNOLOXÍA E ANÁLISE DE SUPERFICIES 42 O perfilómetro mecánico Veeco (modelo Dektak 3) permite medir espesores de capas delgadas, altura de cráteres, e calquera outra característica ou detalle topográfico de interese na superficie. Ademais, o perfilómetro é capaz de determinar e calcular a rugosidade, parámetro que se emprega para determinar o acabado dunha superficie dada. O perfilómetro consta de dúas partes, o cabezal de medida (dektak) e o PC de control. O cabezal ten unha punta móbil (diamante) que se pon en contacto coa mostra. O cabezal baixa lentamente a punta ata alcanzar a superficie da mostra e o portamostras motorizado desprázase lentamente de forma que a punta percorre a superficie de interese aplicando sobre ela unha forza constante (a lonxitude de varrido pode variarse en función das características da mostra). O movemento vertical da punta mídese electricamente e convértese a un formato dixital. Calquera mostra cunha superficie razoablemente dura pode medirse nun rango de desprazamento vertical que no mellor dos casos alcanza unha resolución de 10 Å. A altura máxima da mostra é de 20 mm. O perfil obtido visualízase no monitor do PC e pode gravarse ou exportarse en diversos formatos. Características Técnicas Alturas dende 100 Å ata aprox. 65 μm Lonxitude máxima de varrido: 30 mm Radio da punta: 12.5 μm Obxectivo de baixa magnificación para controlar o posicionamento da punta
Perfilometría Óptica / Microscopía Interferométrica Introdución O NT 1100 de Wyko é un sistema de perfilometría óptica de non-contacto de alta resolución. A base deste equipo é un microscopio interferométrico. As súas características convérteno nunha potente ferramenta para a caracterización e cuantificación da rugosidade en superficies, medida de alturas, dimensións críticas e outras características topográficas cunha extraordinaria precisión e exactitude. O equipo permite aplicar dous tipos de técnicas diferentes segundo sexan as características das mostras. A técnica VSI aplícase a mostras de gran rugosidade, mentres que a técnica PSI se aplica a mostras de moi baixa rugosidade, planas, pulidas e cun acabado superficial tipo espello. Todas as medidas son non destrutivas, rápidas e non requiren ningún tipo de preparación das mostras. Moeda de 1._Home de Vitrubio Características Técnicas Mapas en 2 e 3 dimensións da superficie Obxectivos de 0.5X, 20X e 50X, e lentes intermedias de Field of View de 0.5X, 1X e 2X que permiten medir áreas desde 44 x 58 μm 2 ata 1.8 x 2.4 mm 2, sen utilizar o módulo de stitching Resolución vertical: Modo PSI: Rango de medida: 160 nm Resolución vertical (Mono medida): 3 Å Resolución vertical (Multi medida): 1 Å Modo VSI: Rango de medida: 2 mm Resolución vertical (Mono medida): 3 nm Resolución vertical (Multi medida): < 1 nm Resolución horizontal: 400 nm Módulo stitching: "cosido dixital" de imaxes consecutivas para a obtención de imaxes de gran campo, que pode obter imaxes que cobren superficies da orde dos centímetros. CD con bits gravados Cantilever e Punto AFM contacto Recubrición biocompatible SERVIZO DE NANOTENOLOXÍA E ANÁLISE DE SUPERFICIES 43 Moeda de 2 _Dante Alighieri
Servizo de Microscopía Electrónica 1. TEM (Microscopía Electrónica de Transmisión) 2. SEM (Microscopía Electrónica de Varrido) 3. Preparación de Mostras 4. Microscopía Confocal Técnicos de contacto: Jesús Méndez Fernández - susomen@uvigo.es José Benito Rodríguez - jbenito@uvigo.es - Teléfono: 986-812125 Mª Inés Pazos Garrido - inespazos@uvigo.es
Microscopía Electrónica de Transmisión (TEM) Introdución Aplicacións SERVIZO DE MICROSCOPÍA ELECTRÓNICA O microscopio electrónico de transmisión utiliza un feixe de electróns que é conducido a través dunha columna a baleiro, grazas a lentes electromagnéticas, ata atravesar a mostra de interese. Neste proceso, o feixe é desviado en función da densidade electrónica das distintas estruturas da mostra, dando orixe á imaxe nunha pantalla fluorescente. Os equipos cun canón de electróns de emisión de campo dotados con módulo de varrido (STEM), microanálise, detector de HAADFD e criotransfer permiten obter imaxes de alta resolución, microanálise con diámetro de sonda moi pequeno (nm), mapas de raios X con alta resolución espacial, e estudar mostras conxeladas ou sensibles ao feixe de electróns. Ultraestrutura de células, bacterias, etc. Localización e diagnóstico de virus Estudo de patoloxías Localización de actividade enzimática Control da deterioración de materiais Tratamentos experimentais Grao de cristalinidade e morfoloxía Defectos en semicondutores, etc. Estudo de nanopartículas compostas Estudos de cristais líquidos, inorgánicos e orgánicos Biomateriais Microemulsións Técnicas Observación de ultraestrutura de células, bacterias, tecidos, etc. Observación de partículas, metais, capas, interfases, etc. Inmunocitoquímica Microanálise Mapas dixitais de composición Difracción de electróns Alta resolución STEM con HAADF Criomicroscopía de transmisión 46 Detalle de epitelio de pé de orella de mar Nanopartículas de prata en esferas de SiO 2
Sección cruzada Difracción de electróns Equipos JEOL JEM-2010F Philips CM20 JEOL JEM-1010 Resolución Puntual: 0.19 nm Liña a liña: 0.1 nm Puntual: 0.27 nm Puntual: 0.4 nm Liña a liña : 0.2 nm Voltaxe Aceleración 80-200 kv 80-200kV 40-100kV Aumentos 50-1500 k 820 k 50 600 k Cañón Emisión de Campo Termoiónico LaB 6 Termoiónico Microanálises (EDS) Oxford Inca Energy 200 EDX Accesorios HAADF STEM Cámara dixital Criotransfer Gatan 626 Inxector baixo fondo Inxector dous eixes Inxector baixo fondo Inxector dous eixes Inxector dúas mostras SERVIZO DE MICROSCOPÍA ELECTRÓNICA JEOL JEM-2010F Philips CM20 JEOL JEM-1010 47
