Intensidad-Volumen-Número: ¿Cuál tamaño es correcto?

A lo largo de los años, una de las preguntas más frecuentes destaca en el análisis de datos de los resultados de dispersión de luz dinámica. Es la cuestión sobre qué tamaño debemos reportar al interpretar los resultados de DLS. Para este dilema de intensidad-volumen-número, ¿cuál distribución tiene mayor significancia?

Aquí hay un ejemplo de un correo electrónico que recibí este mes:

«Tenemos varios conjuntos de datos con bajo PDI (<0.1), decaimiento exponencial único, bajo error de ajuste cumulante (~10^(-4)).  El tamaño de la distribución por intensidad y el tamaño por ajuste cumulante son similares.  Pero el tamaño por distribución de número (d=33 nm) y el tamaño obtenido por ajuste cumulante (d=47 nm) son muy diferentes.  En este caso, ¿debemos confiar en el tamaño por distribución de número o en el tamaño por ajuste cumulante?

El software de Zetasizer puede reportar distribuciones basadas en intensidad, volumen o número. La respuesta corta al dilema es: El resultado por intensidad siempre es correcto. Por lo tanto, en la mayoría de los casos, debería ser el elegido. Para obtener más detalles sobre la muestra, puede consultar la distribución por volumen o incluso por número. Sin embargo, hay dos estipulaciones:

1. la calidad de los datos es aceptable (es decir, funciones de correlación repetibles)
2. se puede aceptar las suposiciones inherentes en la transformación (es decir, esferas, homogeneidad, propiedades ópticas conocidas)

Para más información, por favor consulte la Nota Técnica sobre el tema. También existe un documento antiguo de preguntas frecuentes, explicando los detalles matemáticos de la transformación en «FAQ – Calculando distribuciones de volumen a partir de datos DLS«

¿Por qué usar algo más que la distribución por intensidad?

Los grupos que trabajan con nanopartículas a menudo tienen un enfoque especial en el rango de tamaño más pequeño. Para esta investigación, es muy atractivo (y tentador) preferir universalmente la distribución de número. Esto se debe a que las distribuciones de número generalmente reportarán el tamaño más pequeño medido. Aunque esto puede ser adecuado con buenos datos, para datos ruidosos, el resultado podría ser muy engañoso. Por ejemplo, al transformar de intensidad a número, un pequeño ruido en la distribución de intensidad puede amplificarse sobre manera y llevar a conclusiones erróneas. Por lo tanto, tenga precaución, especialmente si el informe de calidad del tamaño indica alguna preocupación con respecto a la calidad de los datos.  (Si aún no ha leído la nota técnica, ¡hágalo ahora!)

Para aquellos investigadores con un enfoque en detectar incluso pequeñas cantidades de agregación, la mejor elección en la mayoría de los casos es la distribución por intensidad. (Alternativamente, aunque rara vez, la distribución volumen=masa ayuda a tener una idea de la cantidad de agregación). En este caso, el comentario sobre la calidad de los datos no es una preocupación tan urgente como con los resultados numéricos.

¿Pueden dos picos reducirse a uno?

En algunos casos, los picos pueden «perderse» o desaparecer en la transformación. Por ejemplo, en el gráfico a continuación, una muestra de proteína mostró un pico de agregación además del pico de la proteína. Al transformar la distribución por intensidad a una distribución por volumen, el resultado solo muestra un pico. La contribución de volumen del segundo componente es entonces tan pequeña (<0.001%) que ya no se muestra. La razón de la reducción en el número de picos es que la contribución es tan pequeña que ya no es relevante en esa transformación. Este efecto ocurre más a menudo y es más significativo al transformar de intensidad a número.

Para más detalles, también consulte el Manual de Zetasizer. Puede encontrarlo instalado con el software en Inicio – Todos los programas – Malvern Instruments – Software de Zetasizer – Manuales – Man0485-1.1 (Manual del usuario de Zetasizer Nano).pdf   o descargar solo el manual. El párrafo con el título «Distribuciones de intensidad, volumen y número» está en la página 11-5 en el capítulo 11 sobre Teoría del Tamaño.

Para obtener más información, el Webex «Conceptos Intermedios en Dispersión de Luz Dinámica: Intensidad-Volumen-Número» está disponible para visualización. Y nuestro sitio web también incluye una nota de aplicación que demuestra el efecto en una muestra de lisozima + arginina. Finalmente, podría interesarle nuestro artículo «Dispersión de Luz y Nanopartículas» que publicamos en Materials Today.

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Si tiene alguna pregunta, por favor envíeme un correo electrónico a ulf.nobbmann@malvern.com. ¡Gracias!