DLS - 動的光散乱法
ナノ粒子を実用的に計測できる、最も良く知られ、実績のある分析手法
ナノ粒子を実用的に計測できる、最も良く知られ、実績のある分析手法
動的光散乱法（Dynamic Light Scattering: DLS）は、溶液中のナノメートル（1×10-9m）オーダの微粒子を計測する、最も実用的、かつ、ISOにも記載（ISO 22412:2017）された簡便な手法として知られています。その原理は、溶液中におけるナノ粒子の「運動速度」を計測し、そのデータから各種の数値計算を利用して「大きさ＝径」に換算することに基づきます。
このページでは、DLSの原理やDLSを用いた測定事例、DLS分析装置をご紹介します。
DLSを実際に検討されている方は、用途やサンプル条件に応じた装置選定のポイントをまとめたガイドをご覧ください。
![[ZSrange_jp.png] ZSrange_jp.png](https://dam.malvernpanalytical.com/ad1aebd3-5e13-489e-bf56-b22c005337fd/ZSrange_jp_Original%20file.png)
粒子径測定には、DLS以外にも複数の手法があります。
| 手法 | 特徴 | 主な用途 |
|---|---|---|
| DLS法 | 非常に短時間でナノ粒子を測定 | 分散安定性、品質管理 |
| LD法 | 広い粒径範囲でミクロン粒子を測定 | 粉体・バルク材料 |
| NTA法 | 個々のナノ粒子を可視化 | 低濃度ナノ粒子解析 |
ここまでで、DLSが自分の用途やサンプルに適しているかは見えてきたと思います。実際に「どの装置を選べばよいか」を確認してみましょう。用途や条件に応じた選び方は以下のページで詳しく解説しています。
DLSという名称は、粒子群から散乱される光の強度の微小な変化を極めて短時間で測定することに由来しており、DLSはこの動的な変化を利用しています。
散乱光の強度の変化は、周囲の溶媒分子が粒子にランダムに衝突する際に生じる、粒子の微小な動きに起因します。これは、この効果を初めて観察したロバート・ブラウンにちなんで「ブラウン運動」と呼ばれています。
2つ以上の移動粒子からの散乱光は、互いに対して位相が変化するため、拡散粒子からの散乱光の建設的干渉や破壊的干渉をもたらし、短時間での強度変化として観測されます。
DLSでは、高感度の単一光子計数モジュールを用いて、このような光のゆらぎの速度を測定します。強度の変化率は、ストークス・アインシュタインの式によれば、粒子の移動速度（拡散）と粒子径に直接関係しています。
簡単に言えば、粒子の拡散速度はその粒子径と懸濁液の粘度に関係しており、小さな粒子は大きな粒子よりも速く拡散します。 粒子の拡散が速いほど、散乱光の強度変化も速くなります。この減衰率が、粒子径を測定するためにDLSで利用されます。
この現象とその分析方法については、当社の動画「Introduction to Dynamic Light Scattering」をご覧いただくと、より理解が深まります。
これまで述べてきたように、現実には、DLSは環境のノイズ成分、周期振動、光源そのものの揺らぎなども測定系に影響を及ぼします。さらに、数値フィッティングにより、分布幅や算出粒子径の大きさが変わります。したがって、測定は簡便な手法ですが、結果を正しく解析するためには、多くのことを理解することが、重要な手法になります。
マルバーン・パナリティカルでは、このような原理・現実に即したユーザ様向け・購入検討中のお客様向けのトレーニングを定期的に実施しています。また、トレーニング時にお配りしているPDFガイドブックもダウンロードいただけます。是非ご活用ください。
マルバーン・パナリティカルのDLS分析装置による測定事例をご紹介します。リンクをクリックして、資料をダウンロードしてご覧ください。
動的光散乱法は、強力な分析技術であり、Zetasizer AdvanceやZetasizer Coreのような高度な機器と組み合わせると、さまざまな業界で不可欠なものになります。
Zetasizer Advanceは、その動的光散乱技術により、幅広い分野で粒子径、安定性、および相互作用に関する比類のない知見を提供します。
DLSは、薬物送達システムのナノ粒子の特性評価における確立された技法であり、薬効と安定性に欠かせない正確な粒度分布分析を実現します。
Zetasizer Core は、タンパク質や小胞の粒子径、多分散性、凝集動態の研究を促進します。通常、医薬品候補や製剤のスクリーニング段階で使用され、マイクロプレートを用いて複数の候補物質や条件の試料を迅速にスキャンできるため、研究者は有効性や安定性の観点から製剤を最適化するためのデータを迅速に取得できます。
Zetasizer Advance は同様の機能を提供しますが、バッチシステムを採用しており、開発後期、生産、およびQCの段階で必要とされる、より重要な測定に不可欠な優れたデータ品質をもたらします。 Zetasizer AdvanceとZetasizer Coreは、バイオ医薬品製造業界の効率的な創薬、開発、最終製品の品質確保を支援します。
化粧品業界では、Malvern PanalyticalのDLS技術が、クリーム、ローション、およびエマルジョンの処方に不可欠なコロイド分散のサイズと安定性の特性評価に役立ちます。
日焼け止め製剤中のナノ粒子の安定性の評価に役立ち、効果的なUV保護と製品の長期安定性を保証します。
Malvern PanalyticalのDLSシステムは、食品エマルジョンの粒度分布と凝集挙動の分析を支援し、製品の質感、安定性、および官能特性に影響を与えます。
これらのシステムは、飲料中のコロイド懸濁液の安定性を評価するために使用され、製品の透明性と保存期間の安定性を確保します。
Malvern PanalyticalのDLS装置は、材料科学においてナノ粒子のサイズ測定と特性評価に使用され、さまざまな用途のために機能性ナノ材料の合成と最適化をガイドしています。
これらの装置は、コーティングおよび複合体におけるナノ粒子の安定性と凝集速度の研究を支援し、機械的強度や光学的透明性などの材料特性に影響を与えます。
Malvern PanalyticalのDLS技術は、環境モニタリングの取り組みにも貢献しており、環境試料中のナノ粒子の粒度分布と凝集挙動の分析、および生態系や人間の健康への影響の評価などに用いられています。
当社のDLS装置は、廃水処理プロセスにおける人工ナノ粒子の挙動の研究に役立ち、効率的な除去を確保して環境への暴露を最小限に抑えるほか、フィルター寿命を延ばすためにフロックサイズや微粒子レベルを監視します。
Malvern Panalyticalでは、研究者や業界の専門家の多様なニーズを満たすように設計された最先端のDLS装置を提供しています。Zetasizer Advance Rangeは、精度、信頼性、ユーザーフレンドリーな機能を組み合わせて、正確で有益なデータを提供します。
Zetasizer Coreは、DLS、DSF、静的光散乱法を組み合わせ、マイクロプレート形式による試料提示の利便性を備えることで、比類のないスピードを実現します。これにより、候補物質や製剤のスクリーニング、および安定性試験に関する知見を得ることができます。
主な機能と利点は次のとおりです。
Zetasizer Advance
Zetasizer Core
あらゆる用途に対応する光散乱装置
次世代の生物物理学的大規模スクリーニング
