Dicas e Truques para Nanopartículas

Caracterização de Nanopartículas

Há alguns dias, apresentamos um webinar ao vivo intitulado “Caracterização de Tamanho de Nanopartículas: Dicas e Truques com o Zetasizer Nano.”  Este parece ter sido um tópico de interesse para muitos de vocês, já que – com desculpas – não consegui responder a todas as perguntas feitas no final da apresentação. Então aqui está meu seguimento do evento.

Para recapitular, este resumo foi postado antes do evento: Nanopartículas são definidas pelo seu tamanho. Nesta apresentação, diferentes técnicas de dimensionamento são comparadas, com foco em dicas e truques experimentais para obter o máximo valor de técnicas de dimensionamento, como dispersão de luz dinâmica (DLS) com o Malvern Zetasizer. Algumas das perguntas abordadas incluirão: 

• Quais são as vantagens, onde estão os limites? 
• Você precisa de uma distribuição de intensidade ou número? 
• Qual índice de refração escolher para as partículas?

Após abordar brevemente a definição de uma nanopartícula e um desvio sobre microscopia eletrônica (TEM, SEM) bem como a dispersão de raios X em ângulo pequeno (SAXS), o foco foi para a análise de rastreamento de nanopartículas (NTA) comparada à dispersão de luz dinâmica (DLS). Na essência, a DLS fornece excelentes estatísticas em conjunto para um tamanho médio (por intensidade), índice de polidispersidade médio e uma distribuição moderadamente resolvida por picos por inversão matemática. Por outro lado, a NTA fornece rastreamento de partículas individuais para uma distribuição altamente resolvida por número, combinada com uma determinação de concentração razoável. Qual distribuição é melhor? Depende, ambas podem estar corretas. Continuando apenas com DLS, uma vantagem é que a distribuição de intensidade está sempre correta (desde que os dados sejam de boa qualidade), independentemente do índice de refração do material. Isso só entra em jogo quando distribuições de volume ou número são derivadas dos dados de intensidade – mas mesmo assim, para verdadeiras nanopartículas, isso terá muito pouca importância.

As dicas foram desde como obter acesso ao curso de e-learning do Zetasizer, até criar espaços de trabalho personalizados.  Clique aqui para reproduzir a gravação do webinar caso tenha perdido.

P: Se eu tenho uma mistura de micelas e lipossomos, com DLS, qual método de medição dará uma verdadeira reflexão da distribuição de tamanho? Intensidade, volume ou número? Quais são as vantagens e desvantagens de cada um? Obrigado!
R: Se você tem micelas pequenas e lipossomos maiores, então a distribuição de intensidade mostrará uma contribuição maior dos lipossomos (por intensidade de dispersão) enquanto a distribuição de número mostrará uma contribuição maior das micelas (por número).  Esses resultados estão ambos corretos. Distribuições de números enfatizam as espécies com o maior número de partículas (que frequentemente tendem a ser as menores). Distribuições de intensidade enfatizam as espécies com a maior intensidade de dispersão contribuindo para o resultado geral (que frequentemente tendem a ser as partículas maiores). Se você está tentando fazer amostras muito limpas sem agregados grandes, use a distribuição de intensidade, que aliás é o método preferido para DLS em qualquer caso. Se você está tentando ver principalmente as menores nanopartículas em sua preparação, tente a distribuição de número (desde que os resultados de DLS sejam de boa qualidade de dados).

P: Você consegue obter informações úteis sobre exossomos por DLS se um instrumento para NTA não estiver disponível?  Por intensidade de pico, temos vesículas maiores, mas por volume de pico, a maioria é <100 nm.  Parece que a divulgação por intensidade de pico é mais comum.
R: Se a sua amostra for “limpa o suficiente” (por exemplo, não contiver grande detrito celular, etc.) e houver exossomos suficientes (de modo que haja intensidade de dispersão suficiente), então o DLS pode fornecer informações. Existem algumas publicações sobre isso. Sim, por volume, o pico médio será frequentemente menor (veja a postagem do blog) – e o número pode ser ainda menor. NTA detecta uma distribuição de número. A intensidade de pico é mais comum para DLS porque é a distribuição mais próxima do que é medido (ou seja, a intensidade das partículas dispersantes).

