Universidad de Vigo C A C T I Centro

Universidad de Vigo C.A.C.T.I. Centro de Apoyo Científico - Tecnológico a la Investigación DIRECCIÓN Campus Universitario "As Lagoas" Marcosende C/ Leonardo da Vinci, Nº 15 36310 VIGO .ESPAÑA Telf.: 986-81 21 18 - Fax: 986-81 21 35 dircacti@uvigo.es http://webs.uvigo.es/cactiweb 1 Residencia Rectorado Cine y Teatro Ocio y Servicios Edificio Miralles Deportes Piscina CACTI Circunvalación Yacimiento arqueológico VIGO (Plaza de España), AUTOPISTA y AEROPUERTO ETSI Telecomunicación Aparcamiento ETSI Minas Escultura Horizonte para o sol (S. Rivas) Aparcamento Económicas y Empresariales Filología y Traducción VIGO (Avda. de Castrelos) Aparcamiento Aparcamiento ETSI Industriales Yacimiento arqueológico Ciencias Jurídicas y del Trabajo Circunvalación Química, Biología y Ciencias del Mar Biblioteca Ciudad Tecnológica Escultura O Tempo (F. Leiro) Coordinación: Ángel Rodríguez de Lera Diseño y Maquetación: Noelia Beceiro Lodeiro Carmen Serra Impresión: Tórculo Artes Gráficas, S.A. ISBN Depósito Legal U N IV ER SID A D E D E V IG O ÍNDICE Presentaciones Servicio de Determinación Estructural y Proteómica - Espectrometría de Masas - Resonancia Magnética Nuclear - Difracción de Rayos X Monocristal - Genómica: secuenciación de ADN - Citometría de Flujo Servicio de Nanotecnología y Análisis de Superficies - Espectroscopía Fotoeléctrónica de Rayos X (XPS) - Espectrometría de Masas de Iones Secundarios de Tiempo de Vuelo (TOF-SIMS) - Microscopía de Proximidad - Nanoindentación - Perfilometría - Perfilometría Óptica / Microscopía Interferométrica Servicio de Microscopía Electrónica - TEM (Microscopía Electrónica de Transmisión) - SEM (Microscopía Electrónica de Barrido) - Preparación de Muestras - Microscopía Confocal Servicio de Seguridad Alimentaria y Desarrollo Sostenible - Absorción Atómica - Análisis Elemental Orgánico - Analizador de Flujo Segmentado - Difracción de Rayos X - Fluorescencia de Rayos X - Espectroscopía Molecular - Espectroscopía de Masas de Relaciones Isotópicas - Espectroscopía de Masas de Plasma Acoplado Inductivamente (ICP/MS) / Espectroscopía de Emisión Óptica de Plasma Acoplado Indutivamente (ICP/OES) - ICP/MS Multicolector de Alta Resolución - Técnicas Cromatográficas Otros Servicios - Detección Remota - Taller de Electrónica - Taller de Mecanizado 61 62 65 67 68 75 77 5 9 10 22 25 28 29 31 32 35 38 40 42 43 45 46 48 50 52 53 54 55 56 57 58 59 60 Presentaciones Domingo Docampo Siempre es un honor para el Rector presentar el Catálogo de Servicios de un centro esencial en el apoyo institucional a la investigación de los grupos de nuestra Universidad, pero en el caso del C.A.C.T.I. cabe destacar que su labor no se limita al servicio interno: su apertura a empresas y organismos hace que se proyecte como un centro de referencia nacional e internacional. Estamos hablando pues de un importante instrumento en la mejora de la capacidad emprendedora e innovadora, señal de identidad de nuestra Universidad. La actuación del C.A.C.T.I. sigue constituyendo uno de los mayores potenciales de la Universidad de Vigo en el apoyo a la investigación. Desde su creación, las sucesivas incorporaciones de nuevas infraestructuras y el propio desarrollo del Centro fueron llevadas a cabo por la acción y voluntad de sus responsables en sintonía con las necesidades de la comunidad investigadora. Las dotaciones y equipamientos que configuran la oferta científico-tecnológica del C.A.C.T.I. están teniendo, por su volumen y calificación, una repercusión que traspasa nuestra Universidad y se incorporan, como se pone de manifiesto en su actividad cotidiana, como señales de referencia en el entorno empresarial e investigador del más alto nivel. Referencia que se espera incrementar en los próximos años con la construcción del nuevo edificio con mayores espacios y prestaciones dentro del denominado Parque Científico-Tecnológico en la Universidad de Vigo. En este documento se detalla la relación completa de servicios que se prestan actualmente en el C.A.C.T.I., junto con las características técnicas de los diversos equipamientos. De la relación de servicios se sigue que hoy el C.A.C.T.I. cubre las necesidades de ensayo y medidas punteras en la investigación científica actual: Proteómica, Genómica y Nanotecnologías. Espero que el Catálogo sea de utilidad para todos los usuarios y que contribuya también a una mayor y mejor difusión y proyección del Centro de Apoyo Científico y Tecnológico a la Investigación de nuestra Universidad. PRESENTACIONES Domingo Docampo, Rector 5 Presentaciones José Cidrás Pidre El Centro de Apoyo Científico-Tecnológico a la Investigación, conocido por el acrónimo de C.A.C.T.I., fue y es una apuesta de la Universidad de Vigo por la investigación básica y aplicada de calidad en el ámbito nacional e internacional. El C.A.C.T.I. tiene como objetivo la adquisición centralizada de grandes equipamientos científicos para cubrir las necesidades de los grupos de investigación de la Universidad que no pueden adquirirlos por sus propios medios y son indispensables para una investigación con reconocimiento internacional. Sin embargo, debido a la dimensión de servicio público, el C.A.C.T.I. también oferta sus servicios a otras instituciones públicas y a empresas. Desde su creación en el año 1991, el CA.C.T.I. se fue dotando paulatinamente de equipamiento científico, pero es a partir del año 2000 cuando la inversión tiene un crecimiento destacado. De este modo, en la actualidad el C.A.C.T.I. está dotado con una infraestructura de cerca de 13 M€ y con un personal técnico estable de 14 personas, que cubren los servicios más punteros de la investigación científica: Determinación Estructural y Proteómica, Nanotecnología y Análisis de Superficies, Microscopia Electrónica, Desarrollo Sostenible y Seguridad Alimentaria (en Orense), Teledetección y Talleres de Mecanizado y Electrónica. Así, el C.A.C.T.I. en las dos sedes de Vigo y Orense, se configura como un centro dotado de una muy alta infraestructura de investigación sin comparación en nuestro entorno geográfico. Como Vicerrector de Investigación de la Universidad de Vigo quiero utilizar esta introducción de los servicios del C.A.C.T.I. para reconocer a todos mis antecesores en el cargo su labor para hacerlo posible: profesor Dr. D. Federico Vilas, precursor e iniciador del C.A.C.T.I., profesor Dr. D. Jorge Bravo, por la puesta en marcha del centro, profesor Dr. D. José Tojo, recientemente fallecido, por el impulso que le dio al centro, y al profesor Dr. D. Salustiano Mato a quien se le debe la dimensión actual del C.A.C.T.I. A todos ellos considero que la Universidad de Vigo les debe la existencia y relevancia del C.A.C.T.I. Extiendo también el agradecimiento a los responsables del Centro, que hicieron posible su funcionamiento cotidiano e impulsaron su crecimiento y desarrollo: D. Anxo Sánchez Bermúdez, Dña. Betty León Fong y D. Ángel Rodríguez de Lera. En particular quiero subrayar la labor del actual Director del C.A.C.T.I., profesor Dr. D. Ángel Rodríguez de Lera a quien le debemos este magnífico documento sobre los servicios del Centro. PRESENTACIONES José Cidras Pidre Vicerrector de Investigación 6 Presentaciones Angel Rodríguez de Lera El Centro de Apoyo Científico y Tecnológico a la Investigación (C.A.C.T.I.) inicio su andadura en el año 1991 con la vocación de proporcionar apoyo científico y tecnológico a los miembros de la Comunidad Universitaria, a los organismos públicos de investigación (OPIs) y entidades privadas de nuestro entorno. La inauguración del actual edificio en el año 1995 hizo realidad la reflexión por los entonces responsables de que la centralización era el camino para poder ofertar equipamientos, técnicas y servicios que difícilmente se podrían obtener por esfuerzos aislados de los grupos de investigación. En el momento actual, su patrimonio científico, que supera los 13 M€ y está organizado en cuatro grandes Servicios: Nanotecnología-Análisis de Superficies, Determinación Estructural Proteómica-Genómica, Microscopia Electrónica y Desarrollo Sostenible-Calidad Alimentaria (en Orense). Completan la oferta el Servicio de Teledetección y los servicios de apoyo de Taller de Mecanizado y Taller Electrónico. Una estructura flexible que puede adaptarse fácilmente a los cambios generados por la incorporación de nuevas técnicas de análisis y demandados por la propia dinámica investigadora. Otras evidencias objetivas de la consolidación del C.A.C.T.I. son el incremento en el número de actividades de apoyo a la Investigación para los tres grupos de usuarios: grupos de investigación de la Universidad de Vigo, grupos de investigación de OPIs y Empresas privadas, así como los balances económicos de tendencia creciente (multiplicado por 10 en los últimos diez anos). La importancia del C.A.C.T.I. en el entorno social y económico se refleja en la captación de recursos ajenos a la Universidad de Vigo que alcanza en 2005 el 64% de la facturación por servicios prestados a Empresas y O.P.I.s. Un Centro de prestación de servicios de calidad no sería posible sin el entusiasmo de todo el Personal del C.A.C.T.I. (Técnicos-especialistas, contratados de Infraestructuras CientíficoTecnológicas, becarios, PAS), que aborda los nuevos retos que la dinámica de las infraestructuras de investigación plantea. Su formación y actualización de conocimientos y técnicas, así como la implicación en el desarrollo de la oferta de servicios son fundamentales para garantizar el futuro del Centro. Consolidado como Centro de apoyo a la investigación, con presencia importante en las O.P.I.s y empresas del Norte de Portugal, el objetivo que anima a todos los miembros del C.A.C.T.I. es el de constituir un Centro de Referencia en la Comunidad Autónoma y, en determinadas técnicas, un Centro de Referencia Nacional. Conscientes de la necesidad de seguir apostando en el futuro por los Servicios Centrales, la Universidad de Vigo construirá un nuevo edificio, para atender al creciente patrimonio científico del C.A.C.T.I., la oferta incesante de nuevos servicios, y al incremento de personal que el crecimiento de las actividades de investigación de los grupos demanda. PRESENTACIONES Angel Rodríguez de Lera Director del C.A.C.T.I. 7 Servicio de Determinación Estructural y Proteómica 1. Espectrometría de Masas a. Gases – Masas b. Sector Magnético c. Resonancia Ciclotrónica de Iones d. MALDI-TOF y Preparación de Muestras 2. Resonancia Magnética Nuclear 3. Difracción de Rayos X Monocristal 4. Genómica: Secuenciación de ADN 5. Citometría de Flujo Técnicos: Manuel Marcos García - mmarcos@uvigo.es - Teléfono: 986-813884 Nieves Atanes Blanco - natanes@uvigo.es Sonia Escudero Martínez - soniae@uvigo.es 9 Universidade de Vigo C.A.C.T.I. Espectrometría de MASAS Gases-Masas Introducción El acoplamiento de la espectrometría de masas con una técnica cromatográfica data de la década de los 70. Este acoplamiento revolucionó el análisis de mezclas complejas de compuestos orgánicos ya que une el alto poder de resolución que le da la cromatografía de gases con la alta sensibilidad del espectrómetro de masas. El desarrollo de las columnas capilares (años 80) ha incrementado aun más la capacidad de resolución de la cromatografía de gases; como consecuencia, la cromatografía de gases-masas (GC-MS) se ha convertido en el método más poderoso para la identificación y cuantificación de moléculas orgánicas. T I :FR E S C 02. C D A bundance 450000 400000 SERVICIO DE DETERMINACIÓN ESTRUCTURAL Y PROTEÓMICA 350000 300000 250000 200000 150000 100000 50000 T i e-> m 0 10. 0 0 15. 0 0 20. 0 0 25. 0 0 30. 0 0 35. 0 0 40. 0 0 45. 0 0 50. 0 0 55. 0 0 60. 