Conseils et astuces pour les nanoparticules

Q: Lors de la mesure avec diffusion avant ou arrière sur le même échantillon, une dimensionnement complètement différente est observée. Pouvez-vous expliquer cela ?
R: Pour les très petites nanoparticules, le profil de diffusion est isotrope, ce qui signifie que la même quantité de lumière est diffusée dans toutes les directions. Pour des particules plus grandes, le profil de diffusion changera pour montrer même des maxima et minima à certains angles (comme montré sur la photo à gauche). En général, les particules plus grandes diffusent relativement beaucoup plus de lumière dans les angles avant. Si les données sont maintenant comparées entre les angles tournés vers l’avant et l’arrière, il est possible que les données d’angle avant contiennent plus de signaux provenant de particules plus grandes présentes dans l’échantillon. En d’autres termes, par intensité, la taille moyenne en diffusion avant est plus grande que la taille moyenne en diffusion arrière. À condition que la qualité des données soit décente et que les propriétés d’indice de réfraction soient connues, les résultats d’intensité, lorsqu’ils sont convertis en une distribution de volume, devraient être à nouveau très proches. Donc oui, il est tout à fait attendu que les résultats par intensité à partir de différents angles de diffusion soient différents.

Q: Comment pouvons-nous mesurer la taille de matériaux dont nous ne connaissons pas l’indice de réfraction et l’absorption?
R: Si les particules sont supposées être des nanoparticules alors cela peut ne pas avoir d’importance du tout, voir la discussion précédente sur quel indice de réfraction choisir. Pour les particules plus grandes, la distribution en intensité est toujours correcte, c’est seulement lorsque la distribution en volume ou en nombre est calculée que la connaissance de l’indice de réfraction est importante. Les mesures DLS peuvent être effectuées et interprétées sans l’indice de réfraction et l’absorption du matériau. Et cela distingue de la diffraction laser pour laquelle ces paramètres sont typiquement requis. En passant, vous pouvez contacter notre service d’assistance si vous ne trouvez pas les propriétés du matériau ; ils peuvent avoir les valeurs de mesures antérieures sur des échantillons similaires.

Q: Qu’en est-il des mesures de taille pour les polymères thermoréactifs ? Avec une taille mixte de polymères?
R: Oui, cela fonctionne très bien avec la DLS. Les polymères thermoréactifs comme PNIPAM ont été utilisés en DLS. En particulier, les mesures de taille en fonction de la température peuvent être effectuées de manière automatisée pendant la nuit avec le logiciel Zetasizer. Si différentes tailles sont présentes, elles peuvent ou non être résolues en pics séparés, si une résolution plus élevée est nécessaire, il peut être nécessaire de considérer une technique de séparation comme la chromatographie par perméation de gel associée à la diffusion de lumière.

Q: La DLS est-elle fiable pour des échantillons de taille 200 nm ?
R: Oui, la DLS est très fiable pour des particules de 200 nm. La DLS peut très bien fonctionner jusqu’à quelques microns (s’il n’y a pas de sédimentation et qu’il y a suffisamment de particules dans le volume de diffusion). La vaste gamme d’application de la DLS se situe dans la plage de 1 nm à 1 micron, qui est la plage de performance optimale de la diffusion dynamique de la lumière. Une gamme de normes Latex mesurée avec la DLS est listée dans cette note technique.

Q: Nous pensions utiliser du Triton à environ 0.5% comme dispersant pour des nanoparticules de TiO2 d’environ 70nm de taille. Selon votre expérience, le Triton causerait-il des problèmes lors des mesures DLS?
R: Le Triton peut être utilisé, et ne causera probablement pas de problèmes. Cependant, c’est une bonne idée de mesurer le Triton à la concentration que vous souhaitez utiliser par lui-même. Il peut former des micelles de type « ver » et fausser les résultats. Vos échantillons de TiO2 peuvent cependant montrer tant de signal de diffusion que cela pourrait submerger tout signal du Triton. Vous trouverez peut-être cet article sur le TiO2 utile.

Q: Mes résultats Zetasizer indiquent souvent que nos particules font environ 10 nm. Nous aimerions en savoir plus sur les particules, mais il ne semble pas que d’autres appareils Malvern puissent fournir des informations sur des particules aussi petites. Des suggestions?
R: Cela semble être un beau problème à avoir ; beaucoup de chercheurs se battent pour éviter les grosses particules et trouver des moyens pour les rendre plus petites. Bien que nous ne proposions pas de TEM, SEM ou AFM, il existe une technique qui pourrait fournir quelques aperçus supplémentaires sur vos particules : le Viscosizer peut mesurer directement une taille pondérée en volume, et la viscosité intrinsèque peut fournir quelques informations sur la structure de vos particules si elles s’avèrent être polymériques/nonsphériques.

