Polimer dan Polisakarida Termasuk Penentuan Berat Molekul Polimer dan Polysaccha

Topik Covered

Latar belakang
Penentuan Ukuran Partikel Hamburan Cahaya oleh Statis
Persyaratan Untuk Pengukuran Berat Molekul
Hasil
Polimer
Polisakarida
Kesimpulan

Latar belakang

Para Sistem Zetasizer Nano menggabungkan dinamis, teknologi hamburan cahaya statis dan elektroforetik memungkinkan untuk pengukuran ukuran partikel, potensial zeta dan berat molekul.

Penentuan Ukuran Partikel Hamburan Cahaya oleh Statis

Hamburan cahaya statis (SLS) adalah teknik non-invasif yang digunakan untuk karakteristik makromolekul dalam larutan. Sebuah berkas cahaya monokromatik diarahkan melalui sampel dan intensitas cahaya yang tersebar pada sudut 173 · by molekul diukur. SLS memanfaatkan intensitas waktu rata-rata cahaya yang tersebar, dari yang berat-berat molekul rata-rata dan koefisien virial kedua dapat ditentukan.

Intensitas cahaya yang tersebar bahwa suatu makromolekul menghasilkan sebanding dengan produk dari berat molekul rata-rata berat dan konsentrasi makromolekul tersebut. Untuk molekul yang tidak menunjukkan ketergantungan sudut dalam hamburan mereka, hubungan antara intensitas cahaya tersebar dan berat molekul mereka adalah diberikan oleh persamaan Rayleigh:

dimana K adalah konstanta optik, R _θ adalah rasio Rayleigh dari tersebar dengan intensitas cahaya insiden, M adalah berat molekul rata-rata berat, A ₂ adalah koefisien virial kedua dan C adalah konsentrasi sampel.

Oleh karena itu, sebidang KC / Rθ vs C diharapkan akan linear dengan setara mencegat untuk 1 / M dan kemiringan sama dengan koefisien virial kedua A _2. Seperti plot dikenal sebagai plot Debye.

Koefisien virial kedua adalah properti menggambarkan kekuatan interaksi antara molekul dan pelarut. Untuk sampel dimana A _2> 0, molekul cenderung tetap dalam larutan. Ketika A ₂ = 0, molekul-pelarut kekuatan interaksi adalah setara dengan kekuatan interaksi molekul-molekul dan pelarut digambarkan sebagai pelarut theta. Ketika A ₂ <0, molekul akan cenderung mengkristal atau agregat.

Rincian lebih lanjut dari teori penentuan berat molekul dari pengukuran hamburan cahaya statis dapat ditemukan dalam catatan aplikasi lain yang tersedia dari Malvern Instrumen situs.

Catatan rincian aplikasi pengukuran berat molekul dilakukan pada berbagai protein, polimer dan polisakarida pada Nano Zetasizer .

Persyaratan Untuk Pengukuran Berat Molekul

• Zetasizer Nano S atau ZS (instrumen yang menggabungkan Nibs ™ optik)
• Quartz cuvette
• Persiapan dari sejumlah konsentrasi molekul tidak diketahui (protein atau polimer) dalam pelarut yang cocok
• Penentuan dari kenaikan indeks bias diferensial (dn / dC). Ini bisa ditemukan dari sumber-sumber literatur atau diukur dengan menggunakan refraktometer sesuai. Nilai dn / dC untuk protein globular, misalnya, adalah 0.185ml / g
• Pengukuran intensitas hamburan dari sampel standar yang dikenal Rasio Rayleigh. Hal ini dianjurkan untuk toluena sebagai nilai yang diketahui pada berbagai panjang gelombang. Sebagai contoh, rasio Rayleigh toluena pada 633nm adalah 1,3522 x 10 ^-5 cm ^-1
• Pengukuran intensitas hamburan dari sampel konsentrasi nol (jika berbeda dengan pelarut toluen)
• Pengukuran intensitas hamburan dari berbagai konsentrasi sampel

Perlu dicatat bahwa Zetasizer Nano perangkat lunak mengukur intensitas cahaya yang tersebar dari sampel disiapkan dan secara otomatis menghitung berat molekul dan koefisien virial kedua dari data menggunakan plot Debye.

