Россия, Москва,
ул. Дербеневская, д. 1, Бизнес-Парк "Дербеневский"
Время работы офиса: пн-пт 10:00-18:30
Подбор реактора

NanoBrook Omni. Анализатор размеров частиц, дзета-потенциала и молекулярной массы

Производитель: Brookhaven Instruments (США)

Новый прибор NanoBrook Omni объединил в себе все лучшие технологии, используемые компанией Brookhaven Instruments - одним из мировых лидеров в области создания подобных анализаторов. Прибор имеет 3 угла регистрации рассеянного света для определения размеров частиц. Диапазон определяемых размеров частиц составляет от 0.3 нм до 10 мкм. Он подходит для исследования коллоидных частиц, наночастиц, белков и других макромолекул. Для определения дзета-потенциала прибор использует как традиционный метод электрофоретического светорассеяния (ELS), так и более чувствительный метод светорассеяния с анализом фаз (PALS). Прибор позволяет исследовать дзета-потенциал в таких сложных объектах как:

  • белки, пептиды, антитела, РНК и другие биологические образцы;
  • органические растворители;
  • масла и другие вязкие жидкости;
  • высокосолевые суспензии;
  • образцы вблизи точки нулевого заряда.

РАЗМЕР ЧАСТИЦ

  • Быстрое и точное определение распределения
  • Мономодальные и мультимодальные распределения
  • Результаты в соответствии с ISO 13321 и ISO 22412
  • Диапазон: от < 0.3 нм до 10 микрон
  • Три угла регистрации светорассеяния: 15°, 90° и 173°
  • Мощный лазер 35 мВт
  • Динамическое светорассеяние на углах 173° и 90°
  • Контроль температуры от -5 °C до 110 °C
  • Компактный настольный прибор
  • Определение молекулярной массы (относительное и абсолютное по методу Дебая)

ДЗЕТА-ПОТЕНЦИАЛ

  • Дзета-потенциал для сложных образцов
  • В 1000 раз более чувствительный, чем другие методы
  • Одноразовые кюветы, без загрязнения
  • Многоразовые кюветы
  • Встроенные методики

Области применения

Анализатор NanoBrook Omni находит широкое применение в физической и коллоидной химии, химии высокомолекулярных соединений, материаловедении и нанотехнологии, биологии и фармацевтике в фундаментальных и прикладных исследованиях, а также для контроля качества продукции.

Типичными объектами исследования при помощи анализатора NanoBrook Omni являются белки, антитела, пептиды, РНК/ДНК, липосомы, экзосомы и другие биологические коллоиды, полисахариды, наночастицы, коллоиды, квантовые точки, полимеры, латексы, мицеллы, фармацевтические субстанции, нанокапсулы, эмульсии типа масло в воде и вода в масле, краски и пигменты, чернила и тонеры, косметические средства, керамика и огнеупоры, технический углерод и др.

Быстрый, надежный и точный анализ

Новый анализатор размеров частиц и дзета-потенциала NanoBrook Omni объединяет в себе все, что вам нужно для быстрого определения размеров и дзета-потенциала субмикронных частиц. Измерения, основанные на принципах динамического светорассеяния (DLS) для определения размеров частиц и электрофоретического светорассеяния (ELS) для дзета-потенциала, занимают, как правило, всего 1-2 мин. Прибор также использует метод фазового анализа (PALS) для образцов с низкой подвижностью (изотонические буферные растворы).

Три угла светорассеяния

Измерения коллоидных частиц обычно проводятся на угле 90°, благодаря чему получаются сбалансированные результаты. Для наночастиц менее 50 нм, белков, антител и пептидов может быть использован угол 173° (обратное светорассеяние) для улучшения отношения сигнал/шум и воспроизводимости измерений. Наконец, угол 15° может быть использован для улучшения чувствительности при исследовании агрегации. Измерения дзета-потенциала всегда выполняются на угле 15° для минимизации диффузионного уширения.

Методика определения размера частиц

Необходимо приготовить разбавленные суспензии с концентрацией частиц порядка от 0.0001 до 1.0 % об., при необходимости используя подходящие смачивающие и диспергирующие агенты. Иногда бывает полезно использовать небольшую ультразвуковую ванну для разбивки непрочных агломератов. Объем образца обычно составляет 2-3 мл при использовании стандартных кювет. Он может быть уменьшен до 50 мкл при использовании специальных пластиковых кювет малого объема или до 10 мкл при использовании кварцевой капиллярной кюветы. Для суспензий в агрессивных органических растворителях можно использовать стеклянные кюветы круглого сечения. В любом случае, для установления равновесия между образцом, кюветой и термостатируемым кюветным отделением прибора требуется всего несколько минут.

