Анализаторы размеров частиц, дзета-потенциала и молекулярной массы NanoBrook Omni

Диапазон определяемых размеров частиц составляет от 0.3 нм до 10 мкм. Он подходит для исследования коллоидных частиц, наночастиц, белков и других макромолекул. Для определения дзета-потенциала прибор использует как традиционный метод электрофоретического светорассеяния (ELS), так и более чувствительный метод светорассеяния с анализом фаз (PALS). 

Анализатор размеров частиц, дзета-потенциала и молекулярной массы NanoBrook Omni позволяет исследовать дзета-потенциал в таких сложных объектах как:

• белки, пептиды, антитела, РНК и другие биологические образцы;
  
• органические растворители;
  
• масла и другие вязкие жидкости;
  
• высокосолевые суспензии;
  
• образцы вблизи точки нулевого заряда.
  

РАЗМЕР ЧАСТИЦ

• Быстрое и точное определение распределения
  
• Мономодальные и мультимодальные распределения
  
• Результаты в соответствии с ISO 13321 и ISO 22412
  
• Диапазон: от < 0.3 нм до 10 микрон
  
• Три угла регистрации светорассеяния: 15°, 90° и 173°
  
• Мощный лазер 35 мВт
  
• Динамическое светорассеяние на углах 173° и 90°
  
• Контроль температуры от -5 °C до 110 °C
  
• Компактный настольный прибор
  
• Определение молекулярной массы (относительное и абсолютное по методу Дебая)
  

ДЗЕТА-ПОТЕНЦИАЛ

• Дзета-потенциал для сложных образцов
  
• В 1000 раз более чувствительный, чем другие методы
  
• Одноразовые кюветы, без загрязнения
  
• Многоразовые кюветы
  
• Встроенные методики
  

Быстрый, надежный и точный анализ

Новый анализатор размеров частиц и дзета-потенциала NanoBrook Omni объединяет в себе все, что вам нужно для быстрого определения размеров и дзета-потенциала субмикронных частиц. Измерения, основанные на принципах динамического светорассеяния (DLS) для определения размеров частиц и электрофоретического светорассеяния (ELS) для дзета-потенциала, занимают, как правило, всего 1-2 мин. Прибор также использует метод фазового анализа (PALS) для образцов с низкой подвижностью (изотонические буферные растворы).

Три угла светорассеяния

Измерения коллоидных частиц обычно проводятся на угле 90°, благодаря чему получаются сбалансированные результаты. Для наночастиц менее 50 нм, белков, антител и пептидов может быть использован угол 173° (обратное светорассеяние) для улучшения отношения сигнал/шум и воспроизводимости измерений. Наконец, угол 15° может быть использован для улучшения чувствительности при исследовании агрегации. Измерения дзета-потенциала всегда выполняются на угле 15° для минимизации диффузионного уширения.

Методика определения размера частиц

Необходимо приготовить разбавленные суспензии с концентрацией частиц порядка от 0.0001 до 1.0 % об., при необходимости используя подходящие смачивающие и диспергирующие агенты. Иногда бывает полезно использовать небольшую ультразвуковую ванну для разбивки непрочных агломератов. Объем образца обычно составляет 2-3 мл при использовании стандартных кювет. Он может быть уменьшен до 50 мкл при использовании специальных пластиковых кювет малого объема или до 10 мкл при использовании кварцевой капиллярной кюветы. Для суспензий в агрессивных органических растворителях можно использовать стеклянные кюветы круглого сечения. В любом случае, для установления равновесия между образцом, кюветой и термостатируемым кюветным отделением прибора требуется всего несколько минут.

Воспроизводимость

Пожалуй, наиболее важным показателем для пользователей является воспроизводимость результатов от образца к образцу, от оператора к оператору и от прибора к прибору. В таблице ниже приведены результаты определения размеров частиц в латексах. Заметьте, что стандартная ошибка эффективного (или среднего) диаметра составляет менее 1% при 10 повторностях, причем продолжительность одного измерения составляла только 5 мин. Такая превосходная воспроизводимость типична для приборов серии NanoBrook даже при рутинном контроле качества и позволяет раз за разом обеспечивать качество конечного продукта.

Таблица 1.

Результаты измерений размеров частиц в латексах на приборах Brookhaven Instruments (диаметр, нм).

В таблице приведены результаты, полученные одной из организаций, использующих приборы Brookhaven Instruments. Для проверки надежности получаемых данных были взяты пять приборов в разных лабораториях и проверены при помощи четырех различных  стандартных образцов. Результаты демонстрируют отличную воспроизводимость  и превосходную согласованность. Вы можете быть уверены в результатах, получаемых на приборе NanoBrook Omni.

Представление данных

Анализатор размеров частиц и дзета-потенциала NanoBrook Omni предлагает три варианта представления данных. Для рутинных измерений во многих случаях будет достаточно среднего (эффективного) диаметра и меры ширины распределения (полидисперсность). Иллюстрацией служит рис. 1, показывающий результаты для латекса с узким распределением размеров.