Q: Pouvez-vous nous expliquer le temps d’exécution (de combien de temps devrait-il durer?) et le nombre de passages (reproductibilité)?
R: Le logiciel a un mode automatique. Dans ce mode, il acquiert suffisamment de photons pour donner un résultat statistiquement pertinent. Si vous souhaitez définir manuellement des valeurs, visez à accumuler au moins 1 million de photons. Pour vérifier la reproductibilité des valeurs, le minimum absolu serait trois, cependant, la plupart des chercheurs effectueront davantage de passages pour augmenter la confiance. Il est possible de faire de nombreux passages plus courts, et cela peut être utile lorsqu’un processus en évolution doit être observé. Ici, la fluctuation inhérente aux mesures courtes est acceptée afin de permettre de discerner une tendance globale au fil du temps. Cela ferait bon usage du mode manuel, bien que dans la plupart des autres cas, le mode automatique évite tout réglage incorrect.

Q: En mesurant la taille des particules, quelle est une valeur pdI appropriée ou est-elle dépendante de l’échantillon
R: Cela dépend de l’échantillon – et il peut y avoir des données avec un pdI assez grand qui sont toujours appropriées. Pour des normes de latex monodisperses, des valeurs aussi basses que pdI = 0.03 peuvent être observées dans les données.

Q: De petites bulles d’air dans l’échantillon comptent-elles dans la mesure DLS ?
R: Oui, elles peuvent compter. S’il s’agit juste d’un pic très occasionnel, ce n’est pas un problème et cela sera au final moyenné. Des pics constants peuvent entraîner un pic de grande taille allant jusqu’à quelques microns et au-delà, et cela sera également signalé comme un commentaire dans le rapport de qualité des données de taille. Le meilleur moyen d’éviter cela peut être un rapide passage dans une centrifugeuse de table.

Q: Comment déterminez-vous la taille lorsque la taille moyenne du rapport diffère de la distribution de pic sur les spectres?
R: Cela a été discuté dans un article précédent sur le z-average de la taille de pic. Il aborde également le cas où la moyenne peut être inférieure/entre/plus grande que les pics.

Q: En parlant de counts par seconde, quel est un count idéal à observer?
R: La photodiode à avalanche APD à l’intérieur du Zetasizer est un détecteur de lumière très sensible. Si elle reçoit trop de lumière, elle pourrait être endommagée. Elle deviendra également non-linéaire à des taux de comptage très élevés. Les taux de comptage recommandés pour les mesures DLS sont de 100 à 500 kilo comptages par seconde (kpcs). En mode automatique, le logiciel ajustera automatiquement l’intensité du laser pour atteindre une intensité de diffusion appropriée de l’échantillon.

Q: Est-il recommandé d’utiliser de plus grandes tailles que 100 nm dans le Malvern Zetasizer Nano, fonctionnent-elles?
R: Oui! Les particules de plus de 100 nm peuvent facilement être mesurées avec le Zetasizer. En fait, jusqu’à quelques microns est la gamme standard pour la DLS. Nous avons pu mesurer des particules jusqu’à 10 microns, bien que la sédimentation puisse devenir une préoccupation pour ces objets très grands. La DLS excelle dans la gamme nanométrique à micrométrique. Une variété de normes Latex mesurées avec la DLS est montrée dans cette note technique. Juste pour clarification et pour éviter tout doute: la DLS fonctionne bien en dessous et au-dessus de 100 nm donc il n’est pas nécessaire d’avoir des particules de plus de 100 nm.

Q: Les petites bulles d’air dans la solution ou la poussière à l’intérieur des cuvettes influencent-elles les mesures de taille DLS ? Si oui, quels résultats obtiendrions-nous ? Merci !
R: Si les petites bulles d’air ne sont que coincées sur la paroi de la cuvette, cela ne devrait pas être une préoccupation à moins qu’elles ne soient directement sur le parcours du faisceau laser ou bloquent les optiques de détection. Cela peut facilement être surmonté en tapotant la cuvette sur la table et en l’insérant à nouveau (ou, comme mesure plus avancée, en utilisant des solvants désaérés). Si les bulles d’air et/ou la poussière sont délogées et flottent dans l’échantillon, alors oui, cela pourrait conduire à des pics de grande taille dans la distribution de taille et dans les cas extrêmes rendre impossible la mesure de vos nanoparticules. La diffusion de la lumière est très sensible à la présence de même petites quantités de dispersants plus grands dans l’échantillon. Oui, la propreté est définitivement un bon objectif pour la DLS (même si la rétrodiffusion est plus indulgente que les optiques traditionnelles à 90 degrés).

