A norma ISO para espalhamento de luz está disponível para alguém [ISO13321, ISO22412]?

Qual é a norma para determinação de tamanho de partículas por espalhamento de luz dinâmico (DLS)?

Como podemos garantir conformidade com as normas de qualidade recomendadas para determinação de tamanho de partículas por espalhamento de luz? Existe um padrão internacional para espalhamento de luz? Recentemente, uma pergunta interessante chegou à nossa central de ajuda sobre a validade dos dados no software clássico Zetasizer Nano:

“Olá, suporte! Existe um resumo dos documentos da Malvern Panalytical que abrange a ISO 22412:2017 – DLS? Um cliente está escrevendo um artigo sobre seus dados de DLS e gostaria de fortalecer seu argumento com dados da ISO.“

Como este é um tópico relevante – mesmo que você não esteja escrevendo um artigo – decidimos compartilhar a resposta aqui. Então, podemos usar as orientações da organização internacional de normas (ISO) para “respaldar” o resultado de uma medição de DLS?

Quais normas internacionais são relevantes para DLS?

Existem duas normas diretamente relacionadas ao espalhamento de luz dinâmico

• ISO 13321:1996 Análise do Tamanho de Partículas — Espectroscopia de Correlação de Fótons
• ISO 22412:2017 Análise do Tamanho de Partículas — Espalhamento de Luz Dinâmico

a versão anterior ISO13321 foi retirada e revisada pela ISO22412. Essa revisão atualizou muitos dos termos e requisitos da versão anterior.

Como garantir que as medições de DLS atendam aos requisitos ISO

Vamos examinar uma série de critérios da ISO22412:2017 e como você pode garantir que suas medições atendam aos requisitos. Abaixo estão 9 dicas para a melhor qualidade de dados em resultados de espalhamento de luz dinâmico.

1. Preparação da amostra: use filtros para o dispersante

A norma recomenda filtros de tamanho de poro de 200nm ou menores para filtrar dispersantes utilizados na preparação de amostras.

2. Evite flutuações de número, pelo menos 1000 partículas no volume de dispersão

Normalmente, isso não é um problema, e o relatório de qualidade de tamanho verifica indicações na função de correlação. Se soubermos a concentração e o tamanho, então a calculadora utilitária de concentração pode prever o número de partículas no volume de espalhamento. Basta ir em Ferramentas – Calculadoras – Utilitários de Concentração, inserir os parâmetros relevantes na seção “Concentração & Espalhamento” e encontrar o “Número de Partículas no Volume de Sonda” na seção “Resultados”.

3. A intensidade de espalhamento deve ser significativamente maior que a do dispersante sozinho

As amostras típicas terão taxas de contagem derivadas várias vezes maiores que o dispersante. Em situações reais, isso significa que uma amostra deve provavelmente ter pelo menos uma taxa de contagem de 100kcps. Caso contrário, a medição pode demorar muito tempo para ser concluída.

4. As partículas podem ter tamanhos e polidispersidade diferentes em ângulos diferentes

Para partículas muito pequenas (especialmente abaixo de 30nm) não há nenhum efeito. Em outras palavras, os resultados não mudam com o ângulo de espalhamento. Mas especialmente ao comparar com medições de outros sistemas, tenha em mente que os resultados em ângulos diferentes podem ser diferentes. (Veja também o post anterior no blog sobre Como os resultados de DLS diferem com o ângulo?)

5. A função de correlação deve ter um bom intercepto

O intercepto deve ser de pelo menos 80% de seu valor máximo atingível. Normalmente, o melhor valor atingível é próximo de 1.0, então procure interceptos de 0.8 ou mais. O intercepto é registrado em muitos relatórios, por exemplo, o relatório de PSD de Intensidade (M), e pode ser observado diretamente no relatório de Correlação (M).

6. A função de autocorrelação de intensidade deve ser ajustada até 1% do valor de intercepto

Por padrão, isso é implementado no software Zetasizer, e nenhuma modificação do usuário é necessária.

7. Pelo menos 20 pontos dentro da função de correlação devem estar disponíveis para o ajuste cumulante

Isso normalmente é muito facilmente satisfeito e pode ser verificado manualmente exibindo o relatório de Ajuste Cumulante (M) no software.

8. Evite interações partícula-partícula, difusão coletiva para certos intervalos

Você pode obter a distância média entre partículas a partir dos utilitários de concentração. Para acessar, vá em [Ferramentas – Calculadoras – Utilitários de Concentração, insira os parâmetros relevantes na seção “Concentração & Espalhamento” e encontre o “Espaçamento médio das partículas (µm)” na seção “Resultados”].

Se a escala de sondagem for muito menor que o espaçamento entre partículas, auto-difusão é observada

• λ/{2 · n · sin(Θ/2)} < espaçamento médio das partículas ⇒ auto-difusão de partículas individuais: bom!
• λ/{2 · n · sin(Θ/2)} > espaçamento médio das partículas ⇒ difusão coletiva de grupos de partículas: ruim!

Aqui estão situações típicas no Zetasizer Nano, em amostras aquosas, para escalas de comprimento

• “espalhamento reverso”, NIBS ou 173°: λ/{2·n·sin(Θ/2)} = 633nm/2/1,33/sin(173°/2) ≈ 240nm
• “espalhamento lateral” ou 90° ≈  340nm
• “espalhamento para frente” ou 13° ≈ 2,1µm

Assim, de todas as configurações ópticas, a difusão coletiva tem a menor influência no espalhamento reverso até certo ponto. No exemplo acima com um espaçamento médio de partículas de 8µm, observaríamos auto-difusão em ângulos reverso (173°), lateral (90°) e para frente (13°) no Zetasizer.

9. Pelo menos 1,2 M de fótons acumulados durante a duração da medição

Isso fazia parte apenas da ISO13321, mas ainda é uma recomendação sensata. Leva a um erro padrão estatístico de menos de 1% ( =1/√N ). Ao selecionar o modo automático no software clássico Zetasizer, este requisito deve sempre estar OK.   (A única exceção é quando o relatório de qualidade de tamanho sinaliza “sinal insuficiente coletado” como uma das mensagens.)

As 9 dicas acima para boas medições de DLS devem ajudar em sua jornada para obter resultados de tamanho perfeitos.

Anteriormente

• Nanobolhas – elas são reais?
• Peneiramento de Debye – como afeta o potencial zeta
• Dicas e Truques para Caracterização de Nanopartículas – ouro coloidal

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