NanoBrook Omni. Анализатор размеров частиц, дзета-потенциала и молекулярной массы
Новый прибор NanoBrook Omni объединил в себе все лучшие технологии, используемые компанией Brookhaven Instruments - одним из мировых лидеров в области создания подобных анализаторов. Прибор имеет 3 угла регистрации рассеянного света для определения размеров частиц. 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). Прибор 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
Области применения
Анализатор NanoBrook Omni находит широкое применение в физической и коллоидной химии, химии высокомолекулярных соединений, материаловедении и нанотехнологии, биологии и фармацевтике в фундаментальных и прикладных исследованиях, а также для контроля качества продукции.
Типичными объектами исследования при помощи анализатора NanoBrook Omni являются белки, антитела, пептиды, РНК/ДНК, липосомы, экзосомы и другие биологические коллоиды, полисахариды, наночастицы, коллоиды, квантовые точки, полимеры, латексы, мицеллы, фармацевтические субстанции, нанокапсулы, эмульсии типа масло в воде и вода в масле, краски и пигменты, чернила и тонеры, косметические средства, керамика и огнеупоры, технический углерод и др.
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).
|
Прибор |
Номинальный диаметр |
|||
|
90 |
273 |
111 |
400 |
|
|
A |
91 ±1 |
276 ±1 |
110 ±1 |
404 ±4 |
|
B |
90 ±1 |
279 ±1 |
108 ±1 |
391 ±3 |
|
C |
90 ±1 |
276 ±1 |
109 ±1 |
399 ±3 |
|
D |
90 ±1 |
277 ±1 |
110 ±1 |
397 ±3 |
|
E |
- |
- |
112 ±1 |
394 ±3 |
|
Среднее |
90.3 |
277.0 |
109.8 |
397.0 |
|
Станд. ошибка |
±0.3% |
±0.3% |
±0.6% |
±0.6% |
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. 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. За счет высокой чувствительности прибор обеспечивает простое и легкое измерение электрофоретической подвижности даже в неполярных жидкостях и позволяет получать ценную информацию.
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 в образцах различных типов
В таблице 2 приведены результаты измерений дзета-потенциала различных трудных для анализа образцов, полученные на анализаторе серии NanoBrook методом PALS. Некоторые из них были измерены при высокой концентрации солей, другие – в неполярных растворителях с низкой диэлектрической проницаемостью, а один из них – в вязкой жидкости.
Таблица 2.
Значения электрофоретической подвижности, определенные на приборе NanoBrook Omni (единицы измерения: 10-8 м2/В·с).
|
Образец |
Измеренное значение |
Литературное значение |
Примечание |
|
NIST 1980 |
2.51 ± 0.11 |
2.53 ± 0.12 |
Стандарт электрофоретической подвижности |
|
Эритроциты |
-1.081 ± 0.015 |
-1.08 ± 0.02 |
Дисперсия в изотоническом растворе |
|
Fe2O3 |
0.013 ± 0.0015 |
n.a. |
Дисперсия в додекане |
|
TiO2 |
0.255 ± 0.010 |
n.a. |
Дисперсия в толуоле |
|
TiO2 |
0.155 ± 0.011 |
n.a. |
Дисперсия в толуоле после сушки |
|
TiO2 |
-0.503 ± 0.0015 |
n.a. |
Дисперсия в этаноле |
|
Казеин |
-0.025 ± 0.002 |
n.a. |
Дисперсия в полиэтиленгликоле (вязкая среда) |
|
SiO2 |
-0.73 ± 0.04 |
n.a. |
Дисперсия в 2 М растворе KCl (высокая концентрация солей) |
Биологические образцы, такие как белки, антитела, пептиды, ДНК/РНК легко денатурируют под действием электрического поля. Прибор NanoBrook Omni производства Brookhaven может легко измерить подвижность биологических образцов с использованием напряжения порядка 2 – 4 В. В примере, приведенном на рис. 3, лизоцим был измерен при мощности приложенного напряжения 2,5 В.
Агрессивные растворители, такие как ДМФ, ТГФ, ДМСО, МЭК и т.д., могут быть легко исследованы на приборе NanoBrook Omni с помощью специальных устойчивых электродов и стеклянных кювет. Возможность исследовать дзета-потенциал в агрессивных органических растворителях – это еще одна уникальная особенность анализатора NanoBrook Omni.
Если вы используете нестандартные растворители, для которых неизвестны значения диэлектрической постоянной, вам может пригодиться прибор для определения диэлектрической постоянной жидкостей BI-870, который позволит быстро и точно получить необходимые для расчета дзета-потенциала данные.
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 дзет-потенциал, как показано на рис. 5.
Рис. 5. Пример определения дзета-потенциала поверхности.
Стоимость прибора
Для того, чтобы узнать цену анализатора размера частиц, дзета-потенциала и молекулярной массы NanoBrook Omni, перейдите во вкладку "Заказ" и оставьте заявку на получение коммерческого предложения.