Q: Concernant la mesure de la taille des nanoflakes ?
R: Si les flocons sont dans la gamme submicronique, ils devraient fonctionner. Le meilleur moyen de le découvrir est simplement de les essayer dans un instrument. Si vous n’avez pas accès à un, envoyez-nous quelques échantillons pour une analyse gratuite.

Q: Pour certaines de mes analyses, les valeurs en mode Intensité sont presque 2 fois plus élevées que dans le mode Nombre, pourquoi et quelles valeurs sont correctes?
R: Si les résultats sont obtenus à partir de bonnes données (c’est-à-dire si le rapport de qualité des données de taille ne se plaint pas) et si ceux-ci sont répétables, alors c’est tout à fait possible. La raison est probablement une large distribution, qui serait en nombre toujours centrée sur une moyenne plus petite que sa moyenne par intensité. Pour une discussion plus approfondie, consultez cet article de blog sur les distributions d’intensité et de nombre.
Q: Comment corréler le rayon de giration au rayon hydrodynamique?
R: Le rayon de giration ou Rg est un paramètre différent caractérisant une nanoparticule ou une molécule. Le Rg vient de la diffusion statique observée en fonction de l’angle; c’est le « rayon de masse au carré moyen » effectif. Dans de nombreux cas, cette taille est plus petite que le rayon hydrodynamique Rh. Pour des objets sphériques Rg = 0.78 * Rh, voir cette discussion sur Rh vs Rg.

Q: Quel résultat peut-on s’attendre à obtenir de l’analyse du toluène?
R: Le toluène est un hydrocarbure liquide [Mw= 92g/mol] utilisé comme solvant, relativement facile à maintenir propre. En raison de sa masse moléculaire élevée (par rapport à l’eau), c’est un bon dispersant de lumière, ce qui en fait une norme parfaite pour les expériences de diffusion de lumière statique.  Lorsqu’il est placé dans le Zetasizer, l’intensité de diffusion mesurée fournira une excellente mesure de la sensibilité globale et de la santé du système. En tant que contrôle qualité final, le taux de comptage de toluène de chaque Zetasizer est enregistré avant de quitter l’usine, de sorte qu’en comparant avec ce chiffre, on peut évaluer si le système fonctionne toujours aussi bien qu’à sa fabrication. Un taux de comptage typique de toluène pour un système de rétrodiffusion devrait être au-dessus de 150 kcps, kilo comptages par seconde. Une intensité de toluène réduite indique probablement une puissance laser diminuée ou un désalignement.
Pour réaliser une mesure de toluène, sélectionnez une mesure de taille, un cuvette en verre ou en quartz appropriée, et enregistrez les ‘résultats partiels’, c’est-à-dire permettre aux résultats d’être enregistrés en ne contenant que des données de corrélation, voir capture d’écran ci-dessous. (Si des préoccupations concernant les rayures de la paroi de la cuvette existent, vous pouvez forcer la position de mesure vers le centre, Mesure-Avancé-Méthode de Positionnement-Centre de la cellule (échantillons d’eau clairs uniquement).)

Q: Qu’est-ce que le vecteur d’onde en DLS ?
R: Le vecteur de diffusion ou vecteur d’onde est donné par l’équation
q = 4 * π * n * sin (θ/2) / λ
où – pour l’exemple d’un échantillon dans l’eau – l’indice de réfraction est n=1.33, l’angle de rétrodiffusion est θ = 173° et la longueur d’onde du laser est λ = 632.8nm dans le Zetasizer Nano S.
En substituant les valeurs dans l’équation, nous trouvons q=0.026 1/nm pour le vecteur d’onde dans le Zetasizer Nano S. Pour la diffusion vers l’avant à 13° q~0.003 1/nm et pour la diffusion à 90 degrés q~0.019 1/nm.