0 0 Los equipos instalados en el Servicio permiten trabajar en impacto electrónico, ionización química e ionización de campo. Los cromatógrafos de gases poseen un portal de inyección con y sin división de flujo. Es posible trabajar con una o varias rampas de programación lineal de temperatura. Se pueden realizar experimentos en los que se detecta el espectro de masas completo, y se mide la corriente total de iones que se producen (TIC), o bien se observa selectivamente un ión o grupo de iones previamente determinados (SIM\SIR), lo cual permite aumentar el rango de detección de las muestras. 10 Universidad de Vigo C.A.C.T.I. Características Técnicas Espectrómetro de Masas HewlettPackard 5989 A Componentes: - Cromatógrafo de Gases HewlettPackard 5890Iiplus - Inyector Split/Splitless - Inyector automático Hewlett-Packard 6890 - Inyector de Espacio de Cabeza Hewlett-Packard 7694 - Detector de Masas Hewlett-Packard 5989A - Rango del detector de 10 a 1000 Dalton con posibilidad de ampliación a 2000 Dalton Espectrómetro de Masas VARIAN SATURN 2000 Componentes: - Cromatógrafo de Gases VARIAN 3800 - Inyector PTV Split/Splitless - Detector de Masas VARIAN SATURN 2000 - Rango del detector de 10 a 650 Dalton Espectrómetro de Masas WatersMicromass GC-TOF Componentes: - Cromatógrafo de Gases HP6890 Plus - Inyector split/splitless con EPC - Inyector automático - Analizador de Tiempo de Vuelo - Fuentes EI y FI - Resolución en modo EI y FI mayor 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 11 SERVICIO DE DETERMINACIÓN ESTRUCTURAL Y PROTEÓMICA Universidad de Vigo C.A.C.T.I. Espectrometría de MASAS Gases-Masas M Modos de Operación Impacto electrónico Ionización química Ionización de campo Modo TIC (Corriente Iónica Total) Modo SIM (Monitorización Selectiva de Iones) Alta resolución Aplicaciones SERVICIO DE DETERMINACIÓN ESTRUCTURAL Y PROTEÓMICA La técnica de GC-MS se usa ampliamente en la determinación de drogas, venenos, pesticidas, etc. y es el método de análisis recomendado legalmente para el análisis de narcóticos en los EE.UU., y el control antidopaje por el Comité Olímpico Internacional. 12 Universidad de Vigo C.A.C.T.I. Espectrometría de MASAS Sector Magnético Introducción El propósito básico de un espectrómetro de masas es convertir la muestra en productos medibles que indiquen la estructura de la molécula original. Los productos formados son iones gaseosos cuyas masas y abundancias relativas constituyen el espectro de masas. La espectrometría de masas de alta resolución permite determinar el peso molecular de una sustancia, y su formula molecular. Además las fragmentaciones de la molécula proporcionan una información, fundamental para elucidar la estructura de compuestos desconocidos. Dependiendo de la configuración del espectrómetro de masas, esta técnica permite aplicaciones tan diversas como la caracterización de polímeros por su distribución de pesos moleculares o la determinación de la posición de los puentes disulfuro de una proteína. La muestra se volatiliza por acción del alto vacío (10-5 a 10-6 Torr). La corriente de moléculas en fase gas se hace colisionar con un haz de electrones acelerados (2070 eV) y las moléculas dan lugar a cationes radicales. Los iones son conducidos a través de un campo magnético variable, que selecciona los fragmentos que llegan al detector en función de la relación masa/carga que posean. La técnica precisa que la muestra se encuentre en fase gaseosa para su análisis. Esto generó problemas a la hora de trabajar con compuestos poco volátiles, de naturaleza polar, de peso molecular elevado, o con una baja estabilidad térmica. Por ello, se han desarrollado técnicas como el Bombardeo con Átomos Pesados (FAB), consistente en el bombardeo de la muestra mediante átomos acelerados de alta energía. 13 SERVICIO DE DETERMINACIÓN ESTRUCTURAL Y PROTEÓMICA Universidad de Vigo C.A.C.T.I. Espectrometría de MASAS Sector Magnético Características Técnicas Espectrómetro de Masas Waters-Micromass Autospec M. - Sistema rápido de bombeo con una bomba difusora de 700 L/s para la fuente de ionización y dos bombas de 280 L/s para el analizador - Fuente de bayoneta para impacto electrónico e ionización química que permite un cambio rápido entre modos de ionización - Sonda de introducción directa con posibilidad de realizar rampas de temperatura hasta 650 ºC - FAB estático LSIMS (Liquid Secondary Ion Mass Spectrometry) con cañón de iones de Cs+ - Software MASSLYNX V 4.0 SERVICIO DE DETERMINACIÓN ESTRUCTURAL Y PROTEÓMICA 14 Universidad de Vigo C.A.C.T.I. Modos de Operación Impacto Electrónico - Información elemental - Determinación de fragmentaciones - Información estructural SERVICIO DE DETERMINACIÓN ESTRUCTURAL Y PROTEÓMICA LSIMS de baja Resolución - Determinación del ión molecular LSIMS de alta Resolución - Información elemental 15 Universidad de Vigo C.A.C.T.I. Espectrometría de MASAS Resonancia Ciclotrónica de Iones Introducción La Espectrometría de Masas (E.M.) mide una propiedad intrínseca de las moléculas, su masa, con una sensibilidad muy alta. La E.M. requiere que las moléculas a analizar estén en estado gaseoso y posean carga. Las biomoléculas son grandes y polares, lo cual dificulta mucho su paso al estado gaseoso. En Electrospray (ESI), una disolución acuosa (normalmente ligeramente acidificada con un 1% de ácido fórmico) se inyecta en la fuente a través de una aguja hipodérmica a alto voltaje para dispersarla electrostáticamente, en pequeñas gotitas de tamaño micrométrico que se evaporan rápidamente en el seno de un flujo de gas caliente en contracorriente. Esa evaporación rápida hace que la carga que las gotitas tienen en su superficie se transfiera suavemente a los analitos disueltos en la disolución. Los iones así formados se focalizan mediante una serie de lentes y se inyectan en la cámara de alto vacío del espectrómetro de masas. Este proceso genera iones con múltiples cargas. Comenzando en la década de los 80 y en mayor medida en la de los 90, la E.M. ha jugado un papel cada vez más importante en las Ciencias Biológicas, al desarrollar dos nuevos métodos de ionización: Electrospray (ESI) y matrix assisted laser desorption/ionization (MALDI), que permiten medir las masas moleculares de proteínas, oligosacáridos y DNA. En MALDI, la disolución del analito se mezcla con una matriz, por ejemplo el ácido 2,5-dihidroxibenzoico (DHB), y se deja secar y cristalizar sobre una placa metálica. Cuando se dispara un pulso de láser a los cristales, se provoca una ablación e ionización rápida y suave, que genera iones con una única carga. SERVICIO DE DETERMINACIÓN ESTRUCTURAL Y PROTEÓMICA 16 Universidad de Vigo C.A.C.T.I. Características Técnicas - Espectrómetro de Masas Bruker FTMS APEXIII - Imán superconductor horizontal apantallado con un campo de 7 Tesla - Sistema rápido de bombeo con bombas turbomoleculares: dos de 500 L/s para el analizador y la guía de iones y dos de 250 y 70 L/s para la fuente - Fuente de ESI - Fuente de nanoESI - Fuente APCI (Atmospheric Pressure Chemical Ionization) - Fuente de MALDI - Célula de medida de resonancia ciclotrónica de iones INFINITY - Electrónica RF de aceleración iónica con CHEF (Correlated Harmonic Excitación Fields) SERVICIO DE DETERMINACIÓN ESTRUCTURAL Y PROTEÓMICA - Laser de 25W de CO2 para IRMPD (Infrared Multiphoton Dissociation) - ECD (Electron Capture Dissociation) - Sistema de procesado de datos FTMS con XMASS basado en Windows 2000 - MS biotools - Sistema de HPLC Agilent 1100 Modos de Operación Electrospray (ESI) Nano ESI APCI MALDI MS/MS, fragmentación SORI CAD o IRMPD 17 Universidad de Vigo C.A.C.T.I. Espectrometría de MASAS Resonancia Ciclotrónica de Iones Aplicaciones Identificación de Proteínas La aplicación biológica más habitual de la E.M. por Transformada de Fourier es la identificación de una proteína desconocida en una muestra. La muestra, aislada mediante electroforesis u otro método, se trata con tripsina, y el conjunto de péptidos así obtenidos se analizan mediante MALDI. Este experimento genera una serie de picos que corresponden a la masa de cada uno de los péptidos producidos, constituyendo así una especie de “huella dactilar” de la proteína original. Puesto que es posible conocer exactamente los fragmentos que puede generar una proteína dada, la búsqueda en bases de datos de secuencias peptídicas de proteínas conocidas permite identificar la proteína problema. Obviamente, cuanto mayor sea la exactitud de la medida de las masas de los péptidos más fácil e inequívoca será la identificación. proteína, por ser una proteína no aislada anteriormente, el paso siguiente es secuenciar los péptidos obtenidos. Esta etapa se realiza normalmente mediante ESI con el posible acoplamiento de un equipo de HPLC para poder realizar un fraccionamiento de la mezcla. Se introduce el péptido deseado y, mediante alguna de las técnicas disponibles, se provoca la fragmentación de la molécula a lo largo de la cadena peptídica y se van analizando los fragmentos resultantes Identificación de modificaciones post-translacionales Las modificaciones covalentes de péptidos también se pueden detectar por E.M. Por ejemplo, la adición de un grupo fosfato incrementa la masa del péptido en 80 Dalton. La simple comparación de los espectros de una muestra sin tratar y tratada con una fosfatasa nos permite determinar si el péptido está fosforilado o no. Una vez se ha identificado se puede secuenciar mediante técnicas de MSn. Con análisis similares pueden identificarse glicosilaciones y sulfataciones. SERVICIO DE DETERMINACIÓN ESTRUCTURAL Y PROTEÓMICA Secuenciación de péptidos Si el conjunto de péptidos resultantes del análisis por MALDI no es suficiente para realizar una identificación positiva de la 18 Universidade de Vigo C.A.C.T.I. Espectrometría de MASAS (MALDI-TOF y Preparación de Muestras) Introducción La Espectrometría de Masas por tiempo de vuelo (TOF-MS) es probablemente el método de espectrometría de masas más fácil de entender. Los iones se producen en la fuente, mediante un pulso de láser (MALDI) y por medio de una serie de lentes salen de ella con la misma energía cinética inicial. Al pasar por la región de vuelo libre los iones se separan en función de sus masas, desplazándose más rápido los iones más ligeros que los más pesados. Esto permite que lleguen al detector todos los iones formados y explica la gran sensibilidad de esta técnica. SERVICIO DE DETERMINACIÓN ESTRUCTURAL Y PROTEÓMICA La ecuación que gobierna el movimiento de un ión en este sistema es: Donde: mi = masa del ión zi = carga del ión E = voltaje de extracción ti = tiempo de vuelo del ión ls = longitud de la fuente ld = longitud del vuelo e = carga del electrón (1.6022x10-19 C) Hay una serie de problemas prácticos que generan una distribución de energías cinéticas para cada masa en la fuente y que, en un principio, limitó la resolución de estos instrumentos. Para conseguir una mayor resolución se emplean instrumentos dotados de un dispositivo denominado reflectrón, que aumenta considerablemente la longitud del tiempo de vuelo. 