Microscopía Electrónica de Varrido (SEM) Introdución O microscopio electrónico de varrido usa lentes electromagnéticas para conducir o feixe de electróns ata a mostra, varrendo a súa superficie e xerando diferentes interaccións, o que permite obter imaxes con contraste topográfico ou composicional. Os equipos cun canón de electróns de emisión de campo permiten levar a cabo a observación en condicións de baixa voltaxe sen perder resolución e, nalgúns casos, sen necesidade de recubrimento. Accesorios como o EDS, o STEM, e as criotécnicas fan posible a realización de microanálise, detección de electróns transmitidos e a visualización de mostras conxeladas ou sensibles ao feixe. Aplicacións Análise de partículas, nanopartículas e materiais nanoestruturados Estrutura de alimentos Presenza de contaminantes Procesos de corrosión Caracterización de recubrimentos e de estruturas metalúrxicas e cerámicas Capas pictóricas Microelectrónica Aplicacións forenses Control de calidade Biomedicina: estudo de cultivos celulares, tecidos e órganos Técnicas SERVZIO DE MICROSCOPÍA ELECTRÓNICA Detalle de rádula de micromolusco Morfoloxía e topografía de células, bacterias, alimentos, etc. Observación de partículas, nanopartículas, metais, capas, coloides, xeles, etc. Imaxes composicionais (contraste por número atómico, BSE) Microanálise Mapas dixitais de composición Alta resolución STEM Criofractura Criomicroscopía de varrido 48 Detalle do pole Microanálise dunha aliaxe
Exemplos de imaxes por electróns secundarios Imaxe de diatomea realizada co detector de STEM Equipos JEOL JSM-6700F Philips XL30 Resolución 1.0 nm (Acc. V. 15-30kV) 2.2 nm (Acc. V 1kV) 3.5 nm (Acc. V. 30kV) Voltaxe Aceleración 0.5-2.9kV (10 V paso) 3.0-30 kv (100 V paso ) 0.2-30 kv (100 V paso) Aumentos 25 650.000 10 200.000 Cañón Emisión de Campo Cátodo Frío Termoiónico W Microanálises (EDS) Accesorios Oxford Inca Energy 300 SEM Detector Retrodispersados tipo YAG Detector STEM Criotransfer Bal-Tec VCT100 EDS EDAX PV9760 WDX Microspec 3PC Detector de Retrodispersados Videoprinter SERVIZO DE MICROSCOPÍA ELECTRÓNICA JEOL JSM-6700F Philips XL30 49
Preparación de Mostras Introdución Aplicacións SERVIZO DE MICROSCOPÍA ELECTRÓNICA A finalidade desta unidade é a realización de todos os procesos aos que se debe someter unha mostra para que poida ser observada nun microscopio electrónico ou óptico. Está dotada de máquinas que permiten dende o corte, pulido e desbastado de materiais industriais, ata a realización de cortes ultrafinos (20-70 nm) de mostras biolóxicas, pasando previamente pola súa fixación e inclusión, ou o tratamento para facilitar a súa condutividade, no caso da microscopía electrónica de varrido. É posible a realización de lámina delgada petrográfica e doutros materiais. As criotécnicas permiten realizar estudos de mostras de materiais e biolóxicas, mantendo as características da mostra próximas ás naturais e libres de artefactos de preparación. Contribúen a levar a cabo todas aquelas aplicacións que se referiron na unidade de microscopía electrónica de varrido e na unidade de microscopía electrónica de transmisión Preparación petrográfica por lámina delgada Preparacións metalográficas Técnicas Técnicas de rutina sobre mostras biolóxicas para microscopía Técnicas de rutina sobre mostras de materiais para microscopía electrónica Criofixación por inmersión Criofixación por impacto Criosubstitución Criofractura Criotransfer de varrido e transmisión Preparación semifinos e ultrafinos Preparación de sección cruzada para microscopía electrónica de transmisión Preparación metalográfica Lámina delgada petrográfica 50 Equipo de criosustitución RMC FS7500 Equipo de Desbastado Iónico de Alta Precisión Gatan PIPS 691
Equipos Equipos de rutina para a preparación de mostras biolóxicas para microscopía electrónica Equipos de rutina para a preparación de mostras de materiais para microscopía electrónica Ultramicrotomo Reichert Ultracut S Gatan Ultrasonic Disc Cutter 601 Gatan Disc Grinder 623 Gatan Dimple Grinder 656 Desbastador iónico Gatan Duo Mill600 Máquina de corte Struers Accutom-50 Sistema de lámina delgada Struers Sistema de preparación metalográfica Struers Equipo de desbastado iónico de alta precisión Gatan PIPS691 Equipo de criofixación por inmersión Gatan Cryoplunge Equipo de criofixación por impacto RMC MF7000 Equipo de criosubstitución RMC FS7500 Preparación de semifinos SERVIZO DE MICROSCOPÍA ELECTRÓNICA Cryoplunge Gatan Pulidora automática Struers 51
Microscopía Confocal Tratamento de Imaxes SERVIZO DE MICROSCOPÍA ELECTRÓNICA 52 Introdución A microscopía confocal baséase no mesmo principio que a microscopía de fluorescencia. Excítanse, cun láser dunha determinada lonxitude de onda, cromóforos intrínsecos (autofluorescencia) e fluorocromos usados para marcar estruturas ou procesos. Estes cromóforos emiten luz fluorescente cunha lonxitude de onda maior. Recóllese só a emisión enfocada, o que permite mellorar a resolución e adquirir seccións ópticas confocais moi delgadas en diferentes planos da mostra; estas seccións poden ser almacenadas e combinadas para xerar de xeito non destrutivo unha imaxe tridimensional. A microscopía confocal de reflexión recolle a luz reflectida pola mostra sen necesidade de marcaxe, polo que se trata dunha ferramenta moi útil na análise de superficies. Os equipos para o tratamento de imaxes permiten o revelado, dixitalización e análise das imaxes obtidas nos microscopios electrónicos que carecen de cámara dixital. Microscopio Confocal Bio-Rad MRC-1024 Aplicacións Análise tridimensional en mostras biolóxicas: inmunofluorescencia en células, tecidos, etc. Marcaxe por inmunofluorescencia de proteínas de membrana, órganos subcelulares, citoesqueleto, etc. Estudos de fisioloxía celular Análise de colocalización Expresión xénica Estudo de microrrugosidades en materiais pulidos Técnicas Inmunofluorescencia e autofluorescencia Reconstrución de estruturas tridimensionais, coloides, xeles, etc. Observación por microscopía óptica de mostras biolóxicas e en lámina delgada Revelado de negativos dos diferentes microscopios Dixitalización e tratamento de imaxes Equipos Autofluorescencia de dinoflaxelados Microscopio óptico Nikon Eclipse 800 Módulo de epifluorescencia Sistema confocal Bio-RadMRC-1024 con tres canles de detección e un cuarto para transmisión. Láser de Ar/Kr Sistema de dixitalización de imaxes Laboratorio de fotografía