P: Ao medir com a dispersão frontal ou traseira sobre a mesma amostra, observa-se uma diferenciação completa de dimensões. Você pode explicar isso?
R: Para nanopartículas muito pequenas, o perfil de dispersão é isotrópico, o que significa que a mesma quantidade de luz é dispersa em todas as direções. Para partículas maiores, o perfil de dispersão mudará para mostrar até mesmo máximos e mínimos em certos ângulos (como mostrado na foto à esquerda). Em geral, partículas maiores dispersam relativamente muito mais luz em ângulos frontais. Se os dados agora forem comparados entre ângulos frontais e traseiros, então é possível que os dados de ângulo frontal contenham mais sinais de quaisquer partículas maiores presentes na amostra. Em outras palavras, por intensidade, o tamanho médio na dispersão frontal é maior que o tamanho médio na dispersão traseira. Desde que a qualidade dos dados seja decente e as propriedades do índice de refração sejam conhecidas, os resultados de intensidade, quando convertidos para uma distribuição de volume, devem ser muito próximos novamente. Portanto, sim, é totalmente esperado que os resultados por intensidade de diferentes ângulos de dispersão sejam diferentes.

P: Como podemos medir o tamanho de materiais dos quais não sabemos o índice de refração e absorção?
R: Se as partículas são esperadas para serem nanopartículas, então pode não importar nada, veja a discussão anterior sobre qual índice de refração escolher. Para partículas maiores, a distribuição de intensidade ainda está correta, é apenas quando a distribuição de volume ou número é calculada que o conhecimento do índice de refração se torna importante. Medições de DLS podem ser realizadas e interpretadas sem índice de refração e absorção do material. E essa é uma distinção para a difração a laser para a qual esses parâmetros são tipicamente necessários. Como um aparte, você pode contatar nosso suporte técnico se não encontrar propriedades do material; eles podem ter os valores de medições anteriores em amostras semelhantes.

P: E quanto à medição do tamanho de polímeros termoresponsivos?   Com um tamanho misto de polímeros?
R: Sim, isso funciona muito bem com DLS. Polímeros termoresponsivos como PNIPAM têm sido usados para DLS. Em particular, medições de tamanho como uma função da temperatura podem ser feitas de forma automatizada durante a noite com o software Zetasizer. Se diferentes tamanhos estão presentes, eles podem ou não ser resolvidos como picos separados, se uma maior resolução for necessária, pode ser necessário considerar uma técnica de separação como a cromatografia de permeação em gel em conjunto com a dispersão de luz.

P: O DLS é confiável para amostras com tamanho de 200 nm?
R: Sim, o DLS é muito confiável para partículas de 200 nm. O DLS pode funcionar muito bem até alguns microns (se não houver sedimentação e houver partículas suficientes no volume de dispersão). A ampla gama de aplicação para o DLS está na faixa de 1 nm a 1 micron, que é a faixa de desempenho de pico perfeita para a dispersão de luz dinâmica. Uma gama de padrões de látex medidos com DLS está listada nesta nota técnica.

P: Estávamos pensando em usar Triton em cerca de 0,5% como dispersante para nanopartículas de TiO2 de ~ 70 nm de tamanho. Em sua experiência, o Triton causaria problemas durante as medições de DLS?
R: O Triton pode ser usado, e provavelmente não causará problemas. No entanto, é uma boa ideia medir inicialmente o Triton na concentração que você deseja usar por si só. Ele pode formar micelas em forma de verme e distorcer os resultados. Suas amostras de TiO2 podem, por outro lado, mostrar tanta sinal de dispersão que isso pode sobrepujar qualquer sinal do Triton. Você pode encontrar este artigo sobre TiO2 útil.

P: Meus resultados do Zetasizer frequentemente dizem que nossas partículas estão em torno de 10 nm. Gostaríamos de saber mais sobre as partículas, mas não parece que outros dispositivos Malvern possam fornecer informações sobre partículas tão pequenas. Alguma sugestão?
R: Isso parece um bom problema para ter; muitos pesquisadores estão preocupados em tentar evitar partículas grandes e criar maneiras de torná-las menores. Embora não ofereçamos TEM, SEM ou AFM, há uma técnica que pode fornecer alguns insights adicionais sobre suas partículas: o Viscosizer pode medir diretamente um tamanho ponderado por volume, e a viscosidade intrínseca pode fornecer algumas informações sobre a estrutura de suas partículas se acontecerem de ser poliméricas/não esféricas.

P: Você pode comentar sobre tempo de execução (quanto tempo deve ser?) e número de execuções (reprodutibilidade)?
R: O software tem um modo automático. Nesse modo, ele irá adquirir fótons suficientes para fornecer um resultado estatisticamente relevante. Se você deseja definir valores manualmente, mire em acumular pelo menos 1 milhão de fótons. Para verificar como os valores são reprodutíveis, o mínimo seria três, entretanto a maioria dos pesquisadores fará mais execuções para aumentar a confiança. É possível fazer várias execuções mais curtas, e isso pode ser útil quando um processo em mudança precisa ser observado. Aqui, a flutuação inerente nas medições curtas é aceita para ser capaz de contar uma tendência geral ao longo do tempo.  Este seria um bom uso do modo manual, no entanto, na maioria dos outros casos, o modo automático evita quaisquer configurações incorretas.