q = 4 * pi * n * sin(θ/2) / λ approximately ≈ 0.026 1/nm for the Zetasizer Nano in backscattering.
Q: Le Chi Square en DLS est-il le même que l’erreur de ajustement cumulant de la somme des carrés SOS ?
R: Non, le Chi carré et l’erreur de ajustement cumulant de la somme des carrés SOS ne sont pas la même chose. L’erreur d’ajustement cumulant est la somme des carrés de l’écart entre les valeurs de fonction de corrélation mesurées M et les valeurs de corrélation attendues de l’ajustement F.

où la somme va sur tous les « canaux » ajustés de la fonction de corrélation. Veuillez noter que cela n’est pas nécessairement identique au nombre de canaux de la fonction de corrélation, car certains premiers canaux (à de courts temps de retard, en raison du bruit) et certains canaux ultérieurs (à de plus longs temps de retard) peuvent être exclus de l’ajustement. Les canaux de ajustement réels sont montrés dans le rapport du Ajustement des Cumulants (M).

Q: Qu’en est-il de la caractérisation des nanotubes ? Peuvent-ils être mesurés avec la DLS ?
R: Oui, ils peuvent être mesurés lorsqu’ils sont dispersés. Pour les objets de diffusion non sphériques, la DLS donnera le coefficient de diffusion correct. Dans la plupart des cas, les utilisateurs aiment voir cela converti en une taille, qui serait la taille d’une sphère équivalente se déplaçant avec le même coefficient de diffusion. Cela fonctionnera pour le z-average, et si les dimensions d’une tige sont connues, il est possible de calculer la taille hydrodynamique attendue (via le facteur de forme de Perrin, voir par exemple Peut-on obtenir des informations sur la forme à partir de la DLS). En raison de la non-sphéricité, le pdI ou polydispersité sera plus élevé que le pdI d’un échantillon uniquement sphérique de taille équivalente. Cela est dû au fait que les tiges se déplacent plus rapidement sur un axe que sur l’autre. Dans les cas extrêmes, l’algorithme de distribution peut même montrer deux pics : l’un correspondant approximativement au plus petit diamètre de la tige, et l’autre à une taille sphérique globale équivalente. Vous pouvez également trouver intéressant le poster « Détermination du Rapport d’Aspect des Disques de Colloïdes Métalliques à partir de Mesures DLS à Angle Double ».

Q: Qu’en est-il des mesures de potentiel zêta des Nanotubes, y a-t-il aussi une erreur ?
R: Oui, le potentiel zêta peut être mesuré à partir de nanoparticules. Pour les Nanotubes, cela peut être un peu plus délicat s’ils sont suspendus dans un milieu de faible constante diélectrique. La forme elle-même ne constitue pas un obstacle à la diffusion de lumière électrophorétique, bien qu’elle puisse entraîner une distribution légèrement plus large que des particules sphériques équivalentes.

Q: Existe-t-il un moyen d’afficher le Matériau sur une page de rapport ? Le défaut est d’afficher le nom de l’échantillon, mais pas le matériau.
R: Oui, il est possible d’afficher n’importe quel paramètre sur une page de rapport ; plus spécifiquement, le matériau peut être ajouté au rapport. Cela se fait dans le Concepteur de Rapport (l’aide est dans le manuel, Outils-Concepteur de Rapport) en ouvrant une copie du rapport que vous voulez éditer. Enregistrez-le sous un nouveau nom. Ensuite, ajoutez le paramètre qui est listé sous SOP Material – Material Name. Les rapports ont des vues écran et impression, donc cela doit être copié sur les deux versions. Consultez le manuel ou demandez de l’aide au service d’assistance.

Q: Pour l’analyse QC, quel est le meilleur – Nanotracking ou DLS ? Parce que pour des investigations basées sur les nanoparticules, je suis plus familier avec l’utilisation de NTA ou SEM.
R: Pour l’analyse QC, la DLS est la solution la plus courante. Plus précisément, la taille moyenne ou la taille moyenne z et l’indice de polydispersité global sont utilisés pour le contrôle de qualité / la cohérence des données. La DLS accumule le signal de diffusion de bien plus de particules que la NTA, et se prête ainsi à fournir des résultats statistiquement fiables en un temps beaucoup plus court.

Q: Quel indice de réfraction est généralement utilisé pour l’analyse des nanoparticules de fullerène?
R: Pour la taille moyenne z, le pdI, et la distribution d’intensité, aucun indice de réfraction d’absorption n’est nécessaire. Oui, le logiciel le demandera, mais c’est seulement pour qu’une distribution en volume et en nombre puisse être calculée à partir de cela. Si ces deux distributions dérivées sont nécessaires, alors les valeurs ne compteraient que lorsque la taille est supérieure à 100 nm (voir discussion précédente sur quel indice de réfraction choisir.)

