Intensität-Volumen-Anzahl: Welche Größe ist korrekt?

Im Laufe der Jahre sticht eine der am häufigsten gestellten Fragen in der Datenanalyse von Ergebnissen der dynamischen Lichtstreuung heraus. Es handelt sich um die Frage, welche Größe wir bei der Interpretation der DLS-Ergebnisse berichten sollten. Für dieses Intensität-Volumen-Anzahl-Rätsel, welche Verteilung hat die größte Bedeutung?

Hier ist ein Beispiel für eine solche E-Mail, die ich diesen Monat erhalten habe:

„Wir haben mehrere Datensätze mit niedrigem PDI (<0,1), single exponentieller Abfall, niedriger Kumulant-Passform-Fehler(~10^(-4)).  Die Intensitäts-Verteilungsgröße und die Kumulant-Passform-Größe sind ähnlich.  Aber die Anzahl-Verteilungsgröße (d=33 nm) und die durch Kumulant-Passform erhaltene Größe (d=47 nm) sind sehr unterschiedlich.  In diesem Fall, sollten wir der Anzahl-Verteilungsgröße oder der Kumulant-Passform-Größe vertrauen?

Die Zetasizer-Software kann Verteilungen basierend auf Intensität, Volumen oder Anzahl berichten. Die kurze Antwort auf das Dilemma ist: Das Intensitätsergebnis ist immer korrekt. In den meisten Fällen sollte dies also die Wahl sein. Um mehr Details über die Probe zu erhalten, können Sie möglicherweise das Volumen oder sogar die Anzahl-Verteilung betrachten. Allerdings gibt es zwei Voraussetzungen:

1. die Datenqualität ist akzeptabel (d. h. schöne, wiederholbare Korrelationsfunktionen)
2. man kann mit den der Transformation zugrundeliegenden Annahmen leben (d. h. sphärisch, homogen, optische Eigenschaften bekannt)

Für weitere Informationen werfen Sie bitte einen Blick auf die Technische Notiz zu diesem Thema. Es gibt auch ein älteres häufig gestelltes Fragen-Dokument, das mathematische Details der Transformation in „FAQ – Berechnung von Volumenverteilungen aus DLS-Daten“ erklärt.

Warum etwas anderes als die Intensitätsverteilung verwenden?

Gruppen, die mit Nanopartikeln arbeiten, haben oft einen besonderen Fokus auf den kleineren Größenbereich. Für diese Forschung ist es dann sehr ansprechend (und verlockend), universell die Anzahl-Verteilung zu bevorzugen. Dies liegt daran, dass Anzahl-Verteilungen im Allgemeinen die kleinste gemessene Größe melden. Während dies bei guten Daten in Ordnung sein mag, könnte es bei verrauschten Daten sehr irreführend sein. Zum Beispiel kann kleines Rauschen in der Intensitätsverteilung bei der Transformation von Intensität auf Anzahl effektiv überverstärkt und dadurch zu fehlerhaften Schlussfolgerungen führen. Also Vorsicht, besonders wenn der Größenqualitätsbericht Bedenken bezüglich der Datenqualität anzeigt.  (Wenn Sie die Technische Notiz noch nicht gelesen haben, tun Sie es jetzt!)

Für diejenigen Forscher, die sich auf die Erkennung selbst kleiner Mengen von Aggregaten konzentrieren, ist die Intensitätsverteilung in den meisten Fällen die beste Wahl. (Alternativ und selten kann die Volumen=Masse-Verteilung helfen, einen Eindruck von der Menge an Aggregaten zu bekommen). In diesem Fall ist der Kommentar zur Datenqualität nicht so dringlich wie bei den numerischen Ergebnissen.

Können zwei Peaks zu einem reduziert werden?

In einigen Fällen können Peaks in der Transformation „verloren“ gehen oder verschwinden. Zum Beispiel zeigte eine Proteinstichprobe im untenstehenden Diagramm einen Aggregationspeak zusätzlich zum Proteinpeak. Bei der Transformation der Intensitätsverteilung in eine Volumenverteilung zeigt das Ergebnis nur noch einen einzigen Peak. Der Volumenbeitrag der zweiten Komponente ist dann so klein (<0,001%), dass er nicht mehr angezeigt wird. Der Grund für eine Reduzierung der Anzahl der Peaks ist, dass der Beitrag so klein ist, dass er in dieser Transformation keine Relevanz mehr hat. Dieser Effekt tritt am häufigsten und signifikantesten bei der Transformation von Intensität auf Anzahl auf.

Für weitere Details schauen Sie auch ins Zetasizer-Handbuch. Dieses finden Sie mit der Software installiert unter Start – Alle Programme – Malvern Instruments – Zetasizer Software – Manuals – Man0485-1.1 (Zetasizer Nano Benutzerhandbuch).pdf   oder laden Sie einfach das Handbuch herunter. Der Abschnitt mit dem Titel „Intensitäts-, Volumen- und Anzahlverteilungen“ befindet sich auf Seite 11-5 in Kapitel 11 über Größentheorie.

Für weitere Informationen steht das Webex „Intermediate concepts in dynamic light scattering: intensity-volume-number“ zur Ansicht zur Verfügung. Auf unserer Webseite ist auch eine Anwendungsnotiz gelistet, die den Effekt auf eine Lysozym + Arginin Probe demonstriert. Schließlich finden Sie vielleicht unseren Artikel „Lichtstreuung und Nanopartikel“ interessant, den wir Materials Today veröffentlicht haben.

Früher

• Elektrophoretische Mobilitätstipps für Proteine
• Wie misst man ein Virus mit DLS?
• Größe und Ladung für Adjuvantien (und andere Nanopartikel)

Wenn Sie Fragen haben, schreiben Sie mir bitte eine E-Mail an ulf.nobbmann@malvernpanalytical.com. Danke!