P: Ao medir o tamanho das partículas, qual é um valor pdI apropriado ou isso depende da amostra
R: Isso depende da amostra – e pode haver dados com pdI bastante grande que ainda são apropriados. Para padrões de látex monodispersos, valores tão baixos quanto pdI = 0,03 podem ser vistos nos dados.

P: Pequenas bolhas de ar na amostra importam na medição de DLS?
R: Sim, elas podem importar. Se for apenas um pico muito ocasional, não há preocupação e será no final média. Picos consistentes podem levar a um pico em tamanhos grandes de até alguns microns e além, e isso também será sinalizado como um comentário no relatório de qualidade do tamanho dos dados. A melhor maneira de evitar isso pode ser uma rápida centrifugação em uma centrífuga de bancada.

P:  Como você determina o tamanho quando o tamanho médio no relatório difere da distribuição do pico no espectro?
R: Isso foi discutido em uma postagem anterior sobre o z-média do tamanho do pico. Também menciona o caso onde a média pode ser menor/entre/maior que os picos.

P: Falando de contagem por segundo, qual é uma contagem ideal para observar?
R: O fotodiodo de avalanche APD dentro do Zetasizer é um detector de luz muito sensível. Se ele recebe muita luz, ele pode ser danificado. Ele também se tornará não linear em taxas de contagem muito altas. As taxas de contagem recomendadas para medições de DLS são de 100 – 500 kilocontos por segundo, kpcs. No modo automático, o software ajustará automaticamente a intensidade do laser para alcançar uma intensidade de dispersão apropriada da amostra.

P: É recomendado usar tamanhos maiores que 100 nm no Malvern Zetasizer Nano, eles funcionam?
R: Sim! Partículas maiores que 100 nm podem ser facilmente medidas com o Zetasizer. Na verdade, até alguns microns é a faixa padrão para DLS. Conseguimos medir partículas de até 10 microns, embora a sedimentação possa se tornar uma preocupação para esses objetos muito grandes. DLS brilha na faixa de nanômetros a microns.  Um conjunto de vários padrões de látex medidos com DLS é mostrado nesta nota técnica. Apenas para esclarecimento e para evitar dúvidas: DLS funciona bem abaixo e acima de 100 nm, portanto, não é necessário ter partículas maiores que 100 nm.

P: Pequenas bolhas de ar na solução ou poeira dentro das cubetas influenciam as medições de tamanho DLS? Se sim, quais resultados obteremos? Obrigado!
R: Se as pequenas bolhas de ar estão apenas presas na parede da cubeta, então isso não deve ser uma preocupação a menos que estejam diretamente no caminho do feixe de laser ou bloqueando a detecção óptica. Isso pode ser facilmente resolvido batendo a cubeta na mesa e inserindo-a novamente (ou como uma medida mais avançada usando solventes desgaseificados). Se as bolhas de ar e/ou a poeira estiverem soltas e flutuando na amostra, então sim, isso poderia levar a picos de tamanho grande na distribuição de tamanho e, em casos extremos, até mesmo impossibilitar a medição de suas nanopartículas. A dispersão de luz é muito sensível à presença de mesmo pequenas quantidades de grandes dispersores na amostra. Sim, a limpeza é definitivamente uma boa meta para DLS (mesmo se a dispersão traseira for mais indulgente do que as ópticas tradicionais de 90 graus).

P: E quanto à medição de tamanho de nanoflakes?
R: Se as flocos estiverem na faixa submicrônica, elas devem funcionar. A melhor maneira de descobrir é experimentá-las em um instrumento. Se você não tem acesso a um, nos envie algumas amostras para uma análise gratuita.

P: Para algumas de minhas análises, os valores no modo de Intensidade são quase 2 vezes maiores do que no modo de Número, por quê e quais valores estão corretos?
R: Se os resultados são obtidos de bons dados (ou seja, se o relatório de qualidade de tamanho de dados não tem reclamações) e se eles são repetíveis, então isso é inteiramente possível. A razão é provavelmente uma distribuição ampla, que por número sempre seria mais acentuada em uma média menor do que sua média por intensidade. Para uma discussão mais aprofundada, confira este blog sobre distribuições de intensidade e número.

