¿Estándar ISO de dispersión de luz alguien [ISO13321, ISO22412]?

¿Cuál es el estándar para la dispersión dinámica de luz?

¿Cómo podemos asegurar el cumplimiento con los estándares de calidad recomendados para la dispersión de luz? ¿Existe un estándar internacional para la dispersión de luz? Recientemente llegó una pregunta interesante a nuestro centro de ayuda sobre la validez de los datos en el software clásico de Zetasizer Nano:

«¡Hola Soporte! ¿Hay un resumen de los documentos de Malvern Panalytical que cubre la norma ISO 22412:2017 – DLS? Un cliente está escribiendo un artículo sobre sus datos de DLS y le gustaría fortalecer su argumento con datos ISO.«

Dado que este es un tema relevante, incluso si no estás escribiendo un artículo, decidimos compartir la respuesta aquí. Entonces, ¿podemos usar la guía de la organización internacional de estándares (ISO) para «respaldar» el resultado de una medición DLS?

¿Qué estándares internacionales son relevantes para DLS?

Hay dos normas directamente relacionadas con la dispersión dinámica de luz

• ISO 13321:1996 Análisis de tamaño de partículas — Espectroscopia de correlación de fotones
• ISO 22412:2017 Análisis de tamaño de partículas — Dispersión Dinámica de Luz

la más antigua ISO13321 ha sido retirada y revisada por ISO22412. Esa revisión actualizó muchos de los términos y requisitos de la versión anterior.

Cómo asegurar que las mediciones DLS cumplan con los requisitos ISO

Vamos a ver una serie de criterios de ISO22412:2017 y cómo puedes asegurarte de que tus mediciones cumplan con los requisitos. A continuación se presentan 9 consejos para obtener la mejor calidad de datos en los resultados de dispersión dinámica de luz.

1. Preparación de la muestra: use filtros para el dispersante

La norma recomienda filtros de tamaño de poro de 200 nm o menores para filtrar los dispersantes utilizados en la preparación de muestras.

2. Evitar fluctuaciones de número, al menos 1000 partículas en el volumen de dispersión

Típicamente, esto no es un problema, y el informe de calidad de tamaño verifica indicaciones en la función de correlación. Si conocemos la concentración y el tamaño, entonces la calculadora de utilidad de concentración puede predecir el número de partículas en el volumen de dispersión. Simplemente vaya a Herramientas – Calculadoras – Utilidades de Concentración, ingrese los parámetros relevantes en la sección “Concentración & Scattering” y encuentre el “Número de Partículas en el Volumen de Prueba” en la sección “Resultados”.

3. La intensidad de dispersión debe ser significativamente mayor que la del dispersante solo

Las muestras típicas tendrán tasas de conteo derivadas varias veces más altas que el dispersante. En situaciones reales, esto significa que una muestra probablemente debería tener al menos una tasa de conteo de 100kcps. De lo contrario, la medición podría tardar mucho tiempo en completarse.

4. Las partículas pueden tener diferentes tamaños y polidispersidad en diferentes ángulos

Para partículas muy pequeñas (especialmente por debajo de 30nm) no hay ningún efecto en absoluto. En otras palabras, los resultados no cambian con el ángulo de dispersión. Pero especialmente cuando se comparan mediciones de otros sistemas, tenga en cuenta que los resultados en diferentes ángulos pueden ser diferentes. (Consulte también el blog anterior sobre ¿Cómo difieren los resultados de DLS con el ángulo?)

5. La función de correlación debe tener una buena intercepción

La intercepción debe ser al menos el 80% de su valor máximo alcanzable. Típicamente, el mejor valor alcanzable está cerca de 1.0, así que apunte a interceptaciones de 0.8 o superiores. La intercepción se nota en muchos informes, por ejemplo, el informe PSD de Intensidad (M), y se puede observar directamente en el informe de Correlación (M).

6. La función de autocorrelación de intensidad debe ajustarse hasta el 1% del valor de intercepción

Por defecto, esto está implementado en el software Zetasizer, y no se requiere modificación del usuario.

7. Al menos 20 puntos dentro de la función de correlación deben estar disponibles para el ajuste de cumulantes

Esto generalmente se cumple muy fácilmente y puede verificarse manualmente mostrando el informe de Ajuste de Cumulantes (M) en el software.

8. Evitar interacciones partícula-partícula, difusión colectiva en ciertos rangos

Puede obtener la distancia promedio entre partículas de las utilidades de concentración. Para acceder, vaya a [Herramientas – Calculadoras – Utilidades de Concentración, ingrese los parámetros relevantes en la sección “Concentración & Scattering” y encuentre el “Espaciado promedio entre partículas (µm)” en la sección “Resultados”].

Si la escala de prueba es mucho menor que el espaciado entre partículas, se observa autodifusión

• λ/{2 · n · sin(Θ/2)} < espaciado promedio entre partículas ⇒ autodifusión de partículas individuales: ¡bien!
• λ/{2 · n · sin(Θ/2)} > espaciado promedio entre partículas ⇒ difusión colectiva de grupos de partículas: ¡mal!

Aquí hay escenarios típicos en el Zetasizer Nano, en muestras acuosas, para las escalas de longitud

• «retrodispersión», NIBS o 173°: λ/{2·n·sin(Θ/2)} = 633nm/2/1.33/sin(173°/2) ≈ 240nm
• «dispersión lateral» o 90° ≈  340nm
• «dispersión frontal» o 13° ≈ 2.1µm

Por lo tanto, de todas las configuraciones ópticas, la difusión colectiva tiene la menor influencia en la retrodispersión hasta cierto grado. Para el ejemplo anterior con un espaciado promedio entre partículas de 8µm, observaríamos autodifusión en ángulo posterior (173°), lateral (90°) y frontal (13°) en el Zetasizer.

9. Al menos 1.2 M de fotones acumulados durante la duración de la medición

Esto solo formaba parte de ISO13321, pero sigue siendo una recomendación sensata. Conduce a un error estándar estadístico de menos del 1% ( =1/√N ). Al seleccionar el modo automático en el software clásico de Zetasizer, este requisito siempre debería estar OK. (Única excepción cuando el informe de calidad de tamaño indica «señal insuficiente recopilada» como uno de los mensajes).

Los 9 consejos anteriores para buenas mediciones DLS deberían ayudar en el camino hacia resultados de tamaño perfectos.

Anteriormente

• Nanoburbujas – ¿son reales?
• Pantalla de Debye – cómo afecta al potencial zeta
• Consejos y Trucos para la Caracterización de Nanopartículas – oro coloidal

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