Воспроизводимость

Пожалуй, наиболее важным показателем для пользователей является воспроизводимость результатов от образца к образцу, от оператора к оператору и от прибора к прибору. В таблице ниже приведены результаты определения размеров частиц в латексах. Заметьте, что стандартная ошибка эффективного (или среднего) диаметра составляет менее 1% при 10 повторностях, причем продолжительность одного измерения составляла только 5 мин. Такая превосходная воспроизводимость типична для приборов серии NanoBrook даже при рутинном контроле качества и позволяет раз за разом обеспечивать качество конечного продукта.

Таблица 1.

Результаты измерений размеров частиц в латексах на приборах Brookhaven Instruments (диаметр, нм).

Прибор

Номинальный диаметр

90

273

111

400

A

91 ±1

276 ±1

110 ±1

404 ±4

B

90 ±1

279 ±1

108 ±1

391 ±3

C

90 ±1

276 ±1

109 ±1

399 ±3

D

90 ±1

277 ±1

110 ±1

397 ±3

E

-

-

112 ±1

394 ±3

Среднее

90.3

277.0

109.8

397.0

Станд. ошибка

±0.3%

±0.3%

±0.6%

±0.6%

В таблице приведены результаты, полученные одной из организаций, использующих приборы Brookhaven Instruments. Для проверки надежности получаемых данных были взяты пять приборов в разных лабораториях и проверены при помощи четырех различных  стандартных образцов. Результаты демонстрируют отличную воспроизводимость  и превосходную согласованность. Вы можете быть уверены в результатах, получаемых на приборе NanoBrook Omni.

Представление данных

Анализатор размеров частиц и дзета-потенциала NanoBrook Omni предлагает три варианта представления данных. Для рутинных измерений во многих случаях будет достаточно среднего (эффективного) диаметра и меры ширины распределения (полидисперсность). Иллюстрацией служит рис. 1, показывающий результаты для латекса с узким распределением размеров.

Рис. 1. Результат определения размера частиц латекса с номинальным диаметром 92 нм

Второй вариант – представить эти результаты в графическом виде, в виде логнормального распределения, и интерполировать кумулятивные и дифференциальные результаты с интервалом 5%.

Рис. 2 демонстрирует третий вариант, подходящий для более сложных, мультимодальных распределений размеров частиц. В данном варианте используется численный алгоритм, включающий теорию Ми. Приведенные на рисунке результаты получены для смеси латексов с известным размером частиц. Положение пиков на графике в точности соответствует известному размеру частиц: 92 и 269 нм.

Рис. 2. Результат измерений смеси двух латексов

Во время измерения дисплей можно переключать в различные режимы отображения данных: корреляционная функция, логнормальное или мультимодальное распределение. Каждый график изменяется в режиме реального времени по мере накопления данных. Отображение в реальном времени особенно полезно при определении конечной точки измерения, когда форма мультимодального распределения может быть важна.

Определение дзета-потенциала методом электрофоретического светорассеяния с анализом фаз

Для измерений образцов с очень низкой электрофоретической подвижностью единственным выбором является прибор NanoBrook Omni. Используя принципы, разработанные Бристольским университетом и компанией Brookhaven Instruments, прибор NanoBrook Omni определяет дзета-потенциал методом электрофоретического светорассеяния с анализом фаз (PALS). Данный метод в 1 000 раз более чувствительный, чем традиционно используемые методы, основанные на анализе спектрального сдвига.

Электростатическое отталкивание коллоидных частиц очень часто является ключом к пониманию стабильности любых дисперсий. Прибор NanoBrook Omni очень быстро измеряет дзета-потенциал в воде и других полярных жидкостях. Такие измерения как правило лежат в диапазоне ±(6…100) мВ, что соответствует подвижности ± (0.5…8)x10-8 м2/В·с. Прибор NanoBrook Omni полностью покрывает весь этот диапазон и значительно расширяет его за счет в 1 000 раз большей чувствительности. За счет высокой чувствительности прибор обеспечивает простое и легкое измерение электрофоретической подвижности даже в неполярных жидкостях и позволяет получать ценную информацию.

Принцип метода PALS

В приборе NanoBrook Omni для определения электрофоретической подвижности заряженных коллоидных частиц используется метод электрофоретического светорассеяния с анализом фаз (PALS). В отличие от своего двоюродного брата, метода лазерной доплеровской велосиметрии (иногда называемого лазерным доплеровским электрофорезом или электрофоретическим светорассеянием с частотным анализом), метод PALS не требует приложения к образцу электрических полей высокого напряжения, которые могут привести к перегреву и денатурации образца. Это достигается благодаря тому, что в процессе измерения фиксируется фазовый сдвиг. Измеряемой частичке достаточно сдвинуться всего на часть от своего собственного диаметра, чтобы прибор зафиксировал этот сдвиг и получил хорошие результаты. Например, при концентрации солей в образце до 2 М для получения отличных результатов будет достаточно электрического поля напряженностью всего 1-2 В/см. Кроме того, функция автотрекинга производит компенсацию на термический дрейф.