P: Como você correlaciona o raio de giro ao raio hidrodinâmico?
R: O raio de giro ou Rg é um parâmetro diferente que caracteriza uma nanopartícula ou molécula. O Rg vem da dispersão estática observada como uma função de ângulo; é o “raio de massa média ao quadrado” efetivo. Em muitos casos, este tamanho é menor que o raio hidrodinâmico Rh. Para objetos esféricos, Rg = 0,78 * Rh, veja esta discussão sobre Rh vs Rg.

P: Que resultado você pode esperar obter ao analisar tolueno?
R: Toluenos são hidrocarbonetos líquidos [Mw= 92g/mol] que são usados como um solvente que é comparativamente fácil de manter limpo. Devido ao seu alto peso molecular (em comparação à água) é um bom dispersor, e isso o torna um padrão perfeito para experimentos de dispersão de luz estática.  Quando colocado no Zetasizer, a intensidade de dispersão medida fornecerá uma excelente medida da sensibilidade geral e da saúde do sistema. Como um controle de qualidade final, a taxa de contagem de tolueno de cada Zetasizer é registrada antes de sair da fábrica, então, comparando com este número, pode-se avaliar se o sistema ainda está funcionando tão bem quanto estava quando foi fabricado. Uma taxa de contagem típica de tolueno para um sistema de dispersão traseira deve ser acima de 150 kcps, kilocontos por segundo. Uma intensidade reduzida de tolueno provavelmente indica potência reduzida do laser ou desalinhamento.
Para fazer uma medição de tolueno, selecione uma medição de tamanho, cubeta apropriada de vidro ou quartzo e registre os ‘resultados parciais’, ou seja, permita que os resultados sejam salvos contendo apenas dados de correlação, veja a captura de tela abaixo. (Se houver preocupações sobre riscos na parede da cubeta, você pode forçar a posição de medição para o centro, Método de Medição – Avançado – Método de Posicionamento – Centro da cela (apenas para amostras claras)).

P: O que é o vetor de onda no DLS?
R: O vetor de dispersão ou vetor de onda é dado pela equação
q = 4 * π * n * sin (θ/2) / λ
onde – no exemplo de uma amostra em água – o índice de refração é n=1,33, o ângulo de dispersão traseira é θ = 173° e o comprimento de onda do laser é λ = 632,8nm no Zetasizer Nano S.
Substituindo os valores na equação, encontramos q=0,026 1/nm para o vetor de onda no Zetasizer Nano S. Para a dispersão avançada de 13°, q~0,003 1/nmn e para a dispersão de 90° graus q~0,019 1/nm.

q = 4 * pi * n * sin(θ/2) / λ aproximadamente ≈ 0,026 1/nm para o Zetasizer Nano em dispersão traseira.
P: O Chi Quadrado no DLS é o mesmo que o erro de ajuste cumulativo soma dos quadrados SOS?
R: Não, o Chi quadrado e o erro de ajuste cumulativo SOS não são o mesmo. O erro de ajuste cumulativo é a soma dos quadrados das diferenças entre os valores medidos da função de correlação M e os valores de correlação esperados do ajuste F.

onde a soma percorre todos os “canais” ajustados da função de correlação. Por favor, note que isso não é necessariamente idêntico ao número de canais da função de correlação, pois alguns primeiros canais (em tempos de atraso pequenos, devido ao ruído) e alguns canais posteriores (em tempos de atraso mais longos) podem ser excluídos no ajuste. Os canais de ajuste reais são mostrados no relatório Cumulants Fit (M).

P: E sobre a caracterização de nanotubos? Eles podem ser medidos com DLS?
R: Sim, eles podem ser medidos quando dispersos. Para objetos dispersores não esféricos, DLS dará o coeficiente de difusão correto. Em muitos casos, os usuários gostam de ver isso convertido em um tamanho, que seria o tamanho de uma esfera equivalente movendo-se com o mesmo coeficiente de difusão. Isso funcionará para a z-média, e se as dimensões de uma haste forem conhecidas, é possível calcular o tamanho hidrodinâmico esperado (via Fator de Forma de Perrin, veja por exemplo FAQ Você pode obter informações de forma do DLS). Devido à não esfericidade, o pdI ou polidispersidade será maior do que o pdI de uma amostra com apenas esferas de tamanho equivalente. Isso é devido ao fato de que hastes se movem mais rápido ao longo de um eixo do que do outro. Em casos extremos, o algoritmo de distribuição pode até mostrar dois picos: um correspondendo aproximadamente ao menor diâmetro da haste, e o outro a um tamanho esférico global equivalente. Você também pode achar o pôster “Determinação da Relação de Aspecto de Discos de Colóide Metálico a partir de Medições de DLS em Ângulo Duplo” interessante.