Q: Bonjour, comment traitez-vous les nanoparticules qui s’agrègent pendant les mesures?
R: Si les particules s’agrègent pendant la mesure, alors le mieux serait d’effectuer des mesures uniques manuelles, avec une durée plus courte (essayez 5 secondes) et d’observer la tendance de celles-ci. Il y aura une variation statistique dans le résultat, mais il devrait être possible de déduire la taille moyenne et son comportement de croissance à partir des changements de taille observés. Si l’échantillon est très instable et s’agrège trop rapidement, essayez une préparation différente, sonication, pH, additifs, surfactant, centrifugation, filtration – mais en essence, la diffusion de la lumière vous dit: cet échantillon préfère former des agrégats qu’être dispersé en solution.

Q: Où puis-je trouver le manuel pour rédiger un SOP, pour un échantillon particulier?
R: C’était l’un des conseils: le manuel est installé sur l’ordinateur en pdf. Allez à Démarrer – Programmes – Malvern Instruments – Logiciel Zetasizer – Manuels et ouvrez le Manuel de l’Utilisateur du Zetasizer Nano. Recherchez dans le pdf avec Ctrl-F ou allez directement au chapitre 3 – Réaliser une mesure SOP.

Q: Quel volume d’échantillon est nécessaire dans le Zetasizer Nano
R: Cela dépend du modèle. Pour le Zetasizer microV, il est de 2 μL, pour la série Zetasizer Nano, il est de 12 μL, et pour le Zetasizer APS automatisé, il est de 20 μL.

Q: Pourquoi mesurer un solvant, comme PBS, seul, fournit des données qui suggèrent la présence de particules?
R: Le PBS lui-même ne devrait contenir aucune particule. Ce qui peut arriver, c’est qu’il y aura des pics aléatoires occasionnels qui peuvent apparaître comme une distribution de taille, mais vérifier le rapport de qualité des données de taille indiquera clairement que ce ne sont pas des données DLS fiables. En d’autres termes, les statistiques de toute taille obtenue ne constituent pas vraiment une mesure fiable de la taille. S’il n’y a pas un tel message d’erreur et qu’il y a une véritable fonction de corrélation, alors il se peut qu’il y ait des particules dans le tampon. Vérifiez l’eau elle-même, filtrez le tampon, le taux de comptage de l’échantillon devrait être ~50 kcps, définitivement en dessous de 100 kcps. Si c’est beaucoup plus élevé, alors les particules sont réelles et sont soit dues à l’échantillon (c’est-à-dire dans le tampon) ou à la cuvette. Mais très probablement, la fonction de corrélation montre des sauts intermittents et une ligne globalement plate, auquel cas la « taille » observée est vraiment seulement du bruit.

Q: En ce qui concerne les nanotubes, verriez-vous également potentiellement un pic dû à la diffusion rotationnelle ?
R: Oui, il y a une possibilité que cela se produise. Cependant, très probablement, le plus petit pic de taille est dû au plus petit diamètre des tubes bien qu’il en soit ainsi. En passant, certains nanoparticules d’or colloïdal peuvent montrer un pic artificiel de petite taille en raison de la rotation. Quelques détails sont également discutés dans le document Diffusion Rotationnelle et Résultats des Mesures DLS de Malvern.

Q: Qu’en est-il de la mesure du potentiel Zeta des Nanotubes, y a-t-il aussi une erreur?
R: La mesure du potentiel zêta ou mobilité électrophorétique est généralement indépendante de la taille, et il ne doit y avoir aucune erreur introduite, à l’exception du fait que le paramètre de diffusion zêta peut être augmenté par rapport à celui des sphères monodisperses de charge similaire.

Q: Le toluène n’est pas un colloïde en soi, alors pourquoi diffuse-t-il la lumière?
R: Le toluène est constitué de molécules qui ont une polarisabilité. Ces molécules vont diffuser la lumière, juste un peu, mais suffisamment pour être détectées. L’eau diffuse également la lumière (mais moins, car sa masse moléculaire est plus petite). Comme analogie, c’est pourquoi le ciel est bleu : diffusion par de petites molécules d’air dans l’atmosphère.