19 Universidad de Vigo C.A.C.T.I. Espectrometría de MASAS (MALDI-TOF y Preparación de Muestras) Características Técnicas Espectrómetro de Masas Bruker Microflex Componentes: - Fuente MALDI sin rejilla con extracción pulsada de iones - Láser de N2 - Fuente SCOUT con placas de 96 posiciones - Reflector de dos etapas sin rejilla para trabajo en modo de extracción pulsada de iones - Accesorio para PSD - Digitalizador a 2 GHz y doble procesador Xenon en entorno Windows para el procesado de datos - HP Workstation con licencia Mascot in house SERVICIO DE DETERMINACIÓN ESTRUCTURAL Y PROTEÓMICA Picador de geles Bruker Proteineer SP II Componentes: - Cortadores en acero inox de 1, 1.5 y 2 mm D.I. - Scanner modificado Epson 1640 SU con compartimiento sellado para geles - Cabina protectora Digestor de geles Bruker Proteineer DP Componentes: - Basado en robot Gilson de ocho jeringas con puntas desechables - Estación de digestión para entre 2 y 4 placas de 96 pocillos con control de temperatura entre 8 y 65 ºC - Volumen de digestión de 10 μL - Programa de digestión a 25-30 ºC - Preparación automática de placas MALDI 20 Universidad de Vigo C.A.C.T.I. Nano-HPLC Bidimensional DIONEX 3000 Componentes: - Inyector automático con control de temperatura de las muestras - Microbomba de alta precisión - Detector UV - Colector de fracciones Proteineer FC - Sistema de formación de gradientes y desgasificado de disolventes por vacío Aplicaciones La función de estos equipos es la identificación de proteínas mediante la técnica de MALDI-TOF MS. La resolución del espectrómetro permite ofrecer datos con resolución de una unidad de masa en todo el rango peptídico, lo que hace que las identificaciones sean fiables y con un alto grado de éxito. La capacidad de hacer MS/MS (PSD) permite una investigación estructural más detallada de las proteínas incluyendo modificaciones y “crosslinking”. 21 SERVICIO DE DETERMINACIÓN ESTRUCTURAL Y PROTEÓMICA Universidad de Vigo C.A.C.T.I. Resonancia Magnética Nuclear (RMN) Introducción La Espectroscopía de Resonancia Magnética Nuclear se fundamenta en la observación de las transiciones entre niveles de energía de los núcleos de determinados átomos. La separación de dichos niveles energéticos se produce al someter la muestra a un campo magnético muy intenso. La observación de las transiciones se realiza mediante radiación electromagnética que se encuentra en el rango de las radiofrecuencias. SERVICIO DE DETERMINACIÓN ESTRUCTURAL Y PROTEÓMICA Aplicaciones Elucidación de la estructura de compuestos desconocidos de origen natural o sintético Seguimiento de cinéticas no instantáneas de reacción Obtención de parámetros físicos (barreras rotacionales) Análisis cuantitativo de mezclas sencillas de compuestos 22 Universidad de Vigo C.A.C.T.I. Características Técnicas Bruker ARX400 - Imán Superconductor de 400 MHz (protón) - Unidad de Temperatura Variable VT2000 - Sistema de gradientes de hasta 50 G/cm - Software XWIN-NMR - Sonda QNP de 5 mm con gradientes en z y sintonización automática de 13C, 31P y 19F Bruker DPX400 - Imán Superconductor de 400 MHz (protón) - Unidades de Temperatura Variable VT2000 y BVT3300 - Sistema de gradientes de hasta 50G/cm - Software XWIN-NMR - Sonda QNP de 5 mm con gradientes en z y sintonización automática de 13C, 31P y 19F - Sonda inversa de 5 mm con gradientes en z y sintonización en el rango de 31P a 109Ag - Sonda directa de 10 mm y sintonización de X en el rango de 31P a 109Ag SERVICIO DE DETERMINACIÓN ESTRUCTURAL Y PROTEÓMICA Bruker DPX600 - Imán Superconductor de 600 MHz (protón) - Módulo formador de gradientes GRASP II/P con pre-énfasis - Unidades de Temperatura Variable VT2000 y BVT3300 - Tercer canal BB con 300 W de potencia - Software XWIN-NMR - Sonda TBO de 5 mm con gradientes en z y sintonización automática - Sonda inversa TBI de triple resonancia para 1H/13C/BB 23 Universidad de Vigo C.A.C.T.I. Resonancia Magnética Nuclear (RMN) Experimentos Habituales Monodimensionales - 1H, doble resonancia, efecto nuclear overhauser (NOE), tiempos de relajación, supresión de disolvente 13C con desacoplamiento DEPT135, 45 o 90 total, - 19F, 31P con y sin desacoplamiento de otros núcleos Bidimensionales - 1H-1H: COSY (45, 90, LR, DQF, etc..), NOESY, ROESY, Jres - 1H- 1H- 1H13C 31P 15N SERVICIO DE DETERMINACIÓN ESTRUCTURAL Y PROTEÓMICA HSQCed, HMBC HSQCed, HMBC HSQCed, HMBC 24 Universidad de Vigo C.A.C.T.I. Difracción de RX Monocristal Introducción El conocimiento exacto de la estructura molecular es un requisito previo para poder llevar a cabo un diseño racional de compuestos con una actividad precisa, ya sea farmacológica, catalítica, etc. La Difracción de Rayos X de monocristal permite obtener la distribución espacial de los átomos en el sólido objeto de estudio (cristal) y, por lo tanto, las distancias y ángulos interatómicos. Esta técnica es indispensable en todos aquellos estudios orientados a la caracterización de la estructura de compuestos moleculares o iónicos. La técnica presenta una aplicación cada vez más amplia en todos los campos en los que se buscan relaciones estructura-actividad, como son el diseño de moléculas con propiedades catalíticas o terapéuticas, o de materiales con propiedades específicas. 25 SERVICIO DE DETERMINACIÓN ESTRUCTURAL Y PROTEÓMICA Universidad de Vigo C.A.C.T.I. Difracción de RX Monocristal Características Técnicas Bruker SMART-CCD 1000 Detector de área CCD: Eficiencia: 1 fotón de Rayos X produce 42 electrones para la radiación del Mo. Área de detección: 6.25 x 6.25 cm de área activa - Goniómetro base de tres círculos con motores a pasos independientes para los movimientos ω y 2ϑ con margen angular de 360º; velocidad de barrido: 1000º/min. (2000º/min. en ϕ); precisión: 0.005º; reproducibilidad: 0.0005º - Vídeo Microscopio con lente zoom para alineamiento de la muestra en tiempo real - Generador de Rayos X Kistalloflex K760-80. Potencia: 3000 W. Tubo cerámico con ánodo de Mo, con un foco lineal de tamaño 0.1 x 10 mm y otro puntual de 1.0 x 1.0 mm. Potencia permanente de 2.400 W - Unidad de Baja Temperatura - Software de Adquisición de datos: SMART, ASTRO, SAINT - Software de Procesamiento de datos: SHELXTL/PC Bruker SMART-CCD 6000 Detector de área CCD: Eficiencia: 1 fotón de Rayos X produce 36 electrones para la radiación del Cu. Área de detección: 9,25 cm x 9,25 cm de área activa - Goniómetro base de tres círculos con motores a pasos independientes para los movimientos ω y 2ϑ con margen angular de 360º; velocidad de barrido: 1500º/min. (2000º/min. en ϕ); precisión: 0.0001º; reproducibilidad: 0.0001º - Vídeo Microscopio con lente zoom para alineamiento de la muestra en tiempo real - Generador de Rayos de ánodo rotatorio M6XHF22-H. Potencia: 9000 W. Ánodo rotatorio de Cu - Unidad de Baja Temperatura - Software de Adquisición de datos: SMART, ASTRO, SAINT - Software de Procesamiento de datos: PROTEUM SERVICIO DE DETERMINACIÓN ESTRUCTURAL Y PROTEÓMICA 26 Universidad de Vigo C.A.C.T.I. Modos de Operación Resolución de estructuras de monocristales de pequeñas moléculas y macromoléculas. Análisis de densidad de carga (derivados orgánicos e inorgánicos). SERVICIO DE DETERMINACIÓN ESTRUCTURAL Y PROTEÓMICA Estudio de Muestras Microcristalinas. Estudio mediante el método de Debye-Scherrer de cinéticas de reacción y transformaciones polimórficas en muestras microcristalinas. 27 Universidad de Vigo C.A.C.T.I. Genómica: Secuenciación de ADN Introducción La Genómica es el estudio del genoma de un organismo. El uso sistemático de esta información, asociada con otros datos, pretende dar respuesta a problemas en Biología y Medicina. La Genómica tiene el potencial de ofrecer nuevos métodos terapéuticos para algunas enfermedades, así como el de generar nuevos métodos de diagnóstico. También tiene aplicaciones en la industria alimentaría y en la agricultura. Esta disciplina científica apareció en la década de los 80 y comenzó su despegue en los años 90 con el inicio de los Proyectos Genoma de varias especies. El primer genoma secuenciado íntegramente fue el del bacteriófago FX174 en 1980. El primer organismo vivo secuenciado fue Haemophilus influenzae en 1995. Aplicaciones Secuenciación de novo y comparación de secuencias de ADN Análisis de microsatélites (STRs, VNTRs) Análisis de mutaciones puntuales SNPs SERVICIO DE DETERMINACIÓN ESTRUCTURAL Y PROTEÓMICA Características Técnicas Secuenciador ABI PRISM 3130 Unidad de Electroforesis Capilar con placa de calentamiento y con módulo Peltier que permite trabajar a temperatura subambiente Detector simultáneo con cámara CCD que permita medir en continuo las fluorescencias de longitudes de onda entre 515 y 680 nm Láser iónico de argón de potencia ajustable a 10mW y con líneas de emisión de 488 y 514 nm Soporte electroforético de arrays de 4 capilares de 50 micras Cargador automático Software: Data Collection 3.0; Sequencing Analisis 5.2 y GeneMapper 3.7 28 Universidad de Vigo C.A.C.T.I. Citometría de Flujo Introducción La Citometría de Flujo permite la medida simultánea de múltiples fluorescencias y de la dispersión de la luz inducida por la iluminación de células o partículas en suspensión cuando pasan a través de un área de medida. Esta técnica permite cuantificar de forma simultánea múltiples parámetros biológicos partícula a partícula, a una velocidad de miles de eventos por segundo. Parámetros medidos: tamaño de partícula, fluorescencia de la partícula (2 canales), tiempo de vuelo, longitud de cada partícula, anchura de cada partícula, diámetro esférico equivalente Aplicaciones Detección de antígenos celulares de superficie. Detección y recuento de poblaciones de microorganismos Estado funcional de la célula: medidas de viabilidad, apoptosis, necrosis... Características Técnicas FC500: Láseres: refrigerados por aire: Argón 20 mW, He-Ne 20 mW. Filtros ópticos: Filtros de paso de banda de 525, 575, 675 y 755 nm. Dicroicos de paso largo de 488, 550, 600 y 710 nm. Paso Largo de 500 nm. Dicroicos Paso Corto de 615 nm. Paso Corto 620nm Cámara de flujo de cuarzo, con óptica montada en vertical y 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 análisis Luminex: Láser verde COHERENT. Software de análisis LUMINEX V2.3. Plataforma XY para análisis de placas de 96 pocillos. Sistema automático de inyección de fluidos de sobremesa FlowCam: Velocidad de paso de muestra desde 0 a 2.5 mililitros por minuto hasta 2 a 12 mililitros por minuto. Luz de excitación láser azul de estado sólido a 488 nm Óptica de objetivos intercambiables. Tamaño de partícula detectado: entre 3 mm y 3.000 mm Software FlowCam IMS. Datos exportables compatibles con Microsoft Excel 29 SERVICIO DE DETERMINACIÓN ESTRUCTURAL Y PROTEÓMICA Servicio de Nanotecnología y Análisis de Superficies 1. Espectroscopía Fotoelectrónica de Rayos-X (XPS) Espectroscopía de Electrones Auger (AES) 2. Espectrometría de Masas de Iones Secundarios de Tiempo de vuelo (TOF-SIMS) 3. Microscopía de Proximidad (SPM) 4. Nanoindentación 5. Perfilometría 6. Perfilometría Óptica / Microscopía Interferométrica Técnico de contacto: Carmen Serra Rodríguez - cserra@uvigo.es Teléfono: 986-813882 Universidad de Vigo C.A.C.T.I. Espectroscopía Fotoelectrónica de RX (XPS) Introducción El estudio y análisis de las superficies puede usarse como un medio de diagnóstico que permita determinar porqué una superficie posee o no las propiedades ópticas, eléctricas, mecánicas o incluso decorativas que se desean. El equipo multitécnica ESCALAB 250 iXL incorpora las técnicas XPS, AES e ISS, lo que proporciona un conjunto de modernas técnicas para el análisis de superficies en campos tan diversos como: - Polímeros - Metales - Semiconductores - Cerámicas - Materiales Biocompatibles - Bellas Artes-Restauración del Patrimonio Artístico - Fibras (papel y plástico) - Minerales, etc. Al realizar un análisis XPS, la muestra se introduce en una cámara en condiciones de Ultra Alto Vacío. La muestra se expone a una fuente monocromática de Rayos X de baja energía, lo que da lugar a la emisión de fotoelectrones de los orbitales atómicos. Los electrones arrancados de sus órbitas poseen una energía que es característica de cada elemento y del orbital molecular del que provienen. Contando el número de electrones detectados para cada energía, se puede generar un espectro de señales (picos) que corresponden a los elementos presentes en la muestra. El área bajo cada uno de los picos es una medida de la cantidad relativa de cada uno de los elementos presentes, mientras que la forma y posición de éstos indican el entorno químico de cada elemento. SERVICIO DE NANOTECNOLOGÍA Y ANÁLISIS DE SUPERFICIES 32 Universidad de Vigo C.A.C.T.I. Características Técnicas Rápida creación de imágenes con alta resolución espacial (< 3 micras) Dos fuentes de Rayos X: Fuente Dual (ánodos de Al y Mg) para cuantificación de elementos presentes y Fuente Monocromática para determinación de estados químicos Cañón de Iones de Ar+ que cumple una doble función: la limpieza superficial de muestras contaminadas y los experimentos de perfiles en profundidad Monocromador micro-focalizado con el que se obtiene elevada sensibilidad y alta resolución en análisis Análisis de área reducida hasta 120 micras ESCALAB 250 iXL SERVICIO DE NANOTENOLOGÍA Y ANÁLISIS DE SUPERFICIES Capacidad multitécnica SEM Emisión de Campo Espectroscopía de fotoelectrones de Rayos X (XPS) Espectroscopía Auger (AES) de Electrones Espectroscopía de Dispersión de Iones (ISS) Mapeado elemental y de estado químico 33 Universidad de Vigo C.A.C.T.I. Espectroscopía Fotoelectrónica de RX (XPS) Modos de Operación Espectroscopía superficial - Información elemental - Determinación del entorno químico a través de la energía de enlace (BE) en elementos y compuestos como Si, SiO2, SiC, Ti, TiO, TiO2,Ti2O3, Fe, FeO, Fe2O3, etc. - Análisis de muestras conductoras y aislantes - Sensibilidad espectral 0.1 at.