P: E quanto às medições de potencial zeta dos Nanotubos, há também algum erro?
R: Sim, o potencial zeta pode ser medido a partir de nanopartículas. Para Nanotubos, isso pode ser um pouco mais complicado se eles estiverem suspensos em um meio de baixa constante dielétrica. A própria forma não é um obstáculo para a dispersão de luz eletroforética, embora possa levar a uma distribuição um pouco mais ampla do que em partículas esféricas equivalentes.

P: Há alguma maneira de mostrar o material em uma página de relatório?  O padrão é mostrar o nome da amostra, mas não o material.
R: Sim, é possível mostrar qualquer parâmetro em uma página de relatório; mais especificamente, o material pode ser adicionado ao relatório. Isso é feito no Report Designer (a ajuda está no manual, Ferramentas – Report Designer) abrindo uma cópia do relatório que você deseja editar. Salve-a com um novo nome. Em seguida, adicione o parâmetro que está listado em SOP Material – Nome do Material. Os relatórios têm visualizações de tela e impressão, portanto, isso deve ser copiado para ambas as versões. Verifique o manual ou peça assistência ao suporte técnico.

P: Para análise de QC, o que é melhor – Nanotracking ou DLS? Porque, para fins investigativos baseados em nanopartículas, estou mais familiarizado com o uso de NTA ou SEM.
R: Para análise de QC, DLS é a solução mais comum. Mais especificamente, o tamanho médio ou tamanho médio z e o índice de polidispersidade geral são usados para controle de qualidade/tipo de consistência de dados. DLS acumula o sinal de dispersão de um número vastamente maior de partículas do que NTA, e assim se presta a fornecer resultados estatisticamente confiáveis em um tempo muito mais curto.

P: Qual índice de refração é normalmente usado para análise de nanopartículas de fulereno?
R: Para z-média, pdI e distribuição de intensidade, nenhum índice de refração de absorção é necessário. Sim, o software irá pedir por ele, mas isso é só para que uma distribuição de volume e número possa ser calculada a partir dele. Se essas duas distribuições derivadas forem necessárias, então os valores só importariam quando o tamanho for maior que 100 nm (veja a discussão anterior sobre qual índice de refração escolher.)

P: Olá, como você trata nanopartículas que se agregam durante as medições?
R: Se as partículas estão se agregando durante a medição, então o melhor seria realizar medições manuais únicas, com uma duração mais curta (tente 5 segundos) e observe a tendência nisso. Haverá alguma variação estatística no resultado, mas deve ser possível deduzir o tamanho médio e seu comportamento de crescimento a partir das mudanças de tamanho observadas.  Se a amostra for altamente instável e se agregar muito rapidamente, tente uma preparação diferente, sonicação, pH, aditivos, surfactantes, centrifugação, filtração – mas, em essência, a dispersão de luz está dizendo a você: esta amostra prefere formar agregados a se dispersar em solução.

P: Onde posso encontrar o manual para escrever um SOP, para uma amostra específica?
R: Isso foi uma das dicas: o manual é instalado no computador em pdf. Vá para Iniciar – Programas – Malvern Instruments – Software Zetasizer – Manuais e abra o Manual do Usuário do Zetasizer Nano. Procure no pdf com Ctrl-F ou vá diretamente para o capítulo 3 – Fazendo uma medição SOP.

P: Quanto volume de amostra é necessário no Zetasizer Nano
R: Isso depende do modelo. Para o Zetasizer microV, é 2 μL, para a série Zetasizer Nano, 12 μL, e para o Zetasizer APS automatizado, 20 μL.

P: Por que medir um solvente, como PBS, por si solo fornece dados que sugerem a presença de partículas?
R: O PBS por si só não deve conter partículas. O que pode acontecer é que haverá picos ocasionais aleatórios que podem parecer uma distribuição de tamanho, mas verificando o relatório de qualidade de tamanho indicará claramente a mensagem de que esses não são dados DLS confiáveis. Em outras palavras, as estatísticas de qualquer tamanho obtido não são realmente uma medida confiável do tamanho. Se não houver tal mensagem de erro e houver uma verdadeira função de correlação, então pode haver realmente partículas no tampão. Verifique a água por si só, filtre o tampão, a taxa de contagem da amostra deve ser ~50 kcps, definitivamente abaixo de 100 kcps. Se for muito mais alta, então as partículas são reais e são devidas à amostra (ou seja, no tampão) ou na cubeta. Mais provavelmente, no entanto, a função de correlação mostra saltos intermitentes e no geral uma linha plana, caso em que o “tamanho” observado é realmente apenas ruído.