Servizo de Seguridade Alimentaria e Desenvolvemento Sostible 1. Absorción Atómica 2. Análise Elemental Orgánica 3. Análise de Fluxo Segmentado 4. Difracción de Raios X 5. Fluorescencia de Raios X 6. Espectroscopía Molecular 7. Espectrometría de Masas de Relacións Isotópicas 8. Espectrometría de Masas de Plasma Axustado Indutivamente (ICP/MS); Espectroscopía de Emisión Óptica de Plasma Axustado Indutivamente (ICP/OES) 9. ICP/MS Multicolector de Alta Resolución 10. Técnicas Cromatográficas CACTI VIGO Técnicos: Jorge Millos Alfeirán - jmillos@uvigo.es - Teléfono: 986-812238 Jesús Estévez Sío - jsio@uvigo.es José Lamas Alvariño - pepelamas@uvigo.es CACTI OURENSE Carmen García Meijide - meijide@uvigo.es - Teléfono: 988-187092
Absorción Atómica SERVIZO DE SEGURIDADE ALIMENTARIA E DESENVOLVEMENTO SOSTIBLE 54 Técnica A absorción atómica é unha técnica analítica espectrofotométrica que permite a determinación cualitativa e cuantitativa de metais, e está especialmente indicada para metais alcalinos, alcalinotérreos e metais pesados presentes en calquera tipo de mostra. Os niveis de precisión que se poden alcanzar van dende % ata ppb (1mg/Tm). A técnica analítica baséase na determinación da enerxía absorbida polos átomos en estado fundamental ao pasar a un estado excitado. A mostra nebulízase e transfírese a un sistema enerxético, constituído por unha lapa obtida por combustión de acetileno, onde se subministra ás moléculas a cantidade de enerxía necesaria para romper os enlaces. Para os elementos refractarios, que requiren unha maior contribución enerxética (Al, Si, Ti, Va, etc.), adóitase empregar a lapa orixinada por óxido nitroso e acetileno. A continuación, as radiacións características emitidas pola lámpada inciden sobre os átomos en estado fundamental, producíndose unha absorción de enerxía á lonxitude de onda desta. Finalmente, as radiacións que atravesan a lapa son conducidas cara ao sistema óptico formado polo monocromador, as lentes, os espellos e o detector. Outras técnicas de maior sensibilidade: Cámara de grafito: a mostra deposítase nun tubo de grafito e aplícase unha diferenza de potencial aos seus extremos co fin de controlar a temperatura nas etapas necesarias para levar os átomos ao estado fundamental (secado, mineralización e atomización). Vapor frío: técnica empregada para a análise de mercurio a niveis de concentración de ppb. Este dispositivo permite obter mercurio no seu estado fundamental mediante a redución con redutores fortes como o cloruro de estaño ou o borohidruro sódico no medio ácido. Xerador de hidruros: o emprego dunha cámara de cuarzo a temperatura elevada e de redutores como o borohidruro sódico permiten analizar os elementos capaces de formar hidruros volátiles (As, Se e Sb, entre outros). Prestacións O espectrofotómetro de absorción atómica con forno de grafito permite traballar con mostras de volume moi pequeno (inferior a 100 μl) ou directamente sobre mostras orgánicas líquidas, en particular material biolóxico de orixe clínica (sangue, soro, ouriños, biopsias hepáticas, etc.). Pola súa elevada sensibilidade (niveis de μg/l), a técnica aplícase na detección de metais en produtos de alta pureza, como por exemplo fármacos, alimentos (peixes e carnes) e produtos industriais, e tamén en augas limpas (presenza de Cu, As, Pb, etc.). Dotación Instrumental Espectrofotómetro de absorción atómica de lapa Varian SpectrAA-250 Plus Espectrofotómetro de absorción atómica de lapa Varian SpectrAA-220 FastSecuential con accesorios para cámara de grafito e xeración de hidruros (Vigo e Ourense) Espectrofotómetro de absorción atómica de lapa Varian SpectrAA-110 Espectrofotómetro de absorción atómica con forno de grafito Varian SpectrAA- 800 con corrector de fondo por efecto Zeeman Espectrofotómetro de absorción atómica PerkinElmer FIMS 400 para a determinación de mercurio pola técnica do vapor frío (FIAS)
Análise Elemental Orgánico Técnica Microanálise: a análise elemental orgánica é a determinación dos elementos N, C, H e S en materiais de diversas orixes, xeralmente orgánicos. Esta determinación require a combustión da mostra nun forno a 1.000º C. Os gases xerados son impulsados con helio a través duns reactivos que reducen o número de especies gasosas presentes na mestura resultante da combustión. A continuación, pasan a un cromatógrafo de gases con detector de condutividade térmica (TCD) que permite medir N 2, CO 2, H 2 O e SO 2. Prestacións Determinación elemental de calquera tipo de composto orgánico, incluíndo organometálicos, derivados heterocíclicos, esteroides, compostos aromáticos polinucleares e organofosforados Determinacións en produtos inorgánicos, novos materiais, aliaxes, minerais, polímeros, copolímeros e mesturas Determinación de contaminantes no medio, incluíndo mostras oceánicas Macroanálise: similar ao caso anterior pero sen separación cromatográfica. Utiliza un detector de infravermello para o CO 2 e un TCD para o N 2 (logo da eliminación de CO 2 e H 2 O). Un accesorio permite a determinación de C inorgánico (carbonatos). A determinación da materia orgánica en solos, sedimentos, etc. realízase por diferenza entre o carbono total e o inorgánico. Análise de mostras con elevados niveis de halóxenos, substancias refractarias, fibra de carbono e produtos cerámicos Dotación instrumental Analizador CHNS-OU EA-1108 e EA-1112 Analizador LECO CN-2000 Accesorio carbonatos LECO CC- 100 Microbalanza Sartorius XM-1000p Analizador elemental THERMO FINIGAN EA 1112 (Ourense) SERVIZO DE SEGURIDADE ALIMENTARIA E DESENVOLVEMENTO SOSTIBLE 55