% Imagen analítica de la superficie - Resolución en imagen: 3 μm (un elemento) y 50 μm (espectro) Perfiles en profundidad - Rango elemental desde el litio - Cuasi-cuantitativo utilizando Factores de Sensibilidad - Cuantitativo utilizando patrones SERVICIO DE NANOTECNOLOGÍA Y ANÁLISIS DE SUPERFICIES Perfil en profundidad Experimentos en 3D 34 Universidad de Vigo C.A.C.T.I. Espectrometría de Masas de Iones Secundarios de Tiempo de Vuelo (TOF-SIMS) S Introducción La Espectrometría de Masas de Iones Secundarios de Tiempo de Vuelo (TOFSIMS) presenta un conjunto de atractivas características entre las que destacan la elevada resolución espacial en la generación de imágenes, la información elemental y molecular y la elevada sensibilidad, que no pueden obtenerse con las técnicas tradicionales de análisis de superficies como XPS o AES. Una de sus peculiaridades reside en la capacidad para proporcionar información molecular con elevada resolución espacial, utilizando para este propósito un cañón primario (Ga LMIG) focalizado con un tamaño de spot del orden de 100 nm, lo que permite estudiar la distribución de especies moleculares, con resolución lateral sub-micrométrica. Otra de las ventajas que ofrece esta técnica es la posibilidad de obtener imágenes con información elemental y molecular de elevada resolución lateral (100 nm) y elevada sensibilidad (< 0.01 at.% en imagen y 0.0001% elemental). Cualquier muestra sólida es susceptible de ser analizada por TOF-SIMS. La técnica permite analizar desde delicadas moléculas orgánicas y materiales biocompatibles hasta minerales naturales, aceros y materiales nano-estructurados, entre otros. SERVICIO DE NANOTENOLOGÍA Y ANÁLISIS DE SUPERFICIES 35 Universidad de Vigo C.A.C.T.I. Espectrometría de Masas de Iones Secundarios de Tiempo de Vuelo (TOF-SIMS) S Diagrama esquemático TOF-SIMS IV Características Técnicas Elevada sensibilidad Alta transmisión Detección en paralelo de masas SERVICIO DE NANOTECNOLOGÍA Y ANÁLISIS DE SUPERFICIES Elevada precisión de masas: de 1 a 10 ppm TOF-SIMS IV Interior de la cámara de análisis Alta resolución lateral: 100 nm en baja resolución de masas; 500 nm en alta resolución de masas Elevado rango de masas: hasta 10.000 u 36 Universidad de Vigo C.A.C.T.I. Modos de Operación Espectroscopía Superficial - Información elemental y molecular - Sensibilidad ppm - Resolución de masas >10 000 Imagen analítica de la Superficie - Resolución lateral < 100 nm - Detección en paralelo de masas SERVICIO DE NANOTENOLOGÍA Y ANÁLISIS DE SUPERFICIES Perfiles en Profundidad - Resolución en profundidad < 1 nm - Rango entre 1 nm a > 10 μm - Ideal para aislantes 37 Universidad de Vigo C.A.C.T.I. Microscopía de Proximidad (SPM) Introducción La Microscopía de Proximidad (SPM) reúne un conjunto de técnicas que no utilizan lentes ni radiación (Rayos X, electrones, etc...) para obtener imágenes topográficas de gran resolución. Entre las técnicas más relevantes figuran la Microscopía de efecto túnel (Scanning Tunneling Microscopy, STM) y la Microscopía de Fuerzas Atómicas (Atomic Force Microscopy, AFM), que son hoy en día las de mayor poder de resolución para el estudio de estructuras superficiales a nivel atómico. El Microscopio de Fuerza Atómica (AFM) es un instrumento mecano-óptico que detecta fuerzas a nivel atómico (del orden de los nanoNewton) a través de la medida óptica del movimiento sobre la superficie de un cantilever muy sensible terminado en una punta de forma piramidal, de un material usualmente duro. La punta de medida está sujeta al scanner y al aproximarse a la superficie a distancias muy cortas experimenta una interacción electrostática. Un láser se refleja sobre la superficie del cantilever y se registra su movimiento (y por ende, el de la punta) a través de un detector. Desde un punto de vista instrumental, ambas técnicas son muy similares: la Microscopía STM sólo es aplicable a muestras conductoras (metales o semiconductores), mientras que la microscopía AFM permite abordar cualquier tipo de muestras (conductoras, aislantes, biológicas, etc.) y medir además sus propiedades mecánicas y magnéticas a nivel atómico. Son técnicas que se complementan: la Microscopía STM proporciona elevada resolución mientras que la Microscopía AFM ofrece versatilidad. SERVICIO DE NANOTECNOLOGÍA Y ANÁLISIS DE SUPERFICIES 38 Universidad de Vigo C.A.C.T.I. Características Técnicas TOPOMETRIX DISCOVERER Y EXPLORER Sistema de aproximación: cerámicas piezoeléctricas Sistema Electrónico: Retroalimentación (ECU PLUS) Scanners disponibles: 100 μm, 70 μm, 7 μm y 1 μm Técnicas disponibles; AFM, STM Celda para líquidos Unidad de medidas de propiedades magnéticas Unidad de medida de propiedades eléctricas Las aplicaciones de un Microscopio AFM, desde el punto de vista de la resolución estructural superficial, son similares a las de un microscopio STM, si bien es mucho más versátil en cuanto al tipo y naturaleza de las muestras estudiadas. La resolución de la técnica AFM es algo inferior a la del STM y no permite el estudio de estados electrónicos superficiales. En cambio, su aplicabilidad a sistemas magnéticos es valiosa. También puede aplicarse a muestras biológicas: virus, cadenas de ADN, etc. Además puede aplicarse al análisis de las propiedades elásticas, de adhesión y de fricción de los materiales, por lo que sus campos de aplicación son: - Semiconductores: sustratos, películas delgadas - Polímeros y fibras: porosidad y uniformidad - Sistemas para almacenamiento de datos ópticos y magnéticos - Cerámicas y composites - Muestras biológicas: biomoléculas, virus, células, antígenos - Ciencia de los Materiales: minerales, metales, superficies pulidas, cristales moleculares Aplicaciones 39 SERVICIO DE NANOTENOLOGÍA Y ANÁLISIS DE SUPERFICIES Universidad de Vigo C.A.C.T.I. Nanoindentación Introducción Las inmensas aplicaciones de los recubrimientos y de los componentes y dispositivos miniaturizados, junto a las necesidades de determinar las propiedades elásticas y plásticas de los materiales han dado lugar a un creciente desarrollo de tecnologías basadas en la nanoindentación. Esta tecnología gana día a día más adeptos, especialmente los especialistas en el estudio de materiales, tanto en el campo académico como en el industrial, y todos aquellos relacionados con la caracterización mecánica de los materiales y dispositivos en volúmenes muy reducidos. Los métodos convencionales de obtención del valor de dureza de un material se basan en la medida óptica de la huella residual que queda sobre la muestra después de aplicar sobre ella una carga normal. Dicha carga se aplica por medio de un indentador de diamante con una geometría piramidal (Vickers o Knoop). El valor de dureza para dicho material se calcula dividiendo la carga aplicada por el área de la huella residual. Una medida de indentación se convierte en nanoindentación cuando el tamaño de la huella residual es demasiado pequeña para ser resuelta con precisión mediante microscopía óptica. Esto sucede habitualmente en medidas de dureza de capas finas donde es necesario usar cargas muy bajas (décimas de mN) para evitar la influencia de sustrato. La medida de nanoindentación implica un registro continuo del desplazamiento del indentador (profundidad) y de la carga aplicada. El Nanoindenter XP mide el movimiento de una punta de diamante en contacto con una superficie. Al hacer una medida de nanoindentación, se aplica una carga incremental y se registra la penetración de la punta de indentación del diamante creada sobre la superficie de la muestra. SERVICIO DE NANOTECNOLOGÍA Y ANÁLISIS DE SUPERFICIES 40 Universidad de Vigo C.A.C.T.I. Características Técnicas CABEZAL DE INDENTACIÓN Resolución de desplazamiento: 0,01 nm Recorrido de la punta de indentación: 2 mm Máxima profundidad de penetración: 500μm Carga máxima: 500 mN Resolución en fuerza: 50 nN Mesa de manipulación en X-Y motorizada y controlada por software Superficie útil: 90x100 mm. Precisión de posición: 1,5 μm Posición en horizontal de las muestras / Sistema de indentación en vertical Ensayos Ensayos de forma automática. Programación de hasta 500 indentaciones por muestra Ensayo de indentación simple Ensayos de varias cargas y descargas parciales Ensayos de rayado simple Ensayos de rayado múltiple, con diferentes pasadas en diferentes posiciones CONTINOUS STIFFNESS MEASUREMENT (C.S.M.). Oscilación de fuerza continua en el rango de 0,05 a 300 Hz Amplitud de la fuerza: 0,1 μN a 300 mN Programa modelos dinámicos de caracterización de respuesta dinámica (rango de frecuencias: de 0,1 a 2000 Hz) MESA X-Y DE ALTA RESOLUCIÓN Imágenes 3D de la zona de indentación Medidas topográficas de la superficie SISTEMA ÓPTICO DE VISUALIZACIÓN Objetivos 4x y 40 x Cámara de video: CCD 5”; Resol. 768H x 494V; Chip 10 Bit; Tarjeta recaptura de video CCD acoplada al objetivo 41 SERVICIO DE NANOTENOLOGÍA Y ANÁLISIS DE SUPERFICIES Universidad de Vigo C.A.C.T.I. Perfilometría Introducción El perfilómetro mecánico Veeco (modelo Dektak 3) permite medir espesores de capas delgadas, altura de cráteres, y cualquier otra carácteristica o detalle topográfico de interés en la superficie. Además, el perfilómetro es capaz de determinar y calcular la rugosidad, parámetro que se emplea para determinar el acabado de una superficie dada. El perfilómetro consta de dos partes, el cabezal de medida (dektak) y el PC de control. El cabezal tiene una punta móvil (diamante) que se pone en contacto con la muestra. El cabezal baja lentamente la punta hasta alcanzar la superficie de la muestra y el portamuestras motorizado se desplaza lentamente de forma que la punta recorre la superficie de interés aplicando sobre ella una fuerza constante (la longitud de barrido puede variarse en función de las características de la muestra). El movimiento vertical de la punta se mide eléctricamente y se convierte a un formato digital. Cualquier muestra con una superficie razonablemente “dura” puede medirse en un rango de desplazamiento vertical que en el mejor de los casos alcanza una resolución de 10 Å. La altura máxima de la muestra es de 20 mm. El perfil obtenido se visualiza en el monitor del PC y puede grabarse o exportarse en diversos formatos. SERVICIO DE NANOTECNOLOGÍA Y ANÁLISIS DE SUPERFICIES Características Técnicas Alturas desde 100 Å hasta aprox. 