Polydispersité – que signifie-t-elle pour le DLS et la chromatographie ?

Le terme polydispersité (ou plus récemment dispersité sans le poly, selon la recommandation de l’IUPAC) est utilisé pour décrire le degré de “non-uniformité” d’une distribution. Dans le domaine de la caractérisation moléculaire/nanoparticulaire, il existe en principe deux définitions différentes de la polydispersité, selon la propriété sous-jacente d’intérêt.

En Chromatographie par perméation de gel (GPC) et Chromatographie par exclusion de taille (SEC), nous nous intéressons au poids moléculaire de l’échantillon. La distribution obtenue à partir de la GPC/SEC est généralement une distribution de poids moléculaire décrivant la quantité de matière présente dans les différentes “tranches” de poids moléculaire.  La distribution est traditionnellement décrite par deux nombres dérivés d’elle :

• Mw – le poids moléculaire pondéré par la masse  et
• Mn – le poids moléculaire pondéré par le nombre

où l’un décrit le poids moléculaire moyen par masse (des molécules dans les différentes “tranches”) et l’autre le poids moléculaire moyen par nombre (des molécules dans les différentes “tranches” de la distribution). Pour un échantillon parfaitement uniforme (“monodisperse”) constitué d’un seul et unique poids moléculaire, les Mw et Mn auraient la même valeur. Pour les échantillons réels, ces deux nombres ne sont cependant pas identiques, et le ratio des deux peut être utilisé pour décrire à quel point la distribution rencontrée s’éloigne d’une distribution uniforme. Le ratio Mw/Mn est appelé la dispersité, anciennement connu comme indice de polydispersité (PDI). Récemment, un nouveau symbole a été assigné au paramètre, Dstroke, Đ pour représenter la nouvelle convention du terme dispersité.  Pour un échantillon uniforme, Đ = 1,0

En Diffusion dynamique de la lumière (DLS), la distribution des tailles de molécules ou particules est la propriété d’intérêt.  Ici, la distribution décrit la quantité de matière présente dans les différentes “tranches” de taille.  En DLS, la distribution native est la distribution d’intensité qui indique la quantité de lumière dispersée par les différentes “tranches” ou “bacs” de taille. La taille moyenne et l’écart-type par rapport à cette moyenne peuvent être obtenus directement à partir des statistiques de la distribution. Ici, l’écart-type (absolu) (ou « demi-largeur ») de la distribution peut être comparé à la moyenne, et une polydispersité relative = écart-type / moyenne peut être obtenue. Historiquement, au lieu de nécessiter une distribution, un schéma d’ajustement exponentiel simple forcé (la méthode des cumulants) a été utilisé pour trouver une taille moyenne globale (par intensité) et une polydispersité globale (le deuxième cumulant normalisé). Pour une distribution théorique gaussienne la polydispersité globale serait la polydispersité relative de la distribution. Traditionnellement, cette polydispersité globale a également été convertie en un indice de polydispersité global PDI qui est le carré de la polydispersité de diffusion de la lumière. Pour un échantillon parfaitement uniforme, le PDI serait 0,0

Les valeurs pour différentes classes de dispersité sont listées dans le tableau ci-dessous.

Où la colonne modérée indique un type de distribution intermédiaire, modérément polydisperse, où la distribution n’est ni extrêmement polydisperse ni large, ni en aucun cas étroite.

Ressources supplémentaires

• Document technique : Diffusion dynamique de la lumière – termes courants définis
• Document technique : Technologies de diffusion statique de la lumière pour GPC/SEC expliquées
• FAQ : Que signifie la polydispersité 

Précédemment

• 5 étapes pour améliorer les données SEC-LS
• Démonstration du logiciel de chromatographie (3 minutes)

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