Análise de Fluxo Segmentado SERVIZO DE SEGURIDADE ALIMENTARIA E DESENVOLVEMENTO SOSTIBLE 56 Técnica Un sistema analizador de fluxo segmentado consiste nun automostrador, unha bomba peristáltica, un módulo analítico, un detector (fotómetro) e o sistema de manexo de datos. A mostra e o reactivo bombéanse continuamente a través do sistema analítico. A preparación da mostra, así como a separación de impurezas, seguida da reacción entre os reactivos e o analito, prodúcense dentro do fluxo continuo que pasa a través do equipo. As burbullas de aire agréganse para separar cada mostra da seguinte mentres pasan a través do sistema. Con iso evítase a dispersión intermostra e o analizador pode procesar de 40 a 120 mostras/hora, mesmo con tempos de reacción longos. Prestacións Baixo consumo de reactivo: tipicamente 0,5-2 ml por análise Alta reproducibilidade: RSD típica do 0,2 0,5 Límites de detección moi baixos, por exemplo 20 ng/l para o nitrito-n Métodos aprobados por ISO, EPA, AOAC e DIN Tempos de reacción de ata 20 minutos Dispoñibles uns 700 métodos analíticos Aplicacións Calidade da auga Análise de auga de mar. Pureza de auga potable Calidade de augas de río e subterráneas Produtos químicos tóxicos en augas residuais. N e P totais disoltos Solo e plantas Nutrientes tales como P, K, Ca, Mg e todos os compostos de N Alimentos: cervexa, viño, refrescos, carne e produtos lácteos Follas de tabaco e análise de fumes Farmacéutico Control de calidade para os produtos finais Control de produción de fermentación antibiótica Dotación Instrumental Autoanalizador Bran+Luebbe AA3 Dúas bombas peristálticas Catro módulos colorimétricos dixitais Dous sistemas de autodilución Oito unidades analíticas para amonio, cloruros, nitratos, nitritos, fosfatos, sulfatos, deterxentes, etc.
Difracción de Raios X Técnica Prestacións A difracción de raios X é fundamentalmente unha técnica de caracterización estrutural de sólidos. As lonxitudes de onda dos raios X empregados son da mesma orde que as distancias interatómicas dos cristais, que actúan como redes de difracción: difractan os raios X en direccións e con intensidades determinadas. O sinal de difracción dun sólido é reflexo da súa estrutura cristalina. Nos experimentos de difracción, as mostras monocristalinas ou policristalinas, normalmente montadas en dispositivos goniométricos, analízanse en función da disposición dos cristais respecto aos feixes incidente e difractado. Os dispositivos experimentais son relativamente sinxelos e o abano de aplicacións é moi amplo e diverso. Determinacións estruturais Resolución e refinamento de estruturas cristalinas Análise cualitativa e cuantitativa de fases cristalinas Análise de polimorfismo Caracterización de transicións de fase e de reaccións en estado sólido Estimación de dimensións de partícula e de microdeformaciones Determinación de tensións residuais Estudo de orientacións preferentes e análise de textura Caracterización de capas epitaxiais Determinación de parámetros estruturais en multicapas Dotación Instrumental Difractómetro de po SIEMENS D-5000: Goniómetro de dous círculos con movemento independente Soporte informático para manexo do equipo, adquisición de datos e execución dos programas, busca, cuantificación, deconvolución e cálculo de distribución de tamaño cristalino e microtensións mediante o método de Warren- Aberbach e de liña simple Accesorio para película delgada Círculo de Euler aberto Libraría JCPDS-ICDD en CD-ROM, para busca de datos sobre compostos cristalinos SERVIZO DE SEGURIDADE ALIMENTARIA E DESENVOLVEMENTO SOSTIBLE 57
Fluorescencia de Raios X Técnica Prestacións SERVIZO DE SEGURIDADE ALIMENTARIA E DESENVOLVEMENTO SOSTIBLE A fluorescencia de raios X (FRX) é unha técnica espectroscópica que utiliza a emisión secundaria ou fluorescente de radiación X xerada ao excitar unha mostra cunha fonte de radiación X. A radiación X incidente expulsa electróns de capas interiores do átomo. Os electróns de capas máis externas ocupan os lugares vacantes e o exceso enerxético resultante desta transición disípase en forma de fotóns, radiación X fluorescente ou secundaria, cunha lonxitude de onda característica que depende do gradiente enerxético entre os orbitais electrónicos implicados, e unha intensidade directamente relacionada coa concentración do elemento na mostra. Análise cualitativa de mostras sólidas (filtros, metais, rochas, mostras en po, tecidos, etc.) sen preparación da mostra Análise semicuantitativa (Fquant) de 78 elementos de peso atómico superior ao boro, incluíndo o xofre como sulfuro e o ligado ao osíxeno. Están excluídos H, Li, Pm, Tc, Po, At, e os gases nobres Análise cuantitativa: cuantificación dos elementos maioritarios (Al, P, S, K, Ca, Si, Ti, Mn, Fe, Mg) e dos elementos minoritarios (As, Ba, Mo, Nb, Zr, Y, Sr, Rb, Th, Pb, Cr, Na, Sn, Ce, Ga, Zn, W, Cu, Co, Ni, V) nun material de base de Si mediante a comparación cunha recta de calibrado confeccionada con 25 mostras xeolóxicas de referencia internacional Determinación da composición de aliaxes que conteñan ata catro elementos Determinación da composición e o grosor dunha capa elemental, binaria ou ternaria Determinación do grosor de dúas ou tres capas elementais Dotación Instrumental Fonte con ánodo de Rh, ventá de Be (125) Xerador de raios X: 20-60 kv, e 5-100 ma Colimadores: 0,15; 0,46; 1,16 e 1,54 Cristais analizadores: LiF(z > 23)LiF- 100 (z > 19) PET (Al Ca) OVO-55 (C Mg) TLAP (F, Na, Mg) Ge (P, S) 58