Hasil

Polimer

Gambar 1 menunjukkan satu sudut plot Debye untuk serangkaian standar polimer polistiren disiapkan dalam toluena dan diukur pada Zetasizer Nano S. berat molekul diukur dan koefisien virial kedua (A _2), bersama dengan nilai-nilai berat molekul yang dikenal, diberikan dalam Tabel 1. Dalam setiap kasus, nilai dn / dC diambil untuk 0.110ml / g.

Gambar 1. Debye plot untuk polimer polistiren berbagai.

Tabel 1. Bobot Molekuler dan koefisien virial kedua (A2) dari polimer polistirena berbagai disiapkan dalam toluena

Seperti ditunjukkan dalam tabel hasil, berat molekul dihitung konsisten dengan nilai-nilai diketahui.

Gradien dari setiap plot (koefisien virial kedua) bervariasi dari positif (polystyrene 9.9KDa) ke negatif (standar polistirena 980Da). Koefisien positif virial kedua menunjukkan bahwa energi interaksi antara masing-masing polimer dan pelarut lebih kuat daripada energi interaksi antara polimer dan dirinya sendiri. Sedangkan koefisien virial negatif kedua menunjukkan bahwa molekul polimer tidak suka toluena sebagai pelarut.

Polisakarida

Plot Debye diperoleh dari sampel dextran dalam air ditunjukkan pada Gambar 2. Sampel memiliki berat molekul yang dilaporkan 68KDa dan berat rata-rata berat molekul yang diperoleh dari pengukuran itu 63.3KDa. Nilai dn / dC dari 0.140ml / g digunakan untuk pengukuran.

Gambar 2. Debye plot untuk Dekstran dalam air.

Perangkat lunak Nano memungkinkan pengumpulan data distribusi ukuran partikel menggunakan hamburan cahaya dinamis serta pengukuran intensitas mutlak untuk analisis berat molekul. Hal ini memungkinkan penentuan modalitas sampel sebelum pengukuran berat molekul. Hal ini penting dalam menentukan kebersihan sampel sebelum analisis. Gambar 3 adalah ukuran intensitas distribusi yang diperoleh dari konsentrasi stok larutan dekstran (10mg/ml). Sampel memiliki diameter zaverage (diameter rata-rata berdasarkan intensitas cahaya tersebar) dari 13.5nm. Distribusi monomodal diperoleh menegaskan bahwa tidak ada agregat hadir. Berat molekul yang diperoleh dari hamburan cahaya adalah berat rata-rata-dan karena itu kehadiran dari setiap agregat akan memberikan kontribusi untuk nilai ini.

Gambar 3. Intensitas distribusi ukuran dekstran dalam air (10mg/ml).

Z diameter rata-rata 13.5nm dapat digunakan untuk menghitung berat molekul diperkirakan 64.8KDa menggunakan grafik kalibrasi empiris yang dikembangkan oleh Malvern Instrumen. Ini estimasi berat molekul tersedia dalam perangkat lunak Nano dan berguna untuk memverifikasi data eksperimen diperoleh.

Kesimpulan

The Zetasizer Nano adalah satu-satunya instrumen komersial mampu mengukur ukuran, berat zeta potensial dan molekul dalam satu unit tunggal kompak. Penggabungan Nibs ™ optik memberikan sensitivitas yang diperlukan untuk pengukuran yang sangat kecil, sampel lemah hamburan dan penentuan berat molekul. Selain itu, penggunaan deteksi Backscatter memungkinkan pengukuran terkonsentrasi, sampel buram tanpa perlu pengenceran.

Sumber: "Penentuan Berat Molekul Polimer dan Polisakarida Menggunakan Zetasizer Nano Sistem", Aplikasi Catatan oleh Malvern Instrumen.

Untuk informasi lebih lanjut tentang sumber ini silakan kunjungi Malvern Instrumen Ltd (Inggris) atau Malvern Instrumen (AS) .