Рис 3. демонстрирует результаты реального эксперимента, проведенного на приборе NanoBrook Omni. Все важные параметры и результаты заметны с первого взгляда. Очевидна прекрасная сходимость всех пяти измерений и соответствие экспериментальных данных (красная толстая линия) и результата аппроксимации (красная тонкая линия).

Рис. 3. Результат измерений дзета-потенциала лизоцима в буферном растворе

Получение полной картины методом ELS

Прибор NanoBrook Omni за несколько секунд измеряет полное распределение электрофоретической подвижности, включая мультимодальные распределения. Пример бимодального распределения дзета-потенциала можно видеть на рис. 4, на котором приведен результат измерений специально созданной смеси коллоидных частиц: альфа и гамма оксида алюминия в 1 мМ KCl при рН 10. Левый пик отмечен зеленым курсором и соответствует дзета-потенциалу -20.54 мВ. Если выбрать другой пик, то значение будет -5.00 мВ. Способность прибора NanoBrook Omni давать такую информацию заметно отличает его от других методов, которые выдают только средние значения.

Рис. 4. Результат определения дзета-потенциала с бимодальным распределением

Измерение дзета-потенциала в образцах различных типов

В таблице 2 приведены результаты измерений дзета-потенциала различных трудных для анализа образцов, полученные на анализаторе серии NanoBrook методом PALS. Некоторые из них были измерены при высокой концентрации солей, другие – в неполярных растворителях с низкой диэлектрической проницаемостью, а один из них – в вязкой жидкости.

Таблица 2.

Значения электрофоретической подвижности, определенные на приборе NanoBrook Omni (единицы измерения: 10-8 м2/В·с).

Образец

Измеренное значение

Литературное значение

Примечание

NIST 1980

2.51 ± 0.11

2.53 ± 0.12

Стандарт электрофоретической подвижности

Эритроциты

-1.081 ± 0.015

-1.08 ± 0.02

Дисперсия в изотоническом растворе

Fe2O3

0.013 ± 0.0015

n.a.

Дисперсия в додекане

TiO2

0.255 ± 0.010

n.a.

Дисперсия в толуоле

TiO2

0.155 ± 0.011

n.a.

Дисперсия в толуоле после сушки

TiO2

-0.503 ± 0.0015

n.a.

Дисперсия в этаноле

Казеин

-0.025 ± 0.002

n.a.

Дисперсия в полиэтиленгликоле (вязкая среда)

SiO2

-0.73 ± 0.04

n.a.

Дисперсия в 2 М растворе KCl (высокая концентрация солей)

Биологические образцы, такие как белки, антитела, пептиды, ДНК/РНК легко денатурируют под действием электрического поля. Прибор NanoBrook Omni производства Brookhaven может легко измерить подвижность биологических образцов с использованием напряжения порядка 2 – 4 В. В примере, приведенном на рис. 3, лизоцим был измерен при мощности приложенного напряжения 2,5 В.

Агрессивные растворители, такие как ДМФ, ТГФ, ДМСО, МЭК и т.д., могут быть легко исследованы на приборе NanoBrook Omni с помощью специальных устойчивых электродов и стеклянных кювет. Возможность исследовать дзета-потенциал в агрессивных органических растворителях – это еще одна уникальная особенность анализатора NanoBrook Omni.

Если вы используете нестандартные растворители, для которых неизвестны значения диэлектрической постоянной, вам может пригодиться прибор для определения диэлектрической постоянной жидкостей BI-870, который позволит быстро и точно получить необходимые для расчета дзета-потенциала данные.

Измерение дзета-потенциала поверхностей

Новая опция BI-SZP для приборов серии NanoBrook с функцией PALS позволяет измерять электрический заряд поверхностей таких объектов, как стекла с покрытием, пластики, пленки и др. В основе метода лежит специально разработанный электрод, а также обновленное программное обеспечение, которые позволяют производить изменения на разных расстояниях от поверхности и таким образом вычислять ее дзет-потенциал, как показано на рис. 5.

Рис. 5. Пример определения дзета-потенциала поверхности.

Стоимость прибора

Для того, чтобы узнать цену анализатора размера частиц, дзета-потенциала и молекулярной массы NanoBrook Omni, перейдите во вкладку "Заказ" и оставьте заявку на получение коммерческого предложения.


Анализ частиц