65 μm Longitud máxima de barrido: 30 mm Radio de la punta: 12.5 μm Objetivo de baja magnificación para controlar el posicionamiento de la punta 42 Universidad de Vigo C.A.C.T.I. Perfilometría Óptica / Microscopía Interferométrica Introducción El NT 1100 de Wyko es un sistema de perfilometría óptica de no-contacto de alta resolución. La base de este equipo es un microscopio interferométrico. Las características de este sistema lo convierten en una potente herramienta para la caracterización y cuantificación de la rugosidad en superficies, medida de alturas, dimensiones críticas, y otras características topográficas con una extraordinaria precisión y exactitud. El equipo permite aplicar dos tipos de técnicas diferentes según sean las características de las muestras. La técnica VSI se aplica a muestras de gran rugosidad, mientras que la técnica PSI se aplica a muestras de muy baja rugosidad, planas, pulidas y con un acabado superficial tipo espejo. Todas las medidas son no destructivas, rápidas y no requieren ningún tipo de preparación de las muestras. Moneda de 1 €._Home de Vitrubio Características Técnicas Mapas en 2 y 3 dimensiones de la superficie CD con bits grabados SERVICIO DE NANOTENOLOGÍA Y ANÁLISIS DE SUPERFICIES Objetivos de 0.5X, 20X y 50X y lentes intermedias de Field of View de 0.5X, 1X y 2X que permiten medir áreas desde 44 x 58 μm2 hasta 1.8 x 2.4 mm2, sin utilizar el 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 Recubrimiento biocompatible Cantilever y Punto AFM contacto Módulo stitching: “Cosido digital” de imágenes consecutivas para la obtención de imágenes de gran campo, pudiendo obtener imágenes que cubren superficies del orden de los centímetros. 43 Moneda de 2 €_Dante Alighieri Servicio de Microscopía Electrónica 1. TEM (Microscopía Electrónica de Transmisión) 2. SEM (Microscopía Electrónica de Barrido) 3. Preparación de Muestras 4. Microscopía Confocal Técnicos de contacto: Jesús Méndez Fernández - susomen@uvigo.es - Teléfono: 986-812125 José Benito Rodríguez - jbenito@uvigo.es Mª Inés Pazos Garrido - inespazos@uvigo.es Universidad de Vigo C.A.C.T.I. Microscopía Electrónica de Transmisión (TEM) Introducción El Microscopio Electrónico de Transmisión utiliza un haz de electrones que es conducido a través de una columna a vacío, gracias a lentes electromagnéticas, hasta atravesar la muestra de interés. En este proceso, el haz es desviado en función de la densidad electrónica de las distintas estructuras de la muestra, dando origen a la imagen en una pantalla fluorescente. Los equipos con un cañón de electrones de emisión de campo dotados con módulo de barrido (STEM), microanálisis, detector de HAADFD y criotransfer permiten obtener imágenes de alta resolución, microanálisis con diámetro de sonda muy pequeño (nm), mapas de rayos X con alta resolución espacial, y estudiar muestras congeladas o sensibles al haz de electrones. Aplicaciones Ultraestructura de células, bacterias, etc. Localización y diagnóstico de virus Estudio de patologías Localización de actividad enzimática Control del deterioro de materiales Tratamientos experimentales Grado de cristalinidad y morfología Defectos en semiconductores, etc. Estudio de nanopartículas compuestas Estudios de cristales líquidos, inorgánicos y orgánicos Biomateriales Microemulsiones Técnicas Observación de ultraestructura de células, bacterias, tejidos, etc. Observación de partículas, metales, capas, interfases, etc. Inmunocitoquímica Microanálisis Mapas digitales de composición Difracción de electrones Alta resolución STEM con HAADF Criomicroscopía de transmisión SERVICIO DE MICROSCOPÍA ELECTRÓNICA 46 Detalle de epitelio de pie de oreja de mar Nanopartículas de plata en esferas de SiO2 Universidad de Vigo C.A.C.T.I. Sección cruzada Difracción de electrones Equipos JEOL JEM-2010F Puntual: 0.19 nm Línea a línea: 0.1 nm 80-200 kV 50-1500 k Emisión de Campo Oxford Inca Energy 200 HAADF STEM Cámara digital Criotransfer Gatan 626 Inyector bajo fondo Inyector dos ejes Philips CM20 JEOL JEM-1010 Puntual: 0.4 nm Línea a línea: 0.2 nm 40-100kV 50 – 600 k Termoiónico Resolución Voltaje Aceleración Aumentos Cañón Microanálisis (EDS) Puntual: 0.27 nm 80-200kV 820 k Termoiónico LaB6 EDX SERVICIO DE MICROSCOPÍA ELECTRÓNICA Accesorios Inyector bajo fondo Inyector dos ejes Inyector dos muestras JEOL JEM-2010F Philips CM20 JEOL JEM-1010 47 Universidad de Vigo C.A.C.T.I. Microscopía Electrónica de Barrido (SEM) Introducción El Microscopio Electrónico de Barrido usa lentes electromagnéticas para conducir el haz de electrones hasta la muestra, barriendo su superficie y generando diferentes interacciones, lo que permite obtener imágenes con contraste topográfico o composicional. Los equipos con un cañón de electrones de emisión de campo permiten llevar a cabo la observación en condiciones de bajo voltaje sin perder resolución y, en algunos casos, sin necesidad de recubrimiento. Accesorios como el EDS, el STEM, y las criotécnicas hacen posible la realización de microanálisis, detección de electrones transmitidos y la visualización de muestras congeladas o sensibles al haz. Aplicaciones Análisis de partículas, nanopartículas y materiales nanoestructurados Estructura de alimentos Presencia de contaminantes Procesos de corrosión Caracterización de recubrimientos y de estructuras metalúrgicas y cerámicas Capas pictóricas Microelectrónica Aplicaciones forenses Control de calidad Biomedicina: estudio de cultivos celulares, tejidos y órganos Técnicas Morfología y topografía de células, bacterias, alimentos, etc. Observación de partículas, nanopartículas, metales, capas, coloides, geles, etc. Imágenes composicionales (contraste por número atómico, BSE) Microanálisis Mapas digitales de composición Alta resolución STEM Criofractura Criomicroscopía de barrido SERVICIO DE MICROSCOPÍA ELECTRÓNICA Detalle de rádula de micromolusco Microanálisis de una aleación Detalle de polen 48 Universidad de Vigo C.A.C.T.I. Ejemplos de imágenes por electrones secundarios Imagen de diatomea realizada con el detector de STEM Equipos JEOL JSM-6700F Resolución Voltaje Aceleración Aumentos Cañón Microanálisis (EDS) 1.0 nm (Acc. V. 15-30kV) 2.2 nm (Acc. V 1kV) 0.5 - 2.9kV (10 V paso) 3.0 - 30 kV (100 V paso ) 25 – 650.000 Emisión de Campo Cátodo Frío Oxford Inca Energy 300 SEM Detector Retrodispersados tipo YAG Detector STEM Criotransfer Bal-Tec VCT100 Philips XL30 3.5 nm (Acc. V. 30kV) 0.2 - 30 kV (100 V paso) 10 – 200.000 Termoiónico W EDS EDAX PV9760 WDX Microspec 3PC Detector de Retrodispersados Videoprinter SERVICIO DE MICROSCOPÍA ELECTRÓNICA Accesorios JEOL JSM-6700F Philips XL30 49 Universidad de Vigo C.A.C.T.I. Preparación de Muestras Introducción La finalidad de esta Unidad es la realización de todos los procesos a los que se debe someter una muestra para que pueda ser observada en un microscopio electrónico u óptico. Está dotada de máquinas que permiten desde el corte, pulido y desbastado de materiales industriales, hasta la realización de cortes ultrafinos (20 - 70 nm) de muestras biológicas, pasando previamente por su fijación e inclusión, o el tratamiento para facilitar su conductividad, en el caso de la Microscopía Electrónica de Barrido. Es posible la realización de lámina delgada petrográfica y de otros materiales. Las criotécnicas permiten realizar estudios de muestras de materiales y biológicas, manteniendo las características de la muestra próximas a las naturales y libres de artefactos de preparación. Aplicaciones Contribuyen a llevar a cabo todas aquellas aplicaciones que se han referido en la Unidad de Microscopía Electrónica de Barrido y en la Unidad Transmisión Preparación petrográfica por lámina delgada Preparaciones metalográficas Técnicas Técnicas de rutina sobre muestras biológicas para microscopía Técnicas de rutina sobre muestras de materiales para Microscopía Electrónica Criofijación por inmersión Criofijación por impacto Criosustitución Criofractura Criotransfer de barrido y transmisión Preparación semifinos y ultrafinos Preparación de sección cruzada para Microscopía Electrónica de Transmisión Preparación metalográfica Lámina delgada petrográfica SERVICIO DE MICROSCOPÍA ELECTRÓNICA 50 Equipo de criosustitución RMC FS7500 Equipo de Desbastado Iónico de Alta Precisión Gatan PIPS 691 Universidad de Vigo C.A.C.T.I. Equipos Equipos de rutina para la preparación de muestras biológicas para Microscopía Electrónica Equipos de rutina para la preparación de muestras de materiales 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 criofijación por inmersión Gatan Cryoplunge Equipo de criofijación por impacto RMC MF7000 Equipo de criosustitución RMC FS7500 Preparación de semifinos SERVICIO DE MICROSCOPÍA ELECTRÓNICA Cryoplunge Gatan Pulidora automática Struers 51 Universidad de Vigo C.A.C.T.I. Microscopía Confocal Tratamiento de Imágenes Introducción La Microscopía Confocal se basa en el mismo principio que la Microscopía de Fluorescencia. Se excitan, con un láser de una determinada longitud de onda, cromóforos intrínsecos (autofluorescencia) y fluorocromos usados para marcar estructuras o procesos. Estos cromóforos emiten luz fluorescente con una longitud de onda mayor. Se recoge sólo la emisión enfocada, lo que permite mejorar la resolución y adquirir secciones ópticas confocales muy delgadas en diferentes planos de la muestra; estas secciones pueden ser almacenadas y combinadas para generar de manera no destructiva una imagen tridimensional. La Microscopía Confocal de reflexión recoge la luz reflejada por la muestra sin necesidad de marcaje, por lo que se trata de una herramienta muy útil en el análisis de superficies. Los equipos para el tratamiento de imágenes permiten el revelado, digitalización y análisis de las imágenes obtenidas en los microscopios electrónicos que carecen de cámara digital. Aplicaciones Análisis tridimensional en muestras biológicas: inmunofluorescencia en células, tejidos, etc. Marcaje por inmunofluorescencia de proteínas de membrana, órganos subcelulares, citoesqueleto, etc. Estudios de fisiología celular Análisis de colocalización Expresión génica Estudio de microrrugosidades en materiales pulidos Técnicas Inmunofluorescencia y autofluorescencia Reconstrucción de estructuras tridimensionales, coloides, geles, etc. Observación por microscopía óptica de muestras biológicas y en lámina delgada Revelado de negativos de los diferentes microscopios Digitalización y tratamiento de imágenes SERVICIO DE MICROSCOPÍA ELECTRÓNICA Autofluorescencia de dinoflagelados Equipos Microscopio Óptico Nikon Eclipse 800 Módulo de epifluorescencia Sistema confocal Bio-Rad MRC-1024 con 3 canales de detección y un cuarto para transmisión. Láser de Ar/Kr Sistema de digitalización de imágenes Laboratorio de fotografía 52 Microscopio Confocal Bio-Rad MRC-1024 Servicio de Seguridad Alimentaria y Desarrollo Sostenible 1. Absorción Atómica 2. Análisis Elemental Orgánico 3. Análisis de Flujo Segmentado 4. Difracción de Rayos X 5. Fluorescencia de Rayos X 6. Espectroscopía Molecular 7. Espectrometría de Masas de Relaciones Isotópicas 8. Espectrometría de Masas de Plasma Acoplado Inductivamente (ICP/MS); Espectroscopía de Emisión Óptica de Plasma Acoplado Inductivamente (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 Universidad de Vigo C.A.C.T.I. Absorción Atómica Técnica Generador de hidruros: el empleo de una cámara de cuarzo a temperatura elevada y de reductores como el borohidruro sódico permiten analizar los elementos capaces de formar hidruros volátiles (As, Se y Sb, entre otros). SERVICIO DE SEGURIDAD ALIMENTARIA Y DESARROLLO SOSTENIBLE La