P: Em relação aos nanotubos, você veria possivelmente um pico devido à difusão rotacional?
R: Sim, há a possibilidade disso acontecer. No entanto, mais provavelmente o pico de tamanho menor é devido ao diâmetro menor dos tubos, no entanto. Apenas como complemento, algumas nanopartículas de ouro coloidal podem mostrar um pico de tamanho pequeno artificial devido à rotação. Alguns detalhes também são discutidos no documento de Difusão Rotacional e Resultados das Medições de DLS da Malvern.

P: E quanto à medição do potencial Zeta dos Nanotubos, há também algum erro?
R: A medição do potencial zeta ou mobilidade eletroforética é tipicamente independente do tamanho, e não deve haver erro introduzido, exceto pelo fato de que o parâmetro de desvio zeta pode ser aumentado em comparação com o de esferas monodispersas igualmente carregadas.

P: Tolueno não é um colóide por si só, então por que ele dispersa luz?
R: Tolueno consiste de moléculas que têm uma polarizabilidade. Essas moléculas irão dispersar luz, apenas um pouco, ainda assim o suficiente para detectar. Água também dispersa luz (mas menos, porque seu peso molecular é menor). Como uma analogia, é por isso que o céu é azul: dispersão de pequenas moléculas de ar na atmosfera.

P: O tamanho de intensidade e pdI geralmente mudam com a taxa de contagem, como você determina a taxa de contagem correta para suas partículas?
R: Em nossa experiência, é bastante incomum ver tamanho e pdI mudarem com a taxa de contagem. A razão para uma mudança aparente poderia ser que o detector está sendo operado além de sua faixa linear. Se a taxa de contagem do detector for, por exemplo, além de 1000 kcps, então isso influenciará a função de correlação porque o APD não é capaz de acompanhar todos os fótons. Se operado no modo automático, essa situação não deve nunca acontecer, uma vez que o software se esforçará para manter a taxa de contagem entre 100-500 kcps.

P: Eu sou novo no instrumento Zetasizer. Eu executei um teste com o padrão de transferência de potencial zeta para ver se nosso resultado corresponde com a faixa no rótulo padrão. Mas eu não sei onde ir no software para ver o resultado (e enviá-lo, se eu quiser) após terminar o teste
R: O melhor ponto de partida pode ser o Guia de Início Rápido, disponível em seu computador em Iniciar – Todos os Programas – Malvern Instruments – Zetasizer – Manuais – Guia de Início Rápido do Zetasizer. Este é um documento pdf, que declara na parte 3 “Fazendo Outras Medições – Introdução” como ver o resultado obtido. Em resumo, vá para a visualização de registros resumo (esta é a padrão) e selecione a guia de relatório Intensidade PSD (M) para ver os números chave de sua medição. Se isso ainda não fizer sentido, envie o arquivo de dados, e nós o orientaremos. Também parece que o curso de e-learning do Zetasizer seria perfeito, onde esses conceitos são introduzidos em detalhes. Contate o suporte técnico para acesso.

P: E sobre nanoprisms usando o DLS? Porque entendo que é apenas para nanoesferas
R: DLS pode funcionar com qualquer material de forma que difunde. Na dispersão de luz dinâmica, o coeficiente de difusão translacional é obtido observando-se as flutuações de intensidade de uma amostra. Se esses nanoprisms estão em solução e difundindo, então o Zetasizer deve ser capaz de indicar o coeficiente de difusão, e ele também calculará o tamanho de uma esfera hipotética que se moveria com esse mesmo coeficiente de difusão. Portanto, isso deve funcionar em geral, a menos que a amostra esteja tão agregada que apenas aglomerados grandes (e nenhuma das nanopartículas menores) apareçam no sinal de dispersão. Não há mal nenhum em colocar uma cuveta com sua amostra no sistema e ver o que o DLS encontra. Experimente, e se houver problemas com a interpretação de dados, entre em contato conosco.

P: O DLS é adequado para medir pontos quânticos?
R: Sim, o DLS pode ser utilizado para determinar o tamanho de pontos quânticos. Por favor, dê uma olhada nesta nota de aplicação mostrando dados tanto do DLS quanto do ELS em amostras de pontos quânticos. A única complicação potencial para o DLS poderia ser a fluorescência que se mostraria como um intercepto muito pequeno na função de correlação (e também então seria sinalizada no relatório de qualidade de tamanho). Em casos onde a luz fluorescente, incoerente está interferindo, um filtro de banda estreita opcional pode ser adicionado ao sistema para superar o efeito. Para uma visão geral do DLS há um livro branco intitulado “Aplicação da Dispersão de Luz Dinâmica (DLS) para Formulações Terapêuticas de Proteínas: Princípios, Medições e Análises – 4. FAQs” com detalhes úteis.