Espectroscopía Molecular Técnica Aplicacións A espectroscopía baséase no intercambio de enerxía entre a materia e as diferentes rexións do espectro electromagnético. Permite o estudo analítico cualitativo e cuantitativo de moléculas orgánicas e inorgánicas en estado sólido, líquido e gasoso- na franxa do ultravioleta, o visible, o infravermello e por fluorescencia. Prestacións Procedementos habituais nos campos de Bioloxía, Química, Farmacia, Xeoloxía, Xemoloxía, Física, Humanidades e Belas Artes Espectroscopía e Microscopía de Infravermello e Raman Análise agroalimentaria. Determinación de compoñentes de interese, contaminantes e cumprimento de normativas Aplicacións na análise forense e en mostras de procesos industriais Identificación e cuantificación de especies químicas e fases cristalinas Caracterización de tintas e pigmentos en manuscritos, pinturas e outras obras do patrimonio artístico e cultural Análise e orientación de cadeas en materiais compostos Caracterización de sistemas multicapa, tamaño de cristais, graos de cristalinidade, tensión, defectos, contaminantes, etc. Dotación Instrumental Espectrofotómetro FTIR Bruker IFS-28 con accesorio de microscopio infravermello Espectrofotómetro UV-VIS HP8452 Diode Array SERVIZO DE SEGURIDADE ALIMENTARIA E DESENVOLVEMENTO SOSTIBLE 59
Espectrometría de Masas de Relación Isotópica SERVIZO DE SEGURIDADE ALIMENTARIA E DESENVOLVEMENTO SOSTIBLE Técnica A Espectrometría de Masas de Relación Isotópica permite a análise das relacións de isótopos estables de elementos lixeiros ( 13 C/ 12 C, 2H/ 1 H, 15N/ 14 N, 18O/ 16 O, 34 S/ 32 S) coa precisión e a exactitude necesarias para medir as pequenas variacións na abundancia isotópica (fraccionamento), provocadas por múltiples procesos naturais, tanto físicos coma químicos. A técnica tamén permite a análise de abundancias isotópicas en mostras enriquecidas, polo que é unha boa alternativa ao uso de marcadores radioactivos para o seguimento de rutas metabólicas naturais ou sintéticas. Prestacións Bioxeoquímica: estudo de ciclos bioxeoquímicos, estudos de orixe e transformacións de materia orgánica sedimentaria Bioquímica e Fisioloxía: estudos metabólicos e de consumo enerxético Alimentación: estudos de denominación de orixe, adulteracións Química Ambiental: orixe e fluxos de contaminantes Hidroloxía: estudos de acuíferos, ciclo global da auga Arqueoloxía: estudo de paleodietas e paleoclimas Dotación Instrumental Espectrómetro de masas para medida de relacións isotópicas MAT 253. Sistema Base para máxima precisión na medida de abundancias isotópicas relativas de 13 C, 15 N, 18 O, 34 S e (H/D) Fonte de ións de impacto electrónico pechada, de alta sensibilidade, autoaliñada Sistema de baleiro diferencial Variable Ion Source Conductance Analizador de sector electromagnético e enfoque estigmático Sistema de colector universal CNOS Sistema colector H/D Interfase de fluxo continuo, modelo ConFlo III Analizador elemental para C e N, Flash EFCt IRMS para oxidación cuantitativa Analizador termoquímico TC/EA 60
Espectrometría de Masas de Plasma Axustado Inductivamente (ICP-MS) Espectroscopía de Emisión Óptica de Plasma Axustado Inductivamente (ICP-OES) Técnica Aplicacións A espectrometría de masas de plasma axustado indutivamente (ICP-MS) e a espectroscopía de emisión óptica de plasma axustado indutivamente (ICP-OES) baséanse na vaporización, disociación, ionización e excitación dos diferentes elementos químicos dunha mostra no interior dun plasma. Os ións positivos xerados neste proceso sepáranse en función da relación masa-carga e finalmente son detectados e contados cun sistema multiplicador de ións. Durante o proceso de desexcitación dos átomos neutros e ións prodúcense as emisións de radiación electromagnética na zona do ultravioleta-visible, as cales se separan en función da súa lonxitude de onda e, finalmente, mídese a súa intensidade. Prestacións Por ICP-MS poden detectarse a maioría dos elementos e isótopos da táboa periódica a niveis de ppb ou ppt, de forma rápida, inequívoca e cun tratamento previo da mostra mínimo. O emprego dun GC ou un LC axustado ao ICP-MS permite a especiación de metais traza, é dicir, a identificación e cuantificación das formas específicas dun elemento. Control de calidade de produtos rematados Caracterización de materias primas Control ambiental: impurezas en auga potable, contaminantes en auga, cuantificación de residuos tóxicos e perigosos, análise de solos e sedimentos Análises toxicolóxicas de sangue e ouriños Estas técnicas empréganse na especiación de compostos de Sn en pesticidas e mostras ambientais, compostos de As e Sb en matrices biolóxicas, etc. Dotación Instrumental Espectrofotómetro Perkin Elmer Optima 4300 DV Plasma horizontal e posibilidade de lectura tanto axial como radial Cámara de premestura tipo Ryton Nebulizador concéntrico Óptica con policromador Echelle Sistema automático de recalibración da óptica, mediante lámpada de mercurio Detector de estado sólido de carga axustada segmentada Inxector automático de mostras Espectrofotómetro de masas Thermo X Series ICP-MS X7 (Vigo e Ourense) Deseño hexapolar e cela de colisión Nebulización con sistema Peltier de refrixeración SERVIZO DE SEGURIDADE ALIMENTARIA E DESENVOLVEMENTO SOSTIBLE 61
Espectrometría de Masas de Plasma Axustado Inductivamente (ICP-MS) Multicolector de Alta Resolución Técnica Prestacións Permite a obtención das relacións isotópicas dos elementos químicos. Para conseguir a maior precisión e minimizar erros durante a medida, o equipo está provisto dun conxunto de colectores que permite a determinación simultánea dos isótopos elixidos para a análise. A versatilidade da técnica baséase no sistema de xeración dos isótopos (ICP) que permite a rápida ionización de case todos os elementos químicos. Xeocronoloxía: a determinación precisa das relacións isotópicas, tanto en mostras líquidas como sólidas, dos elementos Investigación clínica, alimentaria, ambiental, etc., ao poder determinar isotopicamente un amplo número de elementos Esta instrumentación de alta sensibilidade permite á súa vez a determinación elemental, mediante técnicas normais de