Polymerer och polysackarider Inklusive molekylvikt Fastställande av polymerer och Polysaccha

Ämnen som tas upp

Bakgrund
Partikelstorlek Fastställande av statisk ljusspridning
Krav för molekylvikt Mått
Resultat
Polymerer
Polysackarider
Slutsatser

Bakgrund

Den Zetasizer Nano System kombinerar dynamiska och statiska elektrofores teknik ljusspridning möjliggör för mätning av partikelstorlek, zeta potential och molekylvikt.

Partikelstorlek Fastställande av statisk ljusspridning

Statisk ljusspridning (SLS) är en icke-invasiv teknik som används för karakterisering av makromolekyler i lösning. En stråle av monokromatiskt ljus riktas genom ett prov och intensiteten i det ljus som sprids i en vinkel på 173 ° genom att molekylerna mäts. SLS använder sig av time average intensitet spritt ljus, från vilken vikt genomsnittliga molekylvikt och andra virial koefficienten kan fastställas.

Intensiteten i spridda ljus som en makromolekyl producerar är proportionell mot produkten av vikten medelmolekylvikten och koncentrationen av makromolekyl. För molekyler som inte visar någon vinkel beroende på deras spridning, är förhållandet mellan intensiteten av spritt ljus och deras molekylvikt ges av Rayleigh ekvation:

där K är en optisk konstant, R _θ är Rayleigh kvoten mellan splittrade för infallande ljuset intensitet är M vikten medelmolekylvikten, A ₂ är den andra virial koefficient och C är provet koncentration.

Därför Rθ kontra C en tomt på KC / förväntas vara linjär med en intercept motsvarar 1 / M och en lutning lika med det andra virial koefficienten A _2. En sådan tomt är känd som en Debye tomt.

Den andra virial koefficienten är en egenskap som beskriver samspelet styrkan mellan molekylen och lösningsmedlet. För prover där A _2> 0, molekylerna tenderar att stanna i lösning. När A ₂ = 0, är den molekyl-solvent interaktion styrka motsvarande molekyl-molekylen interaktion styrka och lösningsmedlet beskrivs som en theta lösningsmedel. När A ₂ <0, kommer molekylerna tenderar att kristallisera eller aggregat.

Ytterligare information om teorin om molekylvikt bestämningar från statiska mätningar ljusspridning kan hittas i andra program anteckningar tillgängliga från Malvern Instruments hemsida.

I detta meddelande detaljer molekylvikt mätningar utförts på olika proteiner, polymerer och polysackarider på Zetasizer Nano .

Krav för molekylvikt Mått

• Zetasizer Nano S eller ZS (instrument som innehåller KROSSADE KAKAOBÖNOR ™ optik)
• Kvarts kyvett
• Förberedelse av ett antal koncentrationer av okända molekylen (protein eller polymer) i ett lämpligt lösningsmedel
• Fastställande av skillnaden brytningsindex steg (DN / DC). Detta kan antingen hittades från litteratur källor eller mätas med ett lämpligt refraktometer. DN / DC värde för globulära proteiner, till exempel, är 0.185ml / g
• Mätning av intensiteten av spridningen från ett standardprov som Rayleigh Ratio är känd. Det rekommenderas att toluen eftersom värdet är känt vid olika våglängder. Till exempel är det Rayleigh kvoten mellan toluen vid 633nm 1,3522 x 10 ^-5 cm ^-1
• Mätning av intensiteten av spridning från noll koncentration provet (om vätskan är annorlunda toluen)
• Mätning av intensiteten av spridningen från de olika koncentrationer av prov

Det bör noteras att Zetasizer Nano programvaran mäter intensiteten hos det spridda ljuset av det beredda proverna och automatiskt beräknar molekylvikt och andra virial koefficient från data med hjälp av en Debye tomt.

Resultat

Polymerer

Figur 1 visar en enda vinkel Debye tomter för en serie standarder polystyren polymer upprättats i toluen och mäts på en Zetasizer Nano S. Det uppmätta molekylvikt och andra virialkoefficienter (A _2), tillsammans med känd molekylvikt värden ges i tabell 1. I varje fall var DN / Dc-värde anses vara 0.110ml / g.

Figur 1. Debye tomter för olika polystyren polymerer.

Tabell 1. Molekylvikter och andra virialkoefficienter (A2) av olika polystyren polymerer upprättats i toluen

Som framgår av tabellen över resultat, beräknade molekylvikt överensstämmer med kända värden.

Den gradienter av varje tomt (det andra virialkoefficienter) varierar från positiva (9.9KDa polystyren) till negativ (980Da polystyren standard). Den positiva second virial koefficient som visar att samspelet energi mellan varje polymer och vätskan är starkare än samspelet energi mellan polymer och sig själv. De negativa second virial koefficient indikerar att polymermolekylerna inte gillar toluen som lösningsmedel.

Polysackarider

Den Debye tomten från ett urval av dextran i vatten visas i figur 2. Provet hade ett rapporterat molekylvikt 68KDa och vikten medelmolekylvikten resultatet av den mätning var 63.3KDa. DN / DC värde 0.140ml / g har använts för mätningarna.

Figur 2. Debye tomt för Dextran i vatten.

Nano programvara gör det möjligt samling av fördelning av partikelstorlekar data med hjälp av dynamisk ljusspridning samt absolut mätning av intensitet för molekylvikt analys. Detta möjliggör bestämning av modalitet av provet innan molekylvikt mätning. Detta är viktigt för att bestämma renhet av proverna före analys. Figur 3 är intensiteten storleksfördelning från beståndet koncentrationen av dextran lösning (10mg/ml). Provet hade en zaverage diameter (medeldiametern baserad på intensiteten av spridda ljuset) av 13.5nm. Den monomodal fördelning erhålls bekräftar att det inte fanns några aggregat närvarande. Molekylvikt från ljusspridning är vikt-genomsnitt och därmed förekomst av aggregaten kommer att bidra till detta värde.

Figur 3. Intensiteten storleksfördelningen av dextran i vatten (10mg/ml).

Z-genomsnittlig diameter av 13.5nm kan användas för att beräkna en uppskattade molekylvikt 64.8KDa använda en empirisk kalibreringskurvan utvecklad av Malvern Instruments. Detta molekylvikt uppskattning finns i nano-programvaran och är användbar för att kontrollera de experimentella data som erhållits.

Slutsatser

Den Zetasizer Nano är den enda kommersiella instrument som kan mäta storlek, zeta potential och molekylvikt i en enda, kompakt enhet. Införlivandet av KROSSADE KAKAOBÖNOR ™ optik ger den känslighet som krävs för mätning av mycket små, svagt spridning prover och bestämning av molekylvikt. Dessutom möjliggör användning av backscatter detektion mätning av koncentrerade, ogenomskinlig prov utan behov av spädning.

Källa: "Molekylvikt Bestämning av polymerer och polysackarider Använda Zetasizer Nano System", Application Note av Malvern Instruments.

För mer information om denna källa besök Malvern Instruments Ltd (Storbritannien) eller Malvern Instruments (USA) .