P: Quanto maior é o diâmetro hidrodinâmico em comparação com o diâmetro “seco”?
R: Isso é bastante complicado de responder. Para nanopartículas sólidas pode ser muito próximo, para partículas com cascas poliméricas, ou aquelas com camadas de estabilização estérica, pode ser vários nanômetros. Apenas para sua informação adicional, por favor, mantenha em mente que o “diâmetro seco” foi provavelmente obtido com uma técnica que fornece a distribuição de números e assim pode parecer artificialmente tendencioso para tamanhos menores quando comparado diretamente com dados de intensidade DLS, então tenha cuidado ao comparar distribuição de número com distribuição de número.

P: Você pode comentar sobre a técnica 4F+MALLS? É mais precisa?
R: Quando a dispersão de luz é combinada com uma técnica de separações como a fracionamento de fluxo de campo, a resolução da distribuição obtida será melhorada em relação a usar apenas a dispersão de luz sozinha. MALLS fornecerá um peso molecular médio geral da amostra no volume de detecção. MALLS por si só fornecerá apenas um peso molecular médio (e Rg), então é mais frequentemente combinado com uma técnica de separações como FFF ou GPC ou SEC. DLS por si só fornecerá tanto um tamanho médio geral quanto uma distribuição, no entanto, a resolução dessa distribuição não é perfeita. Combinar uma técnica de separações com DLS irá assim também melhorar a resolução sobre DLS normal em lote. O 4F dará a maior resolução, mas para medir a distribuição, ou 4F+MALLS ou 4F+DLS são necessários – e as duas técnicas medem parâmetros diferentes: MALLS é para peso molecular, DLS é para tamanho hidrodinâmico.

P: Quando você faz a titulação de DLS, é melhor rastrear a intensidade (kcps) vs pH ou Z-Ave vs pH?
R: A boa notícia é que ambos os parâmetros são registrados durante a execução, então pode ser obtidos com uma titulação e não há necessidade de repetir a medição. Ambos os parâmetros podem ser úteis e eles dizem coisas ligeiramente diferentes. Por exemplo, se a intensidade da dispersão aumenta, isso poderia potencialmente ser devido a duas rotas diferentes: ou agregação ou aumento na presença de partículas existentes. Ao dar uma olhada na z-média, pode-se chegar mais perto da resposta deste quebra-cabeça: se o tamanho aumenta –> é agregação. Se o tamanho permanece constante –> de alguma forma, o processo está aumentando o número de partículas (ou mudando significativamente as características de dispersão das partículas existentes). Portanto, a intensidade é o resultado tanto da concentração quanto do tamanho das partículas, enquanto o DLS se concentrará apenas no tamanho.

P: Quão cruciais são os limites de concentração de nanopartículas na qualidade dos resultados?
R: Se as nanopartículas não estão interagindo, então a concentração não deve importar de forma alguma. Em algum ponto de alta concentração, pode ocorrer um efeito chamado dispersão múltipla, no entanto, isso é minimizado em ópticas de dispersão traseira. Em algum ponto de baixa concentração, não haverá sinal suficiente para detectar a dispersão das nanopartículas além do ruído aleatório do solvente.  A teoria para interpretar os dados de DLS é construída sob a suposição de diluição infinita, então, se em dúvida, realize uma série de diluições de medições e verifique se o tamanho não muda, no mínimo deve haver um comportamento assintótico para concentrações baixas.

P: Como a definição da UE de nanomateriais é definida como distribuição de números de partículas abaixo de 100 nm, você acha que a conversão matemática de intensidade para número é aceitável para classificar o nanomaterial? Ou é necessário usar outros métodos, como NTA ou SEM para ter a frequência em números?
R: A recomendação política da UE indica que a distribuição de número é um parâmetro chave e um nanomaterial típico teria mais de 50% das partículas por número abaixo de 100nm. DLS mede nativamente a intensidade, que pode ser convertida para número. No entanto, pode haver situações onde a intensidade de partículas maiores ofusca o sinal de nanopartículas menores: Se o DLS (e a distribuição de número derivada dele) mostra a presença de nanomaterial de acordo com a definição (ou seja, mais de 50%) então isso deve ser uma evidência de suporte. No entanto, se o DLS (e a distribuição de número derivada dele) não mostra a presença de nanomaterial de acordo com a definição, então isso não é uma evidência suficiente de que não há nanomaterial presente. Para mostrar a ausência de nanomaterial, uma técnica nativamente baseada em número como NTA seria melhor. Há um webinar gravado revisando a legislação de nanomateriais e métodos de caracterização para enfrentar esses desafios.