calibración, e alcanza a maior exactitude e precisión na determinación de concentracións mediante dilución isotópica SERVIZO DE SEGURIDADE ALIMENTARIA E DESENVOLVEMENTO SOSTIBLE O equipo combina a maior sensibilidade e a mellor estabilidade para todos os elementos, así como a capacidade de obter alta resolución ou, no seu defecto, o mellor poder de resolución para a discriminación do sinal con respecto ás interferencias espectrais (moleculares). Dotación Instrumental Espectrómetro de masas de alta resolución Multicolector THERMO NEPTUNE (nove colectores) Espectrómetro de masas con óptica reversa de dobre enfoque: analizador electrostático a 90 (ESA) e analizador de sector magnético a 90 cun radio efectivo de 81 cm e unha resolución de traballo de M/ΔM=450 (definición a 10% de val). Electroimán laminado cun regulador de campo altamente estable Sistema multicolector de detección de ións mediante copa de Faraday (MEMCO), multielemental, e un enclave para amplificación cunha copa de Faraday central e fixa e oito copas de Faraday movibles de forma individual Dispositivo de reconto de ións que inclúe multiplicador secundario de electróns (SEM) 62
Técnicas Cromatográficas (Ourense) Técnica As técnicas cromatográficas permiten a separación dos distintos compoñentes dunha mostra en función da súa distribución entre dúas fases: unha fase estacionaria, constituída polo recheo da columna cromatográfica, e unha fase móbil, que arrastra os analitos cara ao detector. Cromatografía de gases con detector de ionización de lapa (GC-FID) Na técnica GC-FID a mostra volatilízase, pasa á columna cromatográfica onde, mediante ramplas de temperatura e a acción do gas portador, sepáranse os distintos compoñentes da mestura. Finalmente, estes compoñentes pasan ao detector FID onde a maioría dos compostos orgánicos, ao pirolizarse á temperatura da lapa de aire pola acción do H 2, producen ións e electróns que conducen a electricidade a través da lapa. Aplicacións A técnica GC-FID emprégase na análise de compostos orgánicos volátiles e termoestables (pesticidas, PAHs, ácidos graxos, disolventes industriais, hidrocarburos, alcohois superiores, etc.). SERVIZO DE SEGURIDADE ALIMENTARIA E DESENVOLVEMENTO SOSTIBLE 63
Técnicas Cromatográficas (Ourense) Cromatografía de Gases con detector de Espectrometría de Masas (GC-MS) SERVIZO DE SEGURIDADE ALIMENTARIA E DESENVOLVEMENTO SOSTIBLE A Cromatografía de Gases en combinación coa detección por Espectrometría de Masas (GC-MS) é unha técnica que permite a separación e identificación de mesturas moi complexas. Inxéctase a mostra no cromatógrafo de gases e sepárase na columna cromatográfica obtendo a elución sucesiva dos seus compoñentes individuais que pasan, a continuación, á fonte de ionización do espectrómetro de masas onde os compostos se fragmentan por impacto de electróns procedente dun filamento incandescente (impacto electrónico). A través dun sistema de lentes e campos magnéticos, os ións formados son conducidos cara ao analizador cuadrupolar onde se separan en función da súa relación masa/carga e, finalmente, son enviados cara ao multiplicador de electróns para ser cuantificados. O espectrómetro de masas pode operar en dous modos de traballo, en función da sensibilidade requirida e do tipo de experimento que se vai realizar: Varrido completo (Full Scan) ou SIM (observación dun ión ou grupo de ións previamente seleccionado). Esta técnica está especialmente indicada para compostos apolares de volatilidade alta, peso molecular baixo e alta estabilidade térmica. A técnica GC-MS aplícase de forma rutineira na análise de drogas, pesticidas, produtos farmacéuticos, proteínas, polipéptidos, esteroides, así como calquera outra substancia compatible coa cromatografía de gases. Aplicacións A técnica GC-FID emprégase na análise de compostos orgánicos volátiles e termoestables (pesticidas, PAHs, ácidos graxos, disolventes industriais, hidrocarburos, alcohois superiores, etc.). 64
Cromatografía de Líquidos de Alta Resolución con detector de Espectrometría de Masas Tripla Cuadrupolo (HPLC/MS/MS) A cromatografía de líquidos con detector de espectrometría de masas (HPLC-MS) está especialmente indicada para a análise de compostos pouco volátiles e inestables termicamente. A mostra inxéctase no cromatógrafo de líquidos e os seus compoñentes sepáranse na columna cromatográfica. Os compoñentes individuais pasan, por orde de elusión, ao detector de masas para ser detectados e cuantificados. O detector de masas pode traballar en dous modos de ionización: ionización electrospray (ESI) e ionización química a presión atmosférica (APcI). ESI. Nesta técnica a mostra introdúcese na agulla ESI, á cal se lle aplica unha diferenza de potencial á sonda ESI que contén a mostra, que emerxe en forma de pequenas gotas cargadas electricamente. Por evaporación do disolvente increméntase a densidade de carga eléctrica na superficie das gotas ata un punto crítico (límite de estabilidade de Rayleigh) no cal as gotas se dividen en gotas máis pequenas. Os ións do analito, con diferente carga, son expulsados á fase gas e introducidos no MS a través dunha interfase de extracción de ións e enfocados a través de lentes iónicas cara ao analizador. APcI. O eluente procedente do HPLC entra en forma de aerosol nunha cámara de vaporización a altas temperaturas. A alta voltaxe aplicada a unha sonda próxima á saída da cámara de vaporización crea unha coroa de descarga que forma ións reactivos mediante unha serie de reaccións químicas coas moléculas do disolvente e o gas envolvente (nitróxeno). Estes ións reaccionan coas moléculas da mostra formando ións que son extraídos e enfocados a través de lentes iónicas cara ao analizador. O equipo dispón dun triplo cuadrupolo, o que permite operar en varios modos de traballo: obtención de espectros normais, varrido de ión fragmento, varrido de ión precursor e varrido de fragmento neutro. Aplicacións A técnica de ionización electrospray (ESI) permite analizar moléculas de elevado peso molecular dado que se mide a relación masa/carga (m/z), estando especialmente indicada na análise de compostos polares, incluíndo: - Polímeros biolóxicos (proteínas, péptidos, glicoproteínas, ácidos nucleicos, etc.) - Produtos farmacéuticos e os seus metabolitos - Polímeros industriais SERVIZO DE SEGURIDADE ALIMENTARIA E DESENVOLVEMENTO SOSTIBLE 65