Q: La taille d’intensité et le pdI changent généralement avec le taux de comptage, comment déterminez-vous le taux de comptage correct pour vos particules?
R: D’après notre expérience, il est assez inhabituel de voir la taille et le pdI changer avec le taux de comptage. La raison d’un changement apparent pourrait très probablement être que le détecteur est exploité au-delà de sa plage linéaire. Si le taux de comptage du détecteur est, par exemple, supérieur à 1000 kcps, cela influencera la fonction de corrélation car le APD n’est pas en mesure de suivre tous les photons. Si opéré en mode automatique, cette situation ne devrait jamais se produire, car le logiciel s’efforcera de maintenir le taux de comptage entre 100-500 kcps.

Q: Je suis nouveau dans l’utilisation de l’instrument Zetasizer. J’ai effectué un test avec la norme de transfert du potentiel zêta pour m’assurer que notre résultat correspond à la gamme sur l’étiquette standard. Mais je ne sais pas où aller dans le logiciel pour voir le résultat (et l’envoyer, si je le souhaite) une fois le test terminé
R: Le meilleur point de départ pourrait être le Guide de démarrage rapide, disponible sur votre ordinateur dans Démarrer – Tous les Programmes – Malvern Instruments – Zetasizer – Manuels – Guide de démarrage rapide Zetasizer. C’est un document pdf, qui indique dans la partie 3 « Réaliser d’autres mesures – Introduction » comment voir le résultat juste obtenu. En résumé, allez à la vue des enregistrements résumés (c’est le paramètre par défaut) et sélectionnez l’onglet de rapport Intensité PSD (M) pour voir les chiffres clés de votre mesure. Si cela ne fait toujours pas sens, envoyez-nous le fichier de données, et nous vous guiderons. Il semble également que le cours de e-learning Zetasizer serait parfait, où ces concepts sont introduits en détail. Contactez le service d’assistance pour accéder.

Q: Qu’en est-il des nanoprisms utilisant la DLS ? Parce que je comprends que c’est uniquement pour les nanosphères
R: La DLS peut fonctionner avec des matériaux de n’importe quelle forme qui diffusent. Dans la diffusion dynamique de la lumière, le coefficient de diffusion translationnelle est obtenu en observant les fluctuations d’intensité d’un échantillon. Si ces nanoprisms sont en solution et diffusent alors le Zetasizer devrait être capable de vous donner le coefficient de diffusion, et il calculera également la taille d’une sphère hypothétique qui se déplacerait avec ce même coefficient de diffusion. Donc cela devrait en général fonctionner, à moins que l’échantillon ne soit tellement agrégé que seuls de gros agglomérats (et aucune des plus petites nanoparticules) ne se manifestent dans le signal de diffusion. Il n’y a pas de mal à mettre une cuvette avec votre échantillon dans le système et voir ce que trouve la DLS. Essayez-le, et si vous avez des difficultés avec l’interprétation des données, contactez-nous.

Q: La DLS est-elle adaptée pour mesurer les points quantiques?
R: Oui, la DLS peut être utilisée pour déterminer la taille des points quantiques. Veuillez consulter cette note d’application présentant des données provenant à la fois de DLS et d’ELS sur des échantillons de points quantiques. La seule complication potentielle pour la DLS pourrait être la fluorescence qui se manifesterait comme une très petite interception dans la fonction de corrélation (et serait également signalée dans le rapport de qualité de taille). Dans les cas où une lumière fluorescente incohérente interfère, un filtre à bande étroite en option peut être ajouté au système pour surmonter l’effet. Pour une vue d’ensemble générique de la DLS, il existe un Livre blanc intitulé « Application de la Diffusion Dynamique de la Lumière (DLS) aux Formulations Thérapeutiques Protéiques : Principes, Mesures et Analyse – 4. FAQs » avec des informations utiles.

Q: De combien le diamètre hydrodynamique est-il plus grand que le diamètre « sec »?
R: C’est assez difficile à répondre. Pour les nanoparticules solides, cela peut être très proche, pour les particules avec des coques polymériques, ou celles avec des couches de stabilisation stérique, cela peut être de plusieurs nanomètres. Juste à titre informatif, veuillez également garder à l’esprit que le « diamètre sec » a probablement été obtenu avec une technique qui donne la distribution en nombre et peut donc sembler artificiellement biaisé vers des tailles plus petites lorsqu’il est directement comparé aux données DLS d’intensité, prenez donc soin de comparer la distribution de nombre avec la distribution de nombre.