Рис. 1. Результат определения размера частиц латекса с номинальным диаметром 92 нм

Второй вариант – представить эти результаты в графическом виде, в виде логнормального распределения, и интерполировать кумулятивные и дифференциальные результаты с интервалом 5%.

Рис. 2 демонстрирует третий вариант, подходящий для более сложных, мультимодальных распределений размеров частиц. В данном варианте используется численный алгоритм, включающий теорию Ми. Приведенные на рисунке результаты получены для смеси латексов с известным размером частиц. Положение пиков на графике в точности соответствует известному размеру частиц: 92 и 269 нм.

Рис. 2. Результат измерений смеси двух латексов

Во время измерения дисплей можно переключать в различные режимы отображения данных: корреляционная функция, логнормальное или мультимодальное распределение. Каждый график изменяется в режиме реального времени по мере накопления данных. Отображение в реальном времени особенно полезно при определении конечной точки измерения, когда форма мультимодального распределения может быть важна.

Определение дзета-потенциала методом электрофоретического светорассеяния с анализом фаз

Для измерений образцов с очень низкой электрофоретической подвижностью единственным выбором является прибор NanoBrook Omni. Используя принципы, разработанные Бристольским университетом и компанией Brookhaven Instruments, прибор NanoBrook Omni определяет дзета-потенциал методом электрофоретического светорассеяния с анализом фаз (PALS). Данный метод в 1 000 раз более чувствительный, чем традиционно используемые методы, основанные на анализе спектрального сдвига.

Электростатическое отталкивание коллоидных частиц очень часто является ключом к пониманию стабильности любых дисперсий. Простое и легкое измерение электрофоретической подвижности даже в неполярных жидкостях позволяет получать ценную информацию. Прибор NanoBrook Omni очень быстро измеряет дзета-потенциал в воде и других полярных жидкостях. Такие измерения как правило лежат в диапазоне ±(6…100) мВ, что соответствует подвижности ± (0.5…8)x10-8 м2/В·с. Прибор NanoBrook Omni полностью покрывает весь этот диапазон и значительно расширяет его за счет в 1 000 раз большей чувствительности.

Принцип метода PALS

В приборе NanoBrook Omni для определения электрофоретической подвижности заряженных коллоидных частиц используется метод электрофоретического светорассеяния с анализом фаз (PALS). В отличие от своего двоюродного брата, метода лазерной доплеровской велосиметрии (иногда называемого лазерным доплеровским электрофорезом или электрофоретическим светорассеянием с частотным анализом), метод PALS не требует приложения к образцу электрических полей высокого напряжения, которые могут привести к перегреву и денатурации образца. Это достигается благодаря тому, что в процессе измерения фиксируется фазовый сдвиг. Измеряемой частичке достаточно сдвинуться всего на часть от своего собственного диаметра, чтобы прибор зафиксировал этот сдвиг и получил хорошие результаты. Например, при концентрации солей в образце до 2 М для получения отличных результатов будет достаточно электрического поля напряженностью всего 1-2 В/см. Кроме того, функция автотрекинга производит компенсацию на термический дрейф.

Рис 3. демонстрирует результаты реального эксперимента, проведенного на приборе NanoBrook Omni. Все важные параметры и результаты заметны с первого взгляда. Очевидна прекрасная сходимость всех пяти измерений и соответствие экспериментальных данных (красная толстая линия) и результата аппроксимации (красная тонкая линия).

Рис. 3. Результат измерений дзета-потенциала лизоцима в буферном растворе

Получение полной картины методом ELS

Прибор NanoBrook Omni за несколько секунд измеряет полное распределение электрофоретической подвижности, включая мультимодальные распределения. Пример бимодального распределения дзета-потенциала можно видеть на рис. 4, на котором приведен результат измерений специально созданной смеси коллоидных частиц: альфа и гамма оксида алюминия в 1 мМ KCl при рН 10. Левый пик отмечен зеленым курсором и соответствует дзета-потенциалу -20.54 мВ. Если выбрать другой пик, то значение будет -5.00 мВ. Способность прибора NanoBrook Omni давать такую информацию заметно отличает его от других методов, которые выдают только средние значения.

Рис. 4. Результат определения дзета-потенциала с бимодальным распределением

Измерение дзета-потенциала поверхностей

Новая опция BI-SZP для приборов серии NanoBrook с функцией PALS позволяет измерять электрический заряд поверхностей таких объектов, как стекла с покрытием, пластики, пленки и др. В основе метода лежит специально разработанный электрод, а также обновленное программное обеспечение, которые позволяют производить изменения на разных расстояниях от поверхности и таким образом вычислять ее дзета-потенциал, как показано на рис. 5.

Рис. 5. Пример определения дзета-потенциала поверхности.

Технические характеристики Анализатора размеров частиц, дзета-потенциала и молекулярной массы NanoBrook Omni