Estimar a Concentração de Partículas com o Nano

O novo Zetasizer Advance Ultra (vermelho) possui um recurso de concentração que permite a determinação conveniente da concentração de partículas, por exemplo, para título de capsídeo de AAV. Uma nota técnica “Medições de Concentração de Partículas no Zetasizer Ultra – como funciona” explica os princípios exatos por trás da matemática.

Embora o clássico Zetasizer Nano não tenha esse recurso integrado diretamente, existe um método para utilizar uma estimativa semelhante de concentração de partículas. O clássico Calculador de Concentração e Dispersão prevê a quantidade de luz dispersa por uma amostra com características especificadas (como tamanho, índice de refração, concentração). Podemos então inverter isso e usar uma quantidade medida de luz para estimar a concentração. Aqui estão os passos com um exemplo.

1 – Obtenha uma boa medição DLS da sua amostra

O Zetasizer Advance utiliza o conceito único de MADLS para obter uma distribuição de tamanho realmente boa. No Zetasizer clássico, podemos “apenas” buscar uma boa qualidade de dados: Você pode observar isso no PSD de Intensidade como uma declaração de Qualidade de Resultado Boa, onde a palavra “Boa” está verde. Você também pode verificar o relatório de qualidade de tamanho dedicado, se quiser mais detalhes.

Como você alcança uma boa qualidade de dados depende da amostra. E algumas amostras podem simplesmente não ser adequadas para DLS, e essas certamente não seriam adequadas para estimativa de concentração com este método.

2 – Registre o tamanho e a intensidade dessa amostra

Neste exemplo, pegaremos o diâmetro de 63,13 d.nm, que é o mesmo que 31,57 r.nm de raio. A taxa de contagem derivada para esta amostra foi de 41438,3 kcps. Esta é a intensidade de dispersão normalizada, levando em conta os efeitos de um atenuador aplicado. É um número conveniente para expressar a taxa teórica de contagem que se obteria se nenhuma atenuação fosse aplicada. Encontre mais detalhes sobre o que isso significa e como exibir este parâmetro no blog.

3 – Insira esses valores no Calculador de Utilidades de Concentração

Você pode encontrar o Calculador de Utilidades de Concentração em Ferramentas – Calculadores. Defina o volume final para 10, Instrumento para Zetasizer S, atenuador para 11. Agora insira o raio, [31.57] e o índice de refração do seu material na amostra, neste exemplo Poliestireno em 1,59 e índice imaginário ou absorção 0,01. Para outros materiais, selecione um índice de refração apropriado para sua amostra. (Observe que isso tem uma influência significativa no resultado para a concentração de partículas, você pode testar o efeito modificando o índice de refração e verificando o resultado.)

4 – Estime a concentração por tentativa e erro

Você pode agora modificar a Concentração Inicial até que as Contagens Derivadas Esperadas estejam o mais próximo possível da taxa de contagem derivada observada de 41438,3. Após algumas entradas manuais (pressione enter após cada tentativa) descobrimos que 0,007717 está bem próximo à taxa de contagem derivada esperada. Sim, isso é trabalhoso, e é por isso que a nova geração torna isso muito mais fácil – sem o trabalho adicional.

5 – Leia a concentração de partículas [#/mL] do calculador

O resultado está no canto superior direito. Em nosso exemplo, encontramos 5,9*10^8 partículas por microL, o que é o mesmo que 5,9*10^11 partículas por miliL ou 5,9 E11 partículas/mL.

 Limitações desta ferramenta

O calculador é baseado em um Zetasizer Nano médio, seu instrumento pode ser ligeiramente mais ou menos sensível que a média. Isso levará a incertezas adicionais na estimativa. Com picos adicionais, a %intensidade deve ser aplicada a cada pico. Como exemplo, se 16% da intensidade é para o Pico 1, então 0,16 vezes a taxa de contagem derivada da amostra deve ser atribuída a essa contribuição. E esse número leva à concentração de partículas estimada para o Pico 1.

E só para reiterar, a geração mais recente possui um recurso de Concentração de Partículas incorporado ao software. Com a vantagem adicional de atingir uma distribuição de tamanho de resolução mais alta, pode fornecer resultados em amostras onde o sistema clássico não conseguiria. Além disso, você não precisará tentar valores manualmente até encontrar um resultado para a estimativa.

O que mais o recurso de Concentração de Partículas no Ultra pode fazer?

Enquanto discutimos o Nano acima, vamos ver o que é diferente no Zetasizer Ultra (Vermelho). Aqui, o software tem todas as etapas intermediárias integradas, então não há tentativa e erro complicado. Além disso, há quatro vantagens adicionais:

• A distribuição de tamanho de resolução mais alta do MADLS fornece um tamanho mais preciso e, assim, uma estimativa mais próxima sobre a concentração
• Concentração por pico quando múltiplos picos estão presentes
• Distribuição cumulativa de concentração para exibir em relação ao tamanho
• O método inclui referência a um padrão de tolueno

O MADLS leva em conta as informações de múltiplos ângulos para alcançar uma distribuição de tamanho de resolução mais alta. Este tamanho melhorado então aprimora a conversão matemática para a estimativa de concentração. De fato, quando, por exemplo, há 3 picos presentes, o software pode fornecer uma concentração de partículas para cada pico, em uma única medição.

Além disso, uma distribuição de concentração cumulativa completa pode ser selecionada para exibição, bem como fácil exportação. Um exemplo de concentração de partículas cumulativa de uma situação de dois picos é mostrado aqui:

Você pode visualmente discernir quantas partículas estão presentes na amostra até qual tamanho. E uma razão pela qual isso é possível é que o método no Zetasizer Ultra (Vermelho) envolve uma “calibração” com um padrão de dispersão de luz comum, o tolueno, para cada instrumento específico (ao contrário do calculador para um Zetasizer Nano genérico, típico, médio). Bastante inteligente.