Q: Pouvez-vous commenter la technique 4F+MALLS? Est-elle plus précise?
R: Lorsque la diffusion de lumière est combinée à une technique de séparation comme la fractionnement par flux, la résolution de la distribution obtenue sera améliorée par rapport à l’utilisation de la diffusion de lumière seule. MALLS fournira un poids moléculaire moyen global de l’échantillon dans le volume de détection. MALLS par elle-même ne fournira qu’un poids moléculaire moyen (et Rg), il est donc le plus souvent combiné avec une technique de séparation comme le FFF ou GPC ou SEC. La DLS seule fournira à la fois une taille moyenne globale et une distribution, cependant la résolution de cette distribution n’est pas parfaite. Combiner une technique de séparation avec la DLS améliorera donc également la résolution par rapport à la DLS par lots normale. Le 4F donnera une résolution plus élevée, mais pour mesurer la distribution, à la fois 4F+MALLS ou 4F+DLS sont nécessaires – et les deux techniques mesurent différents paramètres: MALLS est pour le poids moléculaire, DLS est pour la taille hydrodynamique.

Q: Lorsque vous effectuez une titration DLS, est-il préférable de suivre l’intensité (kcps) vs pH ou Z-Ave vs pH?
R: Le côté pratique est que les deux paramètres sont enregistrés pendant la course, ils peuvent donc être obtenus avec une seule titration sans avoir besoin de répéter la mesure. Les deux paramètres peuvent être utiles et ils vous indiquent des choses légèrement différentes. Par exemple, si l’intensité de diffusion augmente, cela pourrait potentiellement être dû à deux routes différentes : soit une agrégation, soit une augmentation de la présence de particules existantes. En examinant la taille moyenne z, on peut se rapprocher de la réponse à cette énigme : si la taille augmente –> c’est l’agrégation. Si la taille reste constante –> le processus augmente le nombre de particules (ou change considérablement les caractéristiques de diffusion des particules existantes). Ainsi, l’intensité résulte à la fois de la concentration et de la taille des particules, tandis que la DLS se concentre uniquement sur la taille.

Q: Quelle est l’importance des limites de concentration des nanoparticules sur la qualité des résultats?
R: Si les nanoparticules n’interagissent pas, alors la concentration ne devrait pas du tout avoir d’effet. À un certain point de concentration élevée, un effet appelé diffusion multiple peut entrer en jeu, cependant, cela est minimisé dans les optiques de rétrodiffusion. À un certain point de concentration faible, il n’y aura pas assez de signal pour détecter la diffusion des nanoparticules au-delà du bruit aléatoire du solvant. La théorie pour interpréter les données DLS est construite sur l’hypothèse de dilution infinie, donc en cas de doute, effectuez une série de mesures de dilution et vérifiez que la taille ne change pas, au minimum il devrait y avoir un comportement asymptotique pour les faibles concentrations.

Q: L’UE définit les nanomatériaux comme une distribution de nombres de particules inférieures à 100 nm, pensez-vous que la conversion mathématique de l’intensité au nombre est acceptable pour classifier le nanomatériau ? Ou est-il nécessaire d’utiliser d’autres méthodes, comme la NTA ou le SEM pour avoir la fréquence en nombres?
R: La recommandation politique de l’UE indique que la distribution en nombre est un paramètre clé et un nanomatériau typique aurait plus de 50% de particules par nombre sous les 100 nm. La DLS mesure naturellement l’intensité, qui peut être convertie en nombre. Cependant, il peut y avoir des situations où l’intensité des particules plus grandes éclipse le signal des petites nanoparticules : si la DLS (et la distribution en nombre dérivée de celle-ci) montre la présence de nanomatériau selon la définition (c’est-à-dire plus de 50%), alors cela devrait être une preuve de soutien. Cependant, si la DLS (et la distribution en nombre dérivée de celle-ci) ne montre pas la présence de nanomatériau selon la définition, alors ce n’est pas une preuve suffisante qu’il n’y a pas de nanomatériau présent. Pour montrer l’absence de nanomatériau, une technique basée sur le nombre telle que la NTA serait meilleure. Il y a un webinaire enregistré passant en revue la législation nanomatériau et les méthodes de caractérisation pour répondre à ces défis.