absorción atómica es una técnica analítica espectrofotométrica que permite la determinación cuali y cuantitativa de metales, y está especialmente indicada para metales alcalinos, alcalinotérreos y metales pesados presentes en cualquier tipo de muestra. Los niveles de precisión que se pueden alcanzar van desde % hasta ppb (1mg/Tm). La técnica analítica se basa en la determinación de la energía absorbida por los átomos en estado fundamental al pasar a un estado excitado. La muestra se nebuliza y se transfiere a un sistema energético, constituido por una llama obtenida por combustión de acetileno, donde se suministra a las moléculas la cantidad de energía necesaria para romper los enlaces. Para los elementos refractarios, que requieren un mayor aporte energético (Al, Si, Ti, Va, etc.), se suele emplear la llama originada por óxido nitroso y acetileno. A continuación, las radiaciones características emitidas por la lámpara inciden sobre los átomos en estado fundamental, produciéndose una absorción de energía a la longitud de onda de la misma. Finalmente, las radiaciones que atraviesan la llama son conducidas hacia el sistema óptico formado por el monocromador, las lentes, los espejos y el detector. El espectrofotómetro de absorción atómica con horno de grafito permite trabajar con muestras de volumen muy pequeño (inferior a 100 μL) o directamente sobre muestras orgánicas líquidas, en particular material biológico de origen clínico (sangre, suero, orina, biopsias hepáticas, etc.). Por su elevada sensibilidad (niveles de μg/L), la técnica se aplica en la detección de metales en productos de alta pureza, como por ejemplo fármacos, alimentos (peces y carnes) y productos industriales, y también en aguas limpias (presencia de Cu, As, Pb, etc.). Técnica Dotación Instrumental 54 Cámara de grafito: la muestra se deposita en un tubo de grafito y se aplica una diferencia de potencial a sus extremos con el fin de controlar la temperatura en las etapas necesarias para llevar los átomos al estado fundamental (secado, mineralización y atomización). Vapor frío: técnica empleada para el análisis de mercurio a niveles de concentración de ppb. Este dispositivo permite obtener mercurio en su estado fundamental mediante la reducción con reductores fuertes como el cloruro de estaño o el borohidruro sódico en medio ácido. Otras técnicas de mayor sensibilidad: Espectrofotómetro de Absorción Atómica de llama Varian SpectrAA-250 Plus Espectrofotómetro de Absorción Atómica de llama Varian SpectrAA-220 FastSecuential con accesorios para cámara de grafito y generación de hidruros (Vigo y Ourense) Espectrofotómetro de Absorción Atómica de llama Varian SpectrAA-110 Espectrofotómetro de Absorción Atómica con horno de grafito Varian SpectrAA-800 con corrector de fondo por efecto Zeeman Espectrofotómetro de Absorción Atómica PerkinElmer FIMS400 para la determinación de mercurio por la técnica del vapor frío (FIAS) Universidad de Vigo C.A.C.T.I. Análisis Elemental Orgánico Técnica Microanálisis: El análisis elemental orgánico es la determinación de los elementos N, C, H, y S en materiales de diversos orígenes, generalmente orgánicos. Esta determinación requiere la combustión de la muestra en un horno a 1.000 ºC. Los gases generados son impulsados con helio a través de unos reactivos que reducen el número de especies gaseosas presentes en la mezcla resultante de la combustión. A continuación, pasan a un cromatógrafo de gases con detector de conductividad térmica (TCD) que permite medir N2, CO2, H2O y SO2. Prestaciones Determinación elemental de cualquier tipo de compuesto orgánico, incluyendo organometálicos, derivados heterocíclicos, esteroides, compuestos aromáticos polinucleares y organofosforados Determinaciones en productos inorgánicos, nuevos materiales, aleaciones, minerales, polímeros, copolímeros y mezclas Determinación de contaminantes en el medio ambiente, incluyendo muestras oceánicas Análisis de muestras con elevados niveles de halógenos, sustancias refractarias, fibra de carbono y productos cerámicos SERVICIO DE SEGURIDAD ALIMENTARIA Y DESARROLLO SOSTENIBLE Macroanálisis: Similar al caso anterior pero sin separación cromatográfica. Utiliza un detector de infrarrojo para el CO2 y un TCD para el N2 (previa eliminación de CO2 y H2O). Un accesorio permite la determinación de C inorgánico (carbonatos). La determinación de la materia orgánica en suelos, sedimentos, etc., se realiza por diferencia entre el carbono total y el inorgánico. Dotación instrumental Analizador CHNS-O EA-1108 y EA1112 Analizador LECO CN-2000 Accesorio carbonatos LECO CC100 Microbalanza Sartorius XM-1000p Analizador Elemental THERMO FINIGAN EA 1112 (Ourense) 55 Universidad de Vigo C.A.C.T.I. Análisis de Flujo Segmentado Técnica Un sistema analizador de flujo segmentado consiste en un automuestreador, una bomba peristáltica, un módulo analítico, un detector (fotómetro) y el sistema de manejo de datos. La muestra y el reactivo se bombean continuamente a través del sistema analítico. La preparación de la muestra, así como la separación de impurezas, seguida de la reacción entre los reactivos y el analito, se producen dentro del flujo continuo que pasa a través del equipo. Las burbujas de aire se agregan para separar cada muestra de la siguiente mientras pasan a través del sistema. Con ello se evita la dispersión intermuestra y el analizador puede procesar de 40 a 120 muestras/hora, incluso con tiempos de reacción largos. Prestaciones Bajo consumo de reactivo: típicamente 0,5 - 2 mL por análisis Alta reproducibilidad: RSD típica del 0,2 – 0,5 Límites de detección muy bajos, por ejemplo 20 ng/L para el nitrito-N Métodos aprobados por ISO, EPA, AOAC y DIN Tiempos de reacción de hasta 20 minutos Disponibles unos 700 métodos analíticos Aplicaciones Calidad del agua Análisis de agua de mar. Pureza de agua potable Calidad de aguas de río y subterráneas Productos químicos tóxicos en aguas residuales. N y P totales disueltos Suelo y plantas Nutrientes tales como P, K, Ca, Mg y todos los compuestos de N Alimentos: cerveza, vino, refrescos, carne y productos lácteos Hojas de tabaco y análisis de humos Farmacéutico Control de calidad para los productos finales Control de producción de fermentación antibiótica SERVICIO DE SEGURIDAD ALIMENTARIA Y DESARROLLO SOSTENIBLE Dotación Instrumental Autoanalizador Bran+Luebbe AA3 2 bombas peristálticas 4 módulos colorimétricos digitales 2 sistemas de autodilución 8 unidades analíticas para amonio, cloruros, nitratos, nitritos, fosfatos, sulfatos, detergentes, etc. 56 Universidad de Vigo C.A.C.T.I. Difracción de Rayos X Prestaciones Técnica La Difracción de Rayos X es fundamentalmente una técnica de caracterización estructural de sólidos. Las longitudes de onda de los Rayos X empleados son del mismo orden que las distancias interatómicas de los cristales, que actúan como redes de difracción: difractan los Rayos X en direcciones y con intensidades determinadas. La señal de difracción de un sólido es reflejo de su estructura cristalina. En los experimentos de difracción, las muestras monocristalinas o policristalinas, normalmente montadas en dispositivos goniométricos, se analizan en función de la disposición de los cristales respecto a los haces incidente y difractado. Los dispositivos experimentales son relativamente sencillos y el abanico de aplicaciones es muy amplio y diverso. Determinaciones estructurales Resolución y refinamiento de estructuras cristalinas Análisis cualitativo y cuantitativo de fases cristalinas Análisis de polimorfismo Caracterización de transiciones de fase y de reacciones en estado sólido Estimación de dimensiones de partícula y de microdeformaciones Determinación de tensiones residuales Estudio de orientaciones preferentes y análisis de textura Caracterización de capas epitaxiales Determinación de parámetros estructurales en multicapas SERVICIO DE SEGURIDAD ALIMENTARIA Y DESARROLLO SOSTENIBLE Dotación Instrumental Difractómetro de polvo SIEMENS D-5000: Goniómetro de dos círculos con movimiento independiente Soporte informático para manejo del equipo, adquisición de datos y ejecución de los programas, búsqueda, cuantificación, deconvolución y cálculo de distribución de tamaño cristalino y microtensiones mediante el método de Warren-Aberbach y de línea simple Accesorio para película delgada Círculo de Euler abierto Librería JCPDS-ICDD en CD-ROM, para búsqueda de datos sobre compuestos cristalinos 57 Universidad de Vigo C.A.C.T.I. Fluorescencia de Rayos X Técnica La Fluorescencia de Rayos X (FRX) es una técnica espectroscópica que utiliza la emisión secundaria o fluorescente de radiación X generada al excitar una muestra con una fuente de radiación X. La radiación X incidente expulsa electrones de capas interiores del átomo. Los electrones de capas más externas ocupan los lugares vacantes, y el exceso energético resultante de esta transición se disipa en forma de fotones, radiación X fluorescente o secundaria, con una longitud de onda característica que depende del gradiente energético entre los orbitales electrónicos implicados, y una intensidad directamente relacionada con la concentración del elemento en la muestra. Prestaciones Análisis cualitativo de muestras sólidas (filtros, metales, rocas, muestras en polvo, tejidos, etc.) sin preparación de la muestra Análisis semicuantitativo (Fquant) de 78 elementos de peso atómico superior al Boro, incluyendo el azufre como sulfuro y el ligado al oxígeno. Están excluidos H, Li, Pm, Tc, Po, At, y los gases nobles Análisis cuantitativo: cuantificación de los elementos mayoritarios (Al, P, S, K, Ca, Si, Ti, Mn, Fe, Mg) y de los elementos minoritarios (As, Ba, Mo, Nb, Zr, Y, Sr, Rb, Th, Pb, Cr, Na, Sn, Ce, Ga, Zn, W, Cu, Co, Ni, V) en un material de base de Si mediante la comparación con una recta de calibrado confeccionada con 25 muestras geológicas de referencia internacional Determinación de la composición de aleaciones que contengan hasta cuatro elementos Determinación de la composición y el grosor de una capa elemental, binaria o ternaria Determinación del grosor de dos o tres capas elementales SERVICIO DE SEGURIDAD ALIMENTARIA Y DESARROLLO SOSTENIBLE Dotación Instrumental Espectrómetro de Fluorescencia SIEMENS SRS 3000 Fuente con ánodo de Rh, ventana de Be (125) Generador de Rayos X: 20-60 kV, y 5100 mA Colimadores: 0,15; 0,46; 1,16 y 1,54 Cristales analizadores: LiF (z > 23) LiF100 (z > 19) PET (Al ® Ca) OVO-55 (C ® Mg) TLAP (F, Na, Mg) Ge (P, S) 58 Universidad de Vigo C.A.C.T.I. Espectroscopia Molecular Técnica La Espectroscopía se basa en el intercambio de energía entre la materia y las diferentes regiones del espectro electromagnético. Permite el estudio analítico cualitativo y cuantitativo de moléculas orgánicas e inorgánicas –en estado sólido, líquido y gaseoso- en la franja del ultravioleta, el visible, el infrarrojo y por fluorescencia. Aplicaciones Aplicaciones en el análisis forense y en muestras de procesos industriales Identificación y cuantificación de especies químicas y fases cristalinas. Caracterización de tintas y pigmentos en manuscritos, pinturas y otras obras del patrimonio artístico y cultural Análisis y orientación de cadenas en materiales compuestos Caracterización de sistemas multicapa, tamaño de cristales, grados de cristalinidad, estrés, defectos, contaminantes, etc. Prestaciones Procedimientos habituales en los campos de Biología, Química, Farmacia, Geología, Gemología, Física, Humanidades y Bellas Artes Espectroscopía y Microscopía de Infrarrojo y Raman Análisis agroalimentario. Determinación de componentes de interés, contaminantes y cumplimiento de normativas Dotación Instrumental Espectrofotómetro FTIR Bruker