P: Quão precisa é a PSD de Volume para colóides de material preto como metal ou óxido de ferro, e quão importante é saber qual o RI do material e a absorção?
R: Se as propriedades do índice de refração são conhecidas, então a distribuição de volume deve ser bastante precisa. Repita a medição várias vezes para observar quão robusta é a distribuição de volume das diferentes medições. Se os colóides estão majoritariamente abaixo de 100 nm, então o índice de refração pode não ter uma influência tão forte quanto se pensa. O método mais fácil de verificar é editar um arquivo de dados e testar um conjunto de valores de índice de refração e absorção para observar o efeito que isso tem na distribuição de volume calculada.
Ocasionalmente, o algoritmo de posicionamento automático na dispersão traseira pode ficar “confuso” pela presença de absorção. [Isso ocorre porque uma intensidade de dispersão mais baixa é ou devido a uma contribuição de dispersão múltipla ou uma contribuição de absorção. O caso típico é dispersão múltipla, então o algoritmo pensa que há dispersão múltipla presente na amostra e então otimiza perto da parede da cela. Você pode verificar isso fazendo medições únicas repetidas e observando a posição de medição. Se a posição estiver perto da parede e variando, por exemplo, entre 0,65 mm/0,85 mm/1,25 mm sem uma tendência, o algoritmo de posicionamento pode não lidar corretamente com esta amostra absorvente.] Em tais casos, você ainda pode obter resultados confiáveis diluindo sua amostra ou forçando a medição para uma posição de medição fixa (ou seja, o centro) ou ambos.

P: Você já determinou o tamanho de subpartículas em plasma?
R: Se o plasma estiver algo limpo de grandes detritos celulares, então pode ser possível obter informações sobre partículas menores. No entanto, há uma gama de diferentes componentes no plasma que torna bastante difícil identificar contribuições específicas. Uma técnica baseada em número, como a NTA, permite a marcação fluorescente de subseções específicas, e isso pode ser a abordagem mais direcionada. Seria possível apenas colocar uma amostra no Zetasizer para testar sua preparação de plasma. Em modo automático, o software fará o seu melhor para medir (mas pode ser muito amplo e não adequado para DLS).

P: O que significa a absorção de partículas nas propriedades do material?
R: A absorção é a parte imaginária do índice de refração complexo. Para muitos materiais, esse parâmetro é negligenciável e alguns valores estão listados nesta tabela de valores de índice de refração de nanomateriais.

P: Você pode explicar por que um resultado exibindo um pico pode ter uma média de pico diferente da média geral?
R: Sim, isso pode acontecer porque diferentes algoritmos de ajuste são usados nos dois ajustes. Frequentemente, a média geral será ligeiramente menor, o que é devido ao fato de que o ajuste de média geral z é definido por um padrão ISO para incluir mais do decaimento inicial da função de correlação. No entanto, outros casos podem acontecer também e você pode achar útil olhar para a explicação detalhada.

P: Assumindo uma amostra monodispersa, você esperaria ver diferentes médias z ao comparar distribuição de intensidade, número e massa?
R: Não. A média z obtida da análise da intensidade de dispersão é definida apenas para intensidade. Ao comparar a média z nos relatórios da Malvern, você deve encontrar a verdadeira média z no relatórios de distribuição de intensidade, volume e número. Estes devem ser o mesmo valor exato nos diferentes relatórios do mesmo registro. Apenas para esclarecimento, se sua pergunta foi sobre médias de pico, como em: “Assumindo uma amostra monodispersa, você esperaria ver médias de pico diferentes ao comparar distribuição de intensidade, número e massa?” então a resposta é sim. A média do pico será diferente para as diferentes distribuições.

Recursos Adicionais

• Solicite uma Demonstração de DLS em seu local
• Baixe a última atualização de software da família Zetasizer
• Reproduza o webinar: Caracterização de Tamanho de Nanopartícula: Dicas e Truques

Anteriormente

• FAQ: pico de tamanho ou z-média – qual escolher no DLS?
• Cromatografia de Exclusão de Tamanho (SEC): quando usar MALS
• Qual tamanho é correto: distribuições de volume de intensidade do número

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