Polymers og Polysakkarider Inklusive molekylvekten Fastsettelse av Polymers og Polysaccha

Emner som dekkes

Bakgrunn
Particle Size Bestemmelse ved Static lysspredning
Krav For Molekylvekt Mål
Resultater
Polymers
Polysakkarider
Konklusjoner

Bakgrunn

Den Zetasizer Nano System kombinerer dynamisk, statisk og elektroforetiske lysspredning teknologier muliggjør for måling av partikkelstørrelse, Zeta potensial og molekylvekt.

Particle Size Bestemmelse ved Static lysspredning

Statisk lysspredning (SLS) er en non-invasiv teknikk som brukes for å karakterisere makromolekyler i løsning. En stråle av monokromatisk lys er rettet gjennom en prøve og intensiteten av lyset spredt i en vinkel på 173 ° av molekyler måles. SLS benytter tiden gjennomsnittlig intensitet av spredt lys, fra hvor vekten gjennomsnittlig molekylvekt og andre virial koeffisienten kan bestemmes.

Intensiteten av spredt lys som en Makromolekyl produserer er proporsjonal med produktet av vekten gjennomsnittlig molekylvekt og konsentrasjonen av Makromolekyl. For molekyler som viser ingen kantete avhengighet i spredning deres, er forholdet mellom intensiteten av spredt lys og deres molekylvekt gitt ved Rayleigh likningen:

hvor K er en optisk konstant, R _θ er Rayleigh forholdet mellom de spredte til hendelsen lysintensiteten, er M vekten gjennomsnittlig molekylvekt, A ₂ er den andre virial koeffisient og C er prøven konsentrasjon.

Derfor, en tomt på KC / Rθ versus C er forventet å være lineær med en fange som tilsvarer 1 / M og en skråning lik den andre virial koeffisienten A _2. Et slikt plott er kjent som en Debye plot.

Den andre virial koeffisienten er en egenskap som beskriver samspillet styrkeforholdet mellom molekylet og løsemiddel. For prøver der A _2> 0, molekylene har en tendens til å bo i løsningen. Når A ₂ = 0, er molekyl-solvent interaksjon styrke tilsvarende molekyl-molekylet interaksjon styrke og løsemiddelet blir beskrevet som en theta løsemiddel. Når A ₂ <0, vil molekylene tendens til å krystallisere eller samlet.

Ytterligere detaljer om teorien om molekylvekt bestemmelse av statisk lysspredning målinger kan finnes i andre program notater tilgjengelig fra Malvern Instruments nettsiden.

Denne applikasjonen oppmerksom på detaljer molekylvekt målinger utført på ulike proteiner, polymerer og polysakkarider på Zetasizer Nano .

Krav For Molekylvekt Mål

• Zetasizer Nano S eller ZS (instrumenter som innlemmer nibs ™ optikk)
• Quartz kyvette
• Utarbeidelse av en rekke konsentrasjoner av ukjente molekylet (protein eller polymer) i et egnet løsemiddel
• Fastsettelse av differensial brytningsindeks stigning (DN / DC). Dette kan enten være funnet fra kilder i litteraturen eller måles ved hjelp av en egnet refraktometer. DN / DC verdi for globular proteiner, for eksempel, er 0.185ml / g
• Måling av intensiteten av spredning fra et standard utvalg som Rayleigh Ratio er kjent. Dette anbefales å være toluen som verdien er kjent ved ulike bølgelengder. For eksempel er Rayleigh forholdet toluen ved 633nm 1,3522 x 10 ^-5 cm ^-1
• Måling av intensiteten av spredning fra null konsentrasjon sample (dersom løsemiddelet er annerledes toluen)
• Måling av intensiteten av spredning fra de ulike konsentrasjoner av prøven

Det bør bemerkes at Zetasizer Nano programvaren måler intensiteten av det spredte lyset av den tilberedte prøver og automatisk beregner molekylvekt og andre virial koeffisient fra data ved hjelp av en Debye plot.

Resultater

Polymers

Figur 1 viser single-vinkel Debye tomter for en serie av polystyren polymer standarder utarbeidet i toluen og målt på en Zetasizer Nano S. De målte molekylvekt og andre virial koeffisientene (A _2), sammen med kjent molekylvekt verdier, er gitt i Tabell 1. I hvert tilfelle ble dn / DC verdi tatt for å være 0.110ml / g.

Figur 1. Debye tomter for ulike polystyren polymerer.

Tabell 1. Molecular vekter og andre virial koeffisienter (A2) av ulike polystyren polymerer utarbeidet i toluen

Som vist i tabell over resultatene, de beregnede molekylære vekter er i samsvar med kjente verdier.

Den gradienter fra hvert plott (den andre virial koeffisientene) varierer fra positive (9.9KDa polystyren) til negative (980Da polystyren standard). Den positive andre virial koeffisient indikerer at samspillet energien mellom hver polymer og løsemiddel er sterkere enn samspillet energien mellom polymer og seg selv. Mens negative andre virial koeffisient indikerer at polymer molekyler ikke liker toluen som løsemiddel.

Polysakkarider

Den Debye plottet hentet fra et utvalg av dekstran i vann er vist i figur 2. Prøven hadde en rapportert molekylvekt 68KDa og vekten gjennomsnittlig molekylvekt hentet fra målingen var 63.3KDa. En dn / dc verdien av 0.140ml / g ble brukt til målingene.

Figur 2. Debye tomt for Dextran i vann.

Nano-programvaren muliggjør samling av partikkelstørrelse distribusjon data ved hjelp av dynamisk lysspredning samt absolutt måling av intensitet for molekylvekt analyse. Dette gjør at fastsettelse av modaliteten av prøven før molekylvekt måling. Dette er viktig å bestemme renheten av prøvene før analyse. Figur 3 er intensiteten størrelsesfordeling hentet fra lager konsentrasjonen av dekstran løsning (10mg/ml). Prøven hadde en zaverage diameter (gjennomsnittlig diameter basert på intensiteten av spredt lys) av 13.5nm. Den monomodal Fordelingen innhentet bekrefter at det ikke var noen aggregater til stede. Den molekylære vekten innhentet fra lysspredning er vekt-gjennomsnitt og derfor tilstedeværelsen av eventuelle tilslag vil bidra til denne verdien.

Figur 3. Intensity størrelse fordeling av dekstran i vann (10mg/ml).

Z-gjennomsnittlig diameter på 13.5nm kan brukes til å beregne en estimert molekylvekt 64.8KDa hjelp av en empirisk kalibrering graf utviklet av Malvern Instruments. Dette molekylvekt estimering er tilgjengelig i Nano programvare og er nyttig for å verifisere den eksperimentelle data innhentet.

Konklusjoner

Den Zetasizer Nano er den eneste kommersielle instrument som kan måle størrelsen, Zeta potensial og molekylvekt i en enkelt, kompakt enhet. Inkorporering av spisser ™ optikk gir følsomhet som kreves for måling av svært små, svakt spredning prøver og fastsettelsen av molekylvekt. I tillegg muliggjør bruk av backscatter deteksjon måling av konsentrert, ugjennomsiktig prøver uten behov for fortynning.

Kilde: "Molecular Vekt Bestemmelse av Polymers og polysakkarider Bruke Zetasizer Nano System", Application Note fra Malvern Instruments.

For mer informasjon om denne kilden besøk Malvern Instruments Ltd (Storbritannia) eller Malvern Instruments (USA) .