Outros Servizos 1. Detección Remota a. Base de Referencia GPS b. Teledetección Espacial c. Termografía Infravermella Técnico de contacto: Ramiro Álvarez Clavero Teléfono: 986-813757 ramiro@uvigo.es 2. Taller de Electrónica Técnico de contacto: Fernando González Muiños Teléfono: 986-812239 fernando@uvigo.es 3. Taller de Mecanizado Técnico de contacto: Antonio Souto Casás Teléfono: 986-812241 asouto@uvigo.es
Base de Referencia GPS Introdución A base de referencia GPS recibe datos de satélites que pertencen ao sistema de posicionamento global NAVSTAR (GPS), unha constelación de satélites controlados dende a base da Forza Aérea en Schriever (Colorado). Características técnicas Base de Referencia GPS: - Receptor GPS Trimble MS750 dobre frecuencia de doce canles - Corrección diferencial RTK e RTCM - Antena micro-centrada dobre frecuencia L1/L2, con plano de terra - Radiomódem UHF Timtalk 450S doce canles (433,075-433,35 MHz) - Software GPSBase para xestión e almacenamento dos datos GPS - Produce transmisión de datos de corrección diferencial RTK e RTCM - Almacena datos en formato SSF, DAT e Rinex - Conexión a FTP, WEB e BBS, para os datos almacenados Aplicacións - Localización - Navegación - Rastrexadura - Cartografía - Tempo exacto Os usuarios/as da estación móbil GPS poden realizar a corrección diferencial en tempo real dos seus datos simplemente chamando cun teléfono móbil á base de referencia GPS. OUTROS SERVIZOS 68 Estación móbil GPS para tempo real: - Receptor 5800 móbil con antena GPS - Radiomódem interno e batería integrados - Sistema sen cables, transmisión de datos por tecnoloxía Bluetooth integrada nos dispositivos GPS e controlador. - Compatible con correccións diferenciais WAAS/EGNOS - Controlador ACU con software Survey Controller para levantamento e planeamento de puntos, liñas, áreas, curvas, MDT e estradas - Maleta de transporte para 5800 móbil, bastón fibra de carbono e soporte para controlador, baterías internas de ionlitio
Teledetección Espacial Introdución O obxectivo da teledetección espacial é a observación remota da superficie terrestre. Abrangue non só os procesos que permiten obter unha imaxe dende o aire ou o espazo, senón tamén o seu tratamento posterior. A estación receptora de satélites recibe imaxes de satélites de órbita polar da serie NOAA, os cales orbitan a unha altura principal de 850 Km (semieixe maior de 7228 Km) e cunha inclinación aproximada de 99 graos. As estacións principais de control e adquisición de datos están situadas en Fairbanks (Alasca) e a illa de Wallops (Virxinia). O seu uso principal é a detección da temperatura do océano, a terra e as nubes. Características técnicas Antena direccional NOAA-HRPT con motores de acimut e elevación Sistema de control de motores Sistema de interface de antena HRPT Receptor NOAA-HRPT (dúas canles de 1698 e 1707 MHz) Computadora e software de control de antena Servidor UNIX para recepción e almacenamento de datos HRPT Conmutador para acceso a internet da rede local Áreas de interese Agronomía Bioloxía Cartografía Ciencias forestais Edafoloxía Xeoloxía Xeografía Oceanografía Meteoroloxía Medio Natural OUTROS SERVIZOS 69
Teledetección Espacial Aplicacións Estudos de erosión e impacto ambiental Cartografía xeolóxica Control de icebergs en zonas polares Cálculo de modelos de erosión Cartografía térmica da superficie do mar Control da corrente do Golfo e outras correntes mariñas Cartografía da cobertura vexetal do solo Cartografía de áreas queimadas Realización de inventarios forestais Cartografía e inventario de cultivos por especies Predición do rendemento de cultivos, etc. Produtos xerados Imaxes preprocesadas (quicklooks) Datos HRPT en bruto Imaxes AVHRR xeorreferenciadas Composicións multibanda en falsa cor xeorreferenciadas Reflectancia equivalente (albedo) xeorreferenciada Temperatura de brillo xeorreferenciada Mapas de temperatura superficial do mar (SST) xeorreferenciados Mapas de temperatura da superficie terrestre (LST) xeorreferenciados Índice de vexetación de diferencial normalizada (NDVI) xeorreferenciado Exportación dos datos HRPT a outros programas (ERDAS, PCI, ENVI) Exportación dos datos numéricos correspondentes a un produto AVHRR Xeración de imaxes mediante fórmulas á medida do usuario/a utilizando calquera combinación de canles NOAA Formación e consultoría en teledetección, termografía e TIC Asesoramento na localización e avaliación de produtos de teledetección, análise de requirimentos hardware e software, xestión de compras de equipos e imaxes de alta resolución OUTROS SERVIZOS 70
Termografía infravermella Introdución A termografía é a rama da Teledetección que se ocupa da medición da temperatura radiada polos fenómenos da superficie da terra dende certa distancia. A cámara termográfica foi desenvolvida con tecnoloxía Uncooled Focal Plane Array detector (UFPA), que consiste nunha matriz de dúas dimensións (320x240) formada por uns detectores coñecidos como microbolómetros. A cámara termográfica foi desenvolvida para traballos de detección e prevención, e é capaz de realizar medidas de temperatura tanto no interior como no exterior. As características principais da cámara son o seu pequeno tamaño, lixeireza e alta calidade de imaxe. Os infravermellos inciden no detector como onda electromagnética, a temperatura do detector aumenta pola absorción da enerxía da radiación, a resistencia do detector cambia e, finalmente, o cambio de resistencia crea o sinal eléctrico. OUTROS SERVIZOS 71