IFS-28 con accesorio de microscopio infrarrojo Espectrofotómetro UV-VIS HP8452 Diode Array 59 SERVICIO DE SEGURIDAD ALIMENTARIA Y DESARROLLO SOSTENIBLE Universidad de Vigo C.A.C.T.I. Espectrometría de Masas de Relaciones Isotópicas Técnica La Espectrometría de Masas de Relaciones Isotópicas permite el análisis de las relaciones de isótopos estables de elementos ligeros (13C/12C, 2H/1H, 15N/14N, 18O/16O, 34S/32S) con la precisión y la exactitud necesarias para medir las pequeñas variaciones en la abundancia isotópica (fraccionamiento), provocadas por múltiples procesos naturales, tanto físicos como químicos. La técnica también permite el análisis de abundancias isotópicas en muestras enriquecidas, por lo que es una buena alternativa al uso de marcadores radiactivos para el seguimiento de rutas metabólicas naturales o sintéticas. Prestaciones Biogeoquímica: estudio de ciclos biogeoquímicos, estudios de origen y transformaciones de materia orgánica sedimentaria Bioquímica y Fisiología: estudios metabólicos y de consumo energético Alimentación: estudios de denominación de origen, adulteraciones Química Ambiental: origen y flujos de contaminantes Hidrología: estudios de acuíferos, ciclo global del agua Arqueología: estudio de paleodietas y paleoclimas SERVICIO DE SEGURIDAD ALIMENTARIA Y DESARROLLO SOSTENIBLE Dotación Instrumental Espectrómetro de Masas para medida de Relaciones Isotópicas MAT 253. Sistema Base para máxima precisión en la medida de abundancias isotópicas relativas de 13C, 15N, 18O, 34S y (H/D) Fuente de iones de impacto electrónico cerrada, de alta sensibilidad, autoalineada Sistema de vacío diferencial Variable Ion Source Conductance Analizador de Sector Electromagnético y enfoque estigmático Sistema de Colector Universal CNOS Sistema Colector H/D Interfase de flujo contínuo, modelo "ConFlo III" Analizador Elemental para C y N, Flas EFCt IRMS para oxidación cuantitativa Analizador Termoquímico TC/EA 60 Universidad de Vigo C.A.C.T.I. Espectrometría de Masas de Plasma | Acoplado Inductivamente (ICP-MS) | Espectroscopía de Emisión M Óptica de Plasma | Acoplado Inductivamente (ICP-OES) O Técnica La Espectrometría de Masas de Plasma Acoplado Inductivamente (ICPMS) y la Espectroscopía de Emisión Óptica de Plasma Acoplado Inductivamente (ICP-OES) se basan en la vaporización, disociación, ionización y excitación de los diferentes elementos químicos de una muestra en el interior de un plasma. Los iones positivos generados en este proceso se separan en función de la relación masacarga y finalmente son detectados y contados con un sistema multiplicador de iones. Durante el proceso de desexcitación de los átomos neutros e iones se producen las emisiones de radiación electromagnética en la zona del ultravioleta-visible, las cuales se separan en función de su longitud de onda y, finalmente, se mide su intensidad. Aplicaciones Control de calidad de productos terminados Caracterización de materias primas Control medioambiental: impurezas en agua potable, contaminantes en agua, cuantificación de residuos tóxicos y peligrosos, análisis de suelos y sedimentos Análisis toxicolóxicos de sangre y orina Estas técnicas se emplean en la especiación de compuestos de Sn en pesticidas y muestras medioambientales, compuestos de As y Sb en matrices biológicas, etc. SERVICIO DE SEGURIDAD ALIMENTARIA Y DESARROLLO SOSTENIBLE Dotación Instrumental Espectrofotómetro Perkin Elmer Optima 4300 DV Plasma horizontal y posibilidad de lectura tanto axial como radial Cámara de premezcla tipo Ryton Nebulizador concéntrico Óptica con policromador Echelle Sistema automático de recalibración de la óptica, mediante lámpara de mercurio Detector de Estado Sólido de Carga Acoplada Segmentada Inyector automático de muestras Espectrofotómetro de Masas Thermo X Series ICP-MS X7 (Vigo y Ourense) Diseño hexapolar y celda de colisión Nebulización con sistema Peltier de refrigeración Prestaciones Por ICP-MS pueden detectarse la mayoría de los elementos e isótopos de la Tabla Periódica a niveles de ppb o ppt, de forma rápida, inequívoca y con un tratamento previo de la muestra mínimo. El empleo de un GC o un LC acoplado al ICP-MS permite la especiación de metales traza, es decir, la identificación y cuantificación de las formas específicas de un elemento. 61 Universidad de Vigo C.A.C.T.I. Espectrometría de Masas de Plasma Acoplado Inductivamente (ICP-MS) Multicolector de Alta M Resolución Técnica Permite la obtención de las relaciones isotópicas de los elementos químicos. Para conseguir la mayor precisión y minimizar errores durante la medida, el equipo está provisto de un conjunto de colectores que permiten la determinación simultánea de los isótopos elegidos para el análisis. La versatilidad de la técnica se basa en el sistema de generación de los isótopos (ICP) que permite la rápida ionización de casi todos los elementos químicos. El equipo combina la mayor sensibilidad y la mejor estabilidad para todos los elementos, así como la capacidad de obtener alta resolución o, en su defecto, el mejor poder de resolución para la discriminación de la señal con respecto a las interferencias espectrales (moleculares). Prestaciones Geocronología: La determinación precisa de las relaciones isotópicas, tanto en muestras líquidas como sólidas, de los elementos Investigación clínica, alimentaria, ambiental, etc., al poder determinar isotópicamente un amplio número de elementos Esta instrumentación de alta sensibilidad permite a su vez la determinación elemental, mediante técnicas normales de calibración, y alcanza la mayor exactitud y precisión en la determinación de concentraciones mediante dilución isotópica SERVICIO DE SEGURIDAD ALIMENTARIA Y DESARROLLO SOSTENIBLE Dotación Instrumental Espectrómetro de Masas de Alta Resolución Multicolector THERMO NEPTUNE (9 colectores) Espectrómetro de Masas con óptica reversa de doble enfoque: analizador electrostático a 90° (ESA) y analizador de sector magnético a 90° con un radio efectivo de 81 cm y una resolución de trabajo de M/ΔM=450 (definición a 10% de valle). Electroimán laminado con un regulador de campo altamente estable Sistema multicolector de detección de iones mediante copa de Faraday (MEMCO), multielemental, y un enclave para amplificación con una copa de Faraday central y fija y ocho copas de Faraday movibles de forma individual Dispositivo de contaje de iones que incluye Multiplicador secundario de electrones (SEM) 62 Universidad de Vigo C.A.C.T.I. Técnicas Cromatográficas (Ourense) Técnica Las técnicas cromatográficas permiten la separación de los distintos componentes de una muestra en función de su distribución entre dos fases: una fase estacionaria, constituida por el relleno de la columna cromatográfica, y una fase móvil, que arrastra los analitos hacia el detector. Cromatografía de Gases con detector de Ionización de Llama (GC-FID) En la técnica GC-FID la muestra se volatiliza, pasa a la columna cromatográfica donde, mediante rampas de temperatura y la acción del gas portador, se separan los distintos componentes de la mezcla. Finalmente, estos componentes pasan al detector FID donde la mayoría de los compuestos orgánicos, al pirolizarse a la temperatura de la llama de aire por la acción del H2, producen iones y electrones que conducen la electricidad a través de la llama. SERVICIO DE SEGURIDAD ALIMENTARIA Y DESARROLLO SOSTENIBLE Aplicaciones La técnica GC-FID se emplea en el análisis de compuestos orgánicos volátiles y termoestables (pesticidas, PAHs, ácidos grasos, disolventes industriales, hidrocarburos, alcoholes superiores, etc.). 63 Universidad de Vigo C.A.C.T.I. Técnicas Cromatográficas (Ourense) Cromatografía de Gases con detector de Espectrometría de Masas (GC-MS) La Cromatografía de Gases en combinación con la detección por Espectrometría de Masas (GC-MS) es una técnica que permite la separación e identificación de mezclas muy complejas. Se inyecta la muestra en el cromatógrafo de gases y se separa en la columna cromatográfica obteniendo la elución sucesiva de sus componentes individuales que pasan, a continuación, a la fuente de ionización del espectrómetro de masas donde los compuestos se fragmentan por impacto de electrones procedente de un filamento incandescente (Impacto Electrónico). A través de un sistemas de lentes y campos magnéticos, los iones formados son conducidos hacia el analizador cuadrupolar donde se separan en función da su relación masa/carga y, finalmente, son enviados hacia el multiplicador de electrones para ser cuantificados. El espectrómetro de masas puede operar en dos modos de trabajo, en función de la sensibilidad requerida y del tipo de experimento a realizar: Barrido Completo (Full Scan) o SIM (observación de un ión o grupo de iones previamente seleccionado). Esta técnica está especialmente indicada para compuestos apolares de volatilidad alta, peso molecular bajo y alta estabilidad térmica. La técnica GC-MS se aplica de forma rutinaria en el análisis de drogas, pesticidas, productos farmacéuticos, proteínas, polipéptidos, esteroides, así como cualquier otra sustancia compatible con la cromatografía de gases. Aplicaciones La técnica GC-FID se emplea en el análisis de compuestos orgánicos volátiles y termoestables (pesticidas, PAHs, ácidos grasos, disolventes industriales, hidrocarburos, alcoholes superiores, etc). SERVICIO DE SEGURIDAD ALIMENTARIA Y DESARROLLO SOSTENIBLE 64 Universidad de Vigo C.A.C.T.I. Cromatografía de Líquidos de Alta Resolución con detector de Espectrometría de Masas Triple Cuadrupolo (HPLC/MS/MS) La cromatografía de líquidos con detector de espectrometría de masas (HPLC-MS) está especialmente indicada para el análisis de compuestos poco volátiles e inestables térmicamente. La muestra se inyecta en el cromatógrafo de líquidos y sus componentes se separan en la columna cromatográfica. Los componentes individuales pasan, por order de elusión, al detector de masas para ser detectados y cuantificados. El detector de masas puede trabajar en dos modos de ionización: Ionización electrospray (ESI) e ionización química a presión atmosférica (APcI). ESI. En esta técnica a mostra introducese na agulla ESI, a cal se lle aplica una diferencia de potencial a la sonda ESI que contiene la muestra, que emerge en forma de pequeñas gotas cargadas eléctricamente. Por evaporación del disolvente se incrementa la densidad de carga eléctrica en la superficie de las gotas hasta un punto crítico (límite de estabilidad de Rayleigh) en el cual las gotas se dividen en gotas mas pequeñas. Los iones del analito, con diferente carga, son expulsados a la fase gas e introducidos en el MS a través de una interfase de extracción de iones y enfocados a través de lentes iónicas hacia el analizador. APcI. El eluyente procedente del HPLC entra en forma de aerosol en una cámara de vaporización a altas temperaturas. El alto voltaje aplicado a una sonda próxima a la salida de la cámara de vaporización crea una corona de des- carga que forma iones reactivos mediante una serie de reacciones químicas con las moléculas del disolvente y el gas envolvente (nitrógeno). Estos iones reaccionan con las moléculas de la muestra formando iones que son extraídos y enfocados a través de lentes iónicas hacia el analizador. El equipo dispone de un triple cuadrupolo, lo que permite operar en varios modos de trabajo: obtención de espectros normales, barrido de ión fragmento, barrido de ión precursor y barrido de fragmento neutro. Aplicaciones La técnica de ionización electrospray (ESI) permite analizar moléculas de elevado peso molecular dado que se mide la relación masa/carga (m/z), estando especialmente indicada en el análisis de compuestos polares, incluyendo: -Polímeros biológicos (proteínas, péptidos, glicoproteínas, ácidos nucleicos, etc.) -Productos farmacéuticos y sus metabolitos -Polímeros industriales 65 SERVICIO DE SEGURIDAD ALIMENTARIA Y DESARROLLO SOSTENIBLE Otros Servicios 1. Detección Remota a. Base de Referencia GPS b. Teledetección Espacial c. Termografía Infrarroja 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 Universidad de Vigo C.A.C.T.I. Base de Referencia GPS Introducción La Base de Referencia GPS recibe datos de satélites que pertenecen al Sistema de Posicionamiento Global NAVSTAR (GPS), una constelación de satélites controlados desde la base de la Fuerza Aérea en Schriever (Colorado). Aplicaciones - Localización - Navegación - Rastreo - Cartografía - Tiempo exacto Los usuarios de la estación móvil GPS pueden realizar la corrección diferencial en tiempo real de sus datos simplemente llamando con un teléfono móvil a la Base de Referencia GPS Características técnicas Base de Referencia GPS: - Receptor GPS Trimble MS750 doble frecuencia de 12 canales - Corrección diferencial RTK e RTCM - Antena Micro-centrada doble frecuencia L1/L2, con plano de tierra - Radiomódem UHF Timtalk 450S 12 canales (433,075-433,35 MHz) - Software GPSBase para gestión y almacenamiento de los datos GPS - Produce transmisión de datos de corrección diferencial RTK y RTCM - Almacena datos en formato SSF, DAT y Rinex - Conexión a FTP, WEB y BBS, para los datos almacenados Estación móvil GPS para tiempo real: - Receptor 5800 móvil con antena GPS, radiomódem interno y batería integrados. - Sistema sin cables, transmisión de datos por tecnología Bluetooth integrada en los dispositivos GPS y controlador. - Compatible con correcciones diferenciales WAAS/EGNOS - Controlador ACU con software Survey Controller para levantamiento y replanteo de puntos, líneas, áreas, curvas, MDT y carreteras - Maleta de transporte para 5800 móvil, bastón fibra de carbono y soporte para controlador, baterías internas de Ion-Litio OTROS SERVICIOS 68 Universidad de Vigo C.A.C.T.I. Teledetección Espacial Introducción El objetivo de la Teledetección espacial es la observación remota de la superficie terrestre. Abarca no sólo los procesos que permiten obtener una imagen desde el aire o el espacio, sino también su tratamiento posterior. La Estación Receptora de Satélites recibe imágenes de satélites de órbita polar de la serie NOAA, los cuales orbitan a una altura principal de 850 Km (semieje mayor de 7228 Km) y con una inclinación aproximada de 99 grados. Las estaciones principales de control y adquisición de datos están situadas en Fairbanks (Alaska) y la isla de Wallops (Virginia). Su uso principal es la detección de la temperatura del océano, la tierra y las nubes. Características técnicas Antena direccional NOAA-HRPT con motores de azimut y elevación Sistema de control de motores Sistema de interfaz de antena HRPT Receptor NOAA-HRPT (2 canales de 1698 y 1707 MHz) Computadora y software de control de antena Servidor UNIX para recepción y almacenamiento de datos HRPT Conmutador para acceso a Internet de la red local Áreas de interés Agronomía Biología Cartografía Ciencias Forestales Edafología Geología Geografía Oceanografía Meteorología Medio Ambiente 69 OTROS SERVICIOS Universidad de Vigo C.A.C.T.I. Teledetección Espacial Aplicaciones Estudios de erosión e impacto ambiental Cartografía geológica Control de icebergs en zonas polares Cálculo de modelos de erosión Cartografía térmica de la superficie del mar Control de la "Corriente del Golfo" y otras corrientes marinas Cartografía de la cobertura vegetal del suelo Cartografía de áreas quemadas Realización de inventarios forestales Cartografía e inventario de cultivos por especies Predicción del rendimento de cultivos, etc. Composiciones multibanda en falso color georreferenciadas Reflectancia equivalente (albedo) georreferenciada Temperatura de brillo georreferenciada Mapas de Temperatura Superficial del Mar (SST) georreferenciados Mapas de Temperatura de la Superficie Terrestre (LST) georreferenciados Índice de vegetación de Diferencial Normalizada (NDVI) georreferenciado Exportación de los datos HRPT a otros programas (ERDAS, PCI, ENVI) Exportación de los datos numéricos correspondientes a un producto AVHRR Generación de imágenes mediante fórmulas a la medida del usuario utilizando cualquier combinación de canales NOAA Formación y Consultoría en Teledetección, Termografía y TIC Asesoramiento en la localización y evaluación de productos de Teledetección, análisis de requerimientos hardware y software, gestión de compras de equipos e imágenes de alta resolución Productos generados Imágenes preprocesadas (quicklooks) Datos HRPT en bruto Imágenes AVHRR georreferenciadas OTROS SERVICIOS 70 Universidad de Vigo C.A.C.T.I. Termografía infrarroja Introducción La Termografía es la rama de la Teledetección que se ocupa de la medición de la temperatura radiada por los fenómenos de la superficie de la Tierra desde una cierta distancia. La cámara termográfica ha sido desarrollada con tecnología Uncooled Focal Plane Array detector (UFPA), que consiste en una matriz de dos dimensiones (320x240) formada por unos detectores conocidos como microbolómetros. Los infrarrojos inciden en el detector como onda electromagnética, la temperatura del detector aumenta por la absorción de la energía de la radiación, la resistencia del detector cambia y, finalmente, el cambio de resistencia crea la señal eléctrica. La cámara termográfica ha sido desarrollada para trabajos de detección y prevención, y es capaz de realizar medidas de temperatura tanto en el interior como en el exterior. Las características principales de la cámara son su pequeño tamaño, ligereza y alta calidad de imagen. 71 OTROS SERVICIOS Universidad de Vigo C.A.C.T.I. Termografía infrarroja Características técnicas Detector no refrigerado tipo UFPA de 320 (H) x 240 (V) Cámara interna de visión real tipo CCD Resolución de 0,08 ºC Precisión: ±2% fondo de escala Respuesta espectral: 8 a 14 μm Memoria en tiempo real Grabación de voz Rangos de medida: -40 a 120 ºC, 0 a 500 ºC y 200 a 2000 ºC Visor y pantalla TFT en color con control remoto Funciones de procesado multipunto en temperatura y emisividad (10 puntos), Alarma, temperatura máxima/mínima y 4 bandas de isotermas Funciones de visualización: congelado, color/ monocromo, gradación, etc. Lente estándar, gran angular y largo alcance (telefoto) Maletín de transporte, cargador de batería y alimentador de 220 V AC/12 VDC Tarjeta de memoria tipo PCMCIA Software avanzado para tratamiento y análisis de termogramas MikroSpec OTROS SERVICIOS 72 Universidad de Vigo C.A.C.T.I. Aplicaciones Mantenimiento eléctrico Mantenimiento mecánico Control de procesos Control de calidad Diseño de componentes y sistemas I+D Teledetección Seguridad/Militar Inspección de edificios y obras de arte Sanidad/Veterinaria Automoción Aeronaútica 73 OTROS SERVICIOS Universidad de Vigo C.A.C.T.I. Termografía infrarroja Otras Aplicaciones Biología y Medicina - Determinación de cicatrices por quemaduras - Propiedades emisivas de materiales dentales - Estudio de patologías del sistema venoso - Estudio de variaciones térmicas en los ciclos reproductivos de animales - Estudios biotérmicos de cultivos celulares - Estudio térmico de fatiga en alas de pájaros e insectos - Control de enfermedades animales y vegetales, etc. Ensayos no destructivos - Control de calidad de juntas de materiales cerámicos - Determinación de defectos en fibras de carbono - Caracterización de resistencias térmicas en interfaces metal-metal, etc. Mecánica del estado sólido - Estudio de la energía almacenada durante la deformación del acero - Estimación de propiedades termofísicas de metales y su relación con el estrés mecánico - Límites de fatiga en metales - Procesos de variación térmica rápida y lenta en la industria textil, etc. Electricidad y Electrónica - Distribución de temperaturas en hornos de fabricación de silicio y arseniuro de galio - Verificación de funcionamiento de circuitos integrados - Aplicaciones en visión artificial de robots - Seguridad y visión nocturna - Fallos en líneas de alta, media y baja tensión Mecánica de Fluidos Transferencia de calor en fluidos Estudio de la convección natural Análisis de llamas Capacidad de radiadores Impactos de fluidos en muros calientes, etc. Caracterización de materiales - Identificación de propiedades termofísicas de capas delgadas de materiales - Caracterización colorimétrica de productos y materiales Aplicaciones industriales - Caracterización de células solares multicristalinas - Trabajos de conservación y restauración - Reconocimiento de defectos y determinación de sus características, etc. OTROS SERVICIOS Radiometría - Estudios de imágenes térmicas procedentes de objetos enterrados - Huellas térmicas de minas enterradas, etc. 74 Universidad de Vigo C.A.C.T.I. Taller de Electrónica Introducción El taller está dotado de los instrumentos necesarios para realizar el primer diagnóstico rápido de fallos en equipos y sistemas electrónicos. Entre las principales tareas está la reparación de equipos electrónicos de muy diversa naturaleza y función, especialmente instrumentos de laboratorio (pipetas, destiladores, balanzas, recirculadores, etc.). Otra función destacable es la fabricación de instrumentos electrónicos a medida como fuentes de alimentación y equipos de regulación de temperatura. Dotación instrumental Medidor RCL PHILIPS. Modelo PM 6303A Generador de onda de formas arbitrarias. 15 MHz HEWLETT PACKARD. Modelo 33120A Contador universal 15 MHz. HEWLETT PACKARD. Modelo 53131A Multímetro digital de 6½ dígitos HEWLETT PACKARD Modelo 34401A Estación de soldadura y desoldadura de 400 ºC JBC. Modelo RP5100 Osciloscopio combinado de doble canal con autorrango 100 MHz FLUKE. Modelo PM3380A Fuente de alimentación 60V - 5A. IT. Modelo AX323 Osciloscopio doble canal 20 MHz ITT. Modelo OX7520 Generador multisistema de televisión PROMAX. Modelo GV 698 Multímetro de 3¾ dígitos FLUKE. Modelo 87 OTROS SERVICIOS Pinza multifunciónes ITT. Modelo MX 1200S 75 Universidad de Vigo C.A.C.T.I. Taller de Electrónica Aplicaciones Reparación y mantenimiento de equipos - Centrífugas - Pipetas - Baños de ultrasonidos - Recirculadores de agua - Lámparas de fibra óptica - Lupas ópticas - Agitadores magnéticos - Destiladores - Microscopios - Baños termostáticos - Estufas - Balanzas Equipamiento Informático - Ordenadores OTROS SERVICIOS - Monitores - Impresoras 76 Universidad de Vigo C.A.C.T.I. Taller de Mecanizado Introducción El servicio de Taller de Mecanizado está diseñado para poder ofrecer, tanto a la comunidad universitaria como a otros centros de investigación o empresas de la zona, la posibilidad da realización de piezas y accesorios para equipos industriales y científicos que requieran de un elevado grado de precisión en el mecanizado hasta la fabricación en pequeñas series de elementos de mecanizado sencillo. Dotación instrumental Fresadora universal Torreta LAGUN Modelo GVM 5-SP Fresadora universal LAGUN modelo FU-110 Trade de columna ERLO modelo CR/30. Capacidad máxima de trade 32 mm de diámetro Sierra alternativa hidráulica SABI modelo SH260. Máxima capacidad de corte en redondo 210 mm. Máxima capacidad de corte en cuadrado 205 mm Plegadora de chapa HM modelo MB/700/S. Longitud de trabajo de 650 mm. Máximo espesor de chapa de 1,25 mm Esmeriladora FORMIS de 1,1 CV 77 OTROS SERVICIOS Universidad de Vigo C.A.C.T.I. Aplicaciones Diseño y construcción de piezas y prototipos en una amplia gama de materiales como: Aceros Teflón Nylon Cobre Aluminio Preparación de piezas para tecnología de vacío (recipientes, envases, etc.), para Ingeniería Química (reactores), etc. OTROS SERVICIOS 78