Partikelkonzentration mit dem Nano schätzen

Der neue Zetasizer Advance Ultra (rot) verfügt über eine Konzentrationsfunktion, die eine bequeme Bestimmung der Partikelkonzentration ermöglicht, beispielsweise für AAV-Kapsid-Titer. Eine technische Notiz „Partikelkonzentrationsmessungen am Zetasizer Ultra – wie es funktioniert“ erklärt die genauen Prinzipien hinter der Mathematik.

Während der klassische Zetasizer Nano diese Funktion nicht direkt integriert hat, gibt es eine Methode, um eine ähnliche Schätzung der Partikelkonzentration zu nutzen. Der klassische Konzentrations- und Streuberechner prognostiziert die Menge an Streulicht für eine Probe mit bestimmten Eigenschaften (wie Größe, Brechungsindex, Konzentration). Wir können diese Methode auch umkehren und eine gemessene Lichtmenge verwenden, um die Konzentration zu schätzen. Hier sind die Schritte mit einem Beispiel.

1 – Machen Sie eine gute DLS-Messung Ihrer Probe

Der Zetasizer Advance nutzt das einzigartige MADLS-Konzept, um eine wirklich gute Größenverteilung zu erhalten. Beim klassischen Zetasizer können wir „nur“ nach guter Datenqualität suchen: Das erkennen Sie an der Intensitäts-PSD, wenn die Aussage Result Quality Good erscheint, wobei das Wort „Good“ grün ist. Sie können auch den speziellen Größenqualitätsbericht überprüfen, wenn Sie mehr Details wünschen.

Wie Sie gute Datenqualität erreichen, hängt von der Probe ab. Und einige Proben sind möglicherweise einfach nicht für DLS geeignet und wären dann höchstwahrscheinlich nicht für die Konzentrationsschätzung mit dieser Methode geeignet.

2 – Notieren Sie die Größe und die Intensität dieser Probe

In diesem Beispiel nehmen wir den Durchmesser 63,13 d.nm, was dem Radius von 31,57 r.nm entspricht. Die für diese Probe abgeleitete Zählrate betrug 41438,3 kcps. Dies ist die normalisierte Streuintensität, die die Effekte eines angewendeten Attenuators berücksichtigt. Es handelt sich um eine praktische Zahl, um die theoretische Zählrate auszudrücken, die man ohne Dämpfung erhalten würde. Weitere Details, was das bedeutet und wie dieser Parameter angezeigt werden kann, finden Sie im Blog.

3 – Geben Sie diese Werte in den Konzentrationsrechner ein

Den Konzentrationsrechner finden Sie unter Tools – Rechner. Stellen Sie das Endvolumen auf 10, das Instrument auf Zetasizer S und den Attenuator auf 11 ein. Nun geben Sie den Radius [31,57] und den Brechungsindex Ihres Materials in die Probe ein, in diesem Beispiel Polystyrol bei 1,59 und Imaginärwert oder Absorption 0,01. Für andere Materialien wählen Sie einen geeigneten Brechungsindex für Ihre Probe. (Bitte beachten Sie, dass dies einen bedeutenden Einfluss auf das Ergebnis der Partikelkonzentration hat, Sie können den Effekt testen, indem Sie den Brechungsindex ändern und das Ergebnis überprüfen.)

4 – Schätzen Sie die Konzentration durch Ausprobieren

Sie können nun die Anfangskonzentration ändern, bis die erwarteten abgeleiteten Zählraten so nah wie möglich an den beobachteten abgeleiteten Zählraten von 41438,3 liegen. Nach ein paar manuellen Eingaben (drücken Sie nach jedem Versuch die Eingabetaste) finden wir, dass 0,007717 ziemlich nahe an der erwarteten abgeleiteten Zählrate liegt. Ja, das ist umständlich, und daher macht es die neue Generation viel einfacher – ohne den zusätzlichen Aufwand.

5 – Lesen Sie die Partikelkonzentration [#/mL] aus dem Rechner ab

Das Ergebnis befindet sich in der oberen rechten Ecke. In unserem Beispiel finden wir 5,9*10^8 Partikel pro µL, was gleichbedeutend ist mit 5,9*10^11 Partikel pro mL oder 5,9 E11 Partikel/mL.

 Beschränkungen dieses Werkzeugs

Der Rechner basiert auf einem durchschnittlichen Zetasizer Nano, Ihr Gerät könnte etwas mehr oder weniger empfindlich als der Durchschnitt sein. Das führt zu einer zusätzlichen Unsicherheit in der Schätzung. Bei zusätzlichen Peaks muss die % Intensity auf jeden Peak angewendet werden. So muss beispielsweise bei 16 % der Intensität, die bei Peak 1 liegt, 0,16 mal die abgeleitete Zählrate der Probe diesem Beitrag zugeordnet werden. Und diese Zahl führt zur geschätzten Partikelkonzentration für Peak 1.

Und um es noch einmal zu betonen, die neueste Generation hat eine Partikelkonzentrationsfunktion, die in die Software integriert ist. Mit dem zusätzlichen Vorteil, eine höhere Auflösung der Größenverteilung zu erreichen, kann sie auch in Proben Ergebnisse liefern, bei denen das klassische System dies nicht konnte. Außerdem müssen Sie keine Werte mehr manuell ausprobieren, um ein Ergebnis für die Schätzung zu finden.

Was kann die Partikelkonzentration im Ultra noch?

Während wir oben den Nano diskutiert haben, schauen wir uns an, was im Zetasizer Ultra (Rot) anders ist. Hier sind alle Zwischenschritte in der Software integriert, sodass es kein kompliziertes Probieren und Anpassen gibt. Außerdem gibt es vier zusätzliche Vorteile:

• Die höhere Auflösung der Größenverteilung durch MADLS bietet eine genauere Größenbestimmung und damit eine genauere Schätzung der Konzentration
• Konzentration pro Peak, wenn mehrere Peaks vorhanden sind
• Kumulative Konzentrationsverteilung, um sie im Verhältnis zur Größe anzuzeigen
• Die Methode beinhaltet einen Verweis auf den Toluen-Standard

MADLS berücksichtigt Informationen aus mehreren Winkeln, um eine höhere Auflösung der Größenverteilung zu erreichen. Diese verbesserte Größe verbessert dann die mathematische Umrechnung zur Schätzung der Konzentration. Tatsächlich kann die Software, wenn beispielsweise 3 Peaks vorhanden sind, eine Partikelkonzentration für jeden Peak in einer Messung bereitstellen.

Zusätzlich kann eine vollständige kumulative Konzentrationsverteilung zur Anzeige ausgewählt werden, ebenso wie ein einfacher Export. Ein Beispiel für eine kumulative Partikelkonzentration aus einer Zwei-Peak-Situation wird hier gezeigt:

Sie können visuell erkennen, wie viele Partikel in der Probe bis zu welcher Größe vorhanden sind. Und ein Grund, warum dies möglich ist, ist, dass die Methode im Zetasizer Ultra (Rot) eine „Kalibrierung“ mit einem gängigen Lichtstreustandard, Toluol, für jedes spezifische Instrument beinhaltet (im Gegensatz zum Rechner für einen generischen, typischen, durchschnittlichen Zetasizer Nano). Ziehmlich clever.