Termografía infravermella Características técnicas Detector non refrixerado tipo UFPA de 320 (H) x 240 (V) Cámara interna de visión real tipo CCD Resolución de 0,08º C Precisión: ±2% fondo de escala Resposta espectral: 8 a 14 μm Memoria en tempo real Gravación de voz Rangos de medida: -40 a 120º C, 0 a 500º C e 200 a 2000º C Visor e pantalla TFT en cor con control remoto Funcións de procesado multipunto en temperatura e emisividade (dez puntos), alarma, temperatura máxima/mínima e catro bandas de isotermas Funcións de visualización: conxelado, cor/monocromo, gradación, etc. Lente estándar, grande angular e longo alcance (telefoto) Maletín de transporte, cargador de batería e alimentador de 220 V AC/12 VDC Tarxeta de memoria tipo PCMCIA Software avanzado para tratamento e análise de termogramas MikroSpec OUTROS SERVIZOS 72
Aplicacións Mantemento eléctrico Mantemento mecánico Control de procesos Control de calidade Deseño de compoñentes e sistemas I+D Teledetección Seguridade/Militar Inspección de edificios e obras de arte Sanidade/Veterinaria Automoción Aeronáutica OUTROS SERVIZOS 73
Termografía infravermella Outras Aplicacións OUTROS SERVIZOS 74 Bioloxía e Medicina - Determinación de cicatrices por queimaduras - Propiedades emisivas de materiais dentais - Estudo de patoloxías do sistema venoso - Estudo de variacións térmicas nos ciclos reprodutivos de animais - Estudos biotérmicos de cultivos celulares - Estudo térmico de fatiga en ás de paxaros e insectos - Control de doenzas animais e vexetais, etc. Electricidade e Electrónica - Distribución de temperaturas en fornos de fabricación de silicio e arseniuro de galio - Verificación de funcionamento de circuítos integrados - Aplicacións en visión artificial de robots - Seguridade e visión nocturna - Erros en liñas de alta, media e baixa tensión Caracterización de materiais - Identificación de propiedades termofísicas de capas delgadas de materiais - Caracterización colorimétrica de produtos e materiais Radiometría - Estudos de imaxes térmicas procedentes de obxectos enterrados - Pegadas térmicas de minas enterradas, etc. Ensaios non destrutivos - Control de calidade de xuntas de materiais cerámicos - Determinación de defectos en fibras de carbono - Caracterización de resistencias térmicas en interfaces metal-metal, etc. Mecánica do estado sólido - Estudo da enerxía almacenada durante a deformación do aceiro - Estimación de propiedades termofísicas de metais e a súa relación coa tensión mecánica - Límites de fatiga en metais - Procesos de variación térmica rápida e lenta na industria téxtil, etc. Mecánica de fluídos - Transferencia de calor en fluídos - Estudo da convección natural - Análise de lapas - Capacidade de radiadores - Impactos de fluídos en muros quentes, etc. Aplicacións industriais - Caracterización de células solares multicristalinas - Traballos de conservación e restauración - Recoñecemento de defectos e determinación das súas características, etc.
Taller de Electrónica Universidade de Vigo Introdución Dotación instrumental O taller está dotado dos instrumentos necesarios para realizar o primeiro diagnóstico rápido de erros en equipos e sistemas electrónicos. Entre as principais tarefas está a reparación de equipos electrónicos de moi diversa natureza e función, especialmente instrumentos de laboratorio (pipetas, destiladores, balanzas, recirculadores, etc). Outra función destacable é a fabricación de instrumentos electrónicos á medida como fontes de alimentación e equipos de regulación de temperatura. Medidor RCL PHILIPS. Modelo PM 6303A Xerador de onda de formas arbitrarias. 15 MHz HEWLETT PACKARD. Modelo 3120A Contador universal 15 MHz. HEWLETT PACKARD. Modelo 53131A Multímetro dixital de 6½ díxitos HEWLETT PACKARD Modelo 34401A Estación de soldadura e desoldadura de 400º C JBC. Modelo RP5100 Osciloscopio combinado de dobre canle con autorrango 100 MHz FLUKE. Modelo PM3380A Fonte de alimentación 60V -5A. IT. Modelo AX323 Osciloscopio dobre canle 20 MHz ITT. Modelo OX7520 Xerador multisistema de televisión PROMAX. Modelo GV 698 Multímetro de 3¾ díxitos FLUKE. Modelo 87 Pinza multifuncións ITT. Modelo MX 1200S OUTROS SERVIZOS 75
Taller de Electrónica Aplicacións Reparación e mantemento de equipos: - Centrífugas - Pipetas - Baños de ultrasóns - Recirculadores de auga - Lámpadas de fibra óptica - Lupas ópticas - Axitadores magnéticos - Destiladores - Microscopios - Baños termostáticos - Estufas - Balanzas Equipamento Informático - Ordenadores - Monitores OUTROS SERVIZOS - Impresoras 76
Taller de Mecanizado Introdución O servizo de taller de mecanizado está deseñado para poder ofrecer, tanto á comunidade universitaria como a outros centros de investigación ou empresas da zona, dende a posibilidade de realización de pezas e accesorios para equipos industriais e científicos que requiran dun elevado grao de precisión no mecanizado ata a fabricación en pequenas series de elementos de mecanizado sinxelo. Dotación instrumental Fresa universal Torreta LAGUN Modelo GVM 5-SP Fresa universal LAGUN modelo FU-110 Trade de columna ERLO modelo CR/30. Capacidade máxima de trade 32 mm de diámetro Serra alternativa hidráulica SABI modelo SH260. Máxima capacidade de corte en redondo 210 mm. Máxima capacidade de corte en cadrado 205 mm Pregadora de chapa HM modelo MB/700/S. Lonxitude de traballo de 650 mm. Máximo espesor de chapa de 1,25 mm Esmeriladora FORMIS de 1,1 CV OUTROS SERVIZOS 77
Taller de Mecanizado Aplicacións Deseño e construción de pezas e prototipos nunha ampla gama de materiais como: - Aceiros - Teflón - Nailon - Cobre - Aluminio Preparación de pezas para tecnoloxía de baleiro (recipientes, envases, etc.), para enxeñaría química (reactores), etc. OUTROS SERVIZOS 78