Q: Quelle est la précision du Volume PSD pour les colloïdes de matériau noir tel que le métal ou l’oxyde de fer, et à quel point est-il important de connaître l’RI du matériau et l’absorption ?
R: Si les propriétés d’indice de réfraction sont connues, la distribution de volume devrait être assez précise. Répétez la mesure plusieurs fois pour observer la robustesse de la distribution de volume des différentes mesures. Si les colloïdes sont principalement inférieurs à 100 nm, alors l’indice de réfraction peut ne pas avoir une influence aussi forte qu’on pourrait le penser. La méthode la plus simple pour vérifier est de modifier un fichier de données et d’essayer un ensemble de valeurs d’indice de réfraction et d’absorption pour observer l’effet que cela a sur la distribution de volume calculée. Parfois, l’algorithme de positionnement automatique dans la rétrodiffusion peut être « confus » par la présence d’absorption. [Cela est dû au fait qu’une intensité de diffusion plus faible est soit due à une contribution de la diffusion multiple soit à une contribution de l’absorption. Le cas le plus typique est la diffusion multiple, donc l’algorithme pense qu’il y a une diffusion multiple présente dans l’échantillon et optimise alors proche de la paroi de la cellule. Vous pouvez vérifier cela en faisant des mesures uniques répétées, et observer la position de mesure. Si la position est proche de la paroi, et varie, par exemple entre 0.65mm/0.85mm/1.25mm sans tendance, l’algorithme de positionnement peut ne pas gérer cet échantillon absorbant correctement.] Dans de tels cas, vous pouvez toujours obtenir des résultats fiables soit en diluant votre échantillon, soit en forçant la mesure à une position fixe (c’est-à-dire le centre), ou les deux.

Q: Avez-vous déjà déterminé la taille des sous-particules dans le plasma?
R: Si le plasma est quelque peu nettoyé des débris cellulaires importants, il peut être possible d’obtenir des informations sur les plus petites particules. Cependant, il y a une gamme de composants différents dans le plasma qui le rend assez difficile à identifier des contributions spécifiques. Une technique basée sur le nombre telle que la NTA permet le marquage fluorescent de sous-sections spécifiques, et cela pourrait être l’approche la plus ciblée. Il serait possible de simplement mettre un échantillon dans le Zetasizer pour essayer votre préparation de plasma, en mode automatique, le logiciel fera de son mieux pour mesurer (mais cela peut juste être trop large et ne pas convenir à la DLS).

Q: Que signifient les absorptions de particules dans les propriétés des matériaux?
R: L’absorption est la partie imaginaire de l’indice de réfraction complexe. Pour de nombreux matériaux, ce paramètre est négligeable et quelques valeurs sont listées dans ce tableau desvaleurs d’indice de réfraction des nanomatériaux.

Q: Pouvez-vous expliquer pourquoi un résultat affichant un seul pic peut avoir une moyenne de pic différente de la moyenne globale?
R: Oui, cela peut arriver car différents algorithmes de calcul sont utilisés dans les deux ajustements. Le plus souvent, la moyenne globale sera légèrement plus petite, ce qui est dû au fait que l’ajustement moyen global en z est défini par une norme ISO pour inclure davantage de la décroissance initiale de la fonction de corrélation. Cependant, d’autres cas peuvent également arriver et vous pourriez trouver utile de regarderl’explication détaillée.

Q: En supposant un échantillon monodisperse, verrez-vous jamais différentes moyennes en z lors de la comparaison de l’intensité vs nombre vs distribution de masse?
R: Non. La moyenne en z obtenue à partir de l’analyse de l’intensité de diffusion est uniquement définie pour l’intensité. Lors de la comparaison de la moyenne en z dans les rapports Malvern, vous ne devriez trouver la vraie moyenne en z que sur les rapports de distribution en intensité, volume et nombre. Ceux-ci devraient être exactement les mêmes valeurs sur les différents rapports du même enregistrement. Juste pour clarification, si votre question portait sur les valeurs moyennes de pic, comme dans: « En supposant un échantillon monodisperse, vous attendez-vous jamais à voir différentes moyennes de pic lors de la comparaison entre intensité et nombre et distribution de masse?  » alors la réponse est oui. La moyenne de pic sera différente pour les différentes distributions.

Ressources supplémentaires

• Demandez une démonstration de DLS sur votre site
• Téléchargez la dernière mise à jour du logiciel de la famille Zetasizer
• Revoir le webinaire: Caractérisation de la taille des nanoparticules: Conseils et Astuces

Aujourd’hui

• FAQ : taille de pic ou moyenne en z – laquelle choisir en DLS ?
• Chromatographie d’exclusion stérique (SEC) : quand utiliser MALS
• Quelle taille est correcte : distributions de volume, nombre et intensité

Si vous avez des questions, veuillez m’envoyer un email à ulf.nobbmann@malvernpanalytical.com. Merci !

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