Name: Medição do Tamanho de Partículas Distribuição em turvas Solutions pela Dynamic dispersão de luz Microscopia (Vídeo) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-01-09T12:30:00.000+00:00
Duration: 9 min 16 s
Description: Aprenda a medir a distribuição do tamanho de partículas em soluções turvas usando microscopia de dispersão dinâmica de luz. Este método permite análises sem diluição, preservando a concentração original da amostra.

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Este trabalho foi apoiado financeiramente por Grants-in-Aid for Scientific Research do Ministério da Educação, Cultura, Esportes, Ciência e Tecnologia (nº 25248027 a MS).

Preparação 1. Amostra <ol><li> Purificação de monómeros de temperatura-sensível <ol><li> Dissolve-se 20 g de N -isopropylacrylamide (INAP) em 100 ml de tolueno. </li><li> Filtra-se a solução sob vácuo para eliminar o pó. </li><li> Misturar-se o filtrado com 500 ml de éter de petróleo. </li><li> Colocar o recipiente de reacção num banho de gelo-água. </li><li> Agita-se a solução até que os monómeros são precipitados (tipicamente 30 minutos). </li><li> Filtra-se a solução sob sucção para se obter os monómeros precipitados. </li><li> Secam-se os monómeros sob pressão reduzida (100 Pa) durante a noite. </li></ol></li><li> Preparação da solução de polímero de temperatura-sensível <ol><li> Desgaseifica 20 mL de água desionizada durante 1,0 min utilizando uma bomba de diafragma. </li><li> Dissolve-se 780,8 mg do INAP purificado em 9,5 ml de água desgaseif içada e desionizada. </li><li> Colocar o recipiente de reacção num banho de gelo-água. </li><li> Proteger a reação deluz, cobrindo o aparelho com folha de alumínio. </li><li> Agita-se a solução suavemente durante 10 min enquanto se introduz uma corrente moderada de gás Ar suavemente através de uma ponta de pipeta ligada ao cilindro de gás com um tubo. </li><li> Adicionar 11,9 mL de N, N, N ', N' tetrametiletilenodiamina à solução por meio de uma micropipeta. </li><li> Agita-se a solução durante 1,0 min, enquanto a introdução de gás Ar, como mencionado no passo 1.2.5. </li><li> Enquanto se agitava a amostra, dissolver-se 4,0 mg de persulfato de amónio em 0,5 ml de água desgaseif içada e desionizada. </li><li> Misturar a solução de amostra (a partir do passo 1.2.7) e uma solução de persulfato de amónio (a partir do passo 1.2.8). </li><li> Agita-se a solução durante 30 segundos enquanto se introduz gás Ar, como mencionado no passo 1.2.5. </li><li> Cubra a solução com folha de alumínio e mantê-lo no frigorífico (4 ° C) durante a noite. </li></ol></li><li> Preparação de fixação do provete <ol><li> Colocar 60 mL de solução da amostra (a partir depasso 1.2.11) em um slide cavidade. </li><li> Cubra a solução com uma tampa de vidro circular. Não ser o cuidado de bolhas de ar armadilha. </li><li> Retire o excesso de solução usando uma micropipeta e laboratoriais toalhetes. </li><li> Selar a amostra com cola. Deixe secar cola à temperatura ambiente (tipicamente 6 h). </li><li> Prepare outro slide preenchido com látex de 0,1% em peso de poliestireno (100 nm de diâmetro das partículas) suspensão por seguir os passos 1.3.1-1.3.4. Esta corrediça é utilizada como um padrão. </li></ol></li></ol> 2. Partícula medição do tamanho com um Dynamic Light Scattering Microscópio <ol><li> Optimização do instrumento <ol><li> Colocar a lâmina suspensão de látex de poliestireno (a partir do passo 1.3.5) sobre a fase de microscópio invertido. Pelo lado da tampa de vidro deve estar voltada para baixo. </li><li> Coloque um amortecedor feixe em frente do detector (um fotodiodo de avalanche e um autocorrelador). </li><li> Aplicar um feixe de laser (laser de estado sólido, λ = 488 nm, 30 mW, contínuaOnda) para a amostra através de uma lente objetiva (10 ×). Uma porção da luz reflectida passa por um espelho lançamento do microscópio e é observada por uma câmara CCD montada na porta do lado do microscópio (Figura 1). </li><li> Ajuste a altura da lente objetiva para definir o ponto focal na suspensão da amostra, deslocando a altura da lente objetiva a partir da posição de baixa para alta. Durante este processo, a imagem reflectida é focada três vezes: na superfície do vidro de cobertura, na interface entre a cobertura de vidro e a amostra, e na interface entre a amostra e o vidro furo-corrediça. Defina o ponto focal entre o segundo e terceiro pontos. </li><li> Atenuar a intensidade da luz dispersa, alterando a potência do laser. </li><li> Introduzir a luz dispersa para o detector por remoção do amortecedor de feixe em frente do detector. Esta unidade mede a correlação temporal da intensidade de luz. </li><li> Definir uma pinhole (φ = 50 mm) between o microscópio e o detector para alcançar o efeito confocal. Ajustar a posição do orifício para maximizar a intensidade da luz no detector. </li><li> Medir o tempo de função de correlação de intensidade de luz dispersa durante 30 s por iniciar a operação do dispositivo de correlação através de um computador. A função de correlação medido é muitas vezes expressa como g de (2) (t) - 1, em que t é o tempo de correlação e quatro <img alt="equação 1" src="/files/ftp_upload/54885/54885eq1.jpg"> . Aqui, I (t) é a intensidade da luz dispersa no tempo t e (•••) T tem uma média de tempo. O tempo de decaimento será de aproximadamente 0,1 ms. </li><li> Ajustar o ponto focal para se obter uma vasta gama para a amplitude iniciais da função de correlação de tempo (g (2) (t = 0) - 1). NOTA: A amplitude inicial é fortemente influenciada pela quantidade de luz refletida. Movendo a reboque ponto focalard a interface entre a cobertura de vidro e a amostra, aumenta a quantidade de luz refletida. Para dispersores de luz fortes, tais como látex de poliestireno, a amplitude inicial pode ser alterado a partir de 0 a 1. No entanto, é difícil definir a amplitude inicial perto de 1 de soluções de polímeros mais comuns porque a intensidade da luz reflectida é muito maior do que que parte da luz dispersa. </li><li> Aplicar a transformação inversa de Laplace (utilizando o programa CONTIN regularização constrangido 13,14) para a função de correlação obtida tempo para a aquisição da função de distribuição de tamanho. Nos casos em que a amplitude inicial é definida como inferior a 0,2, a função de distribuição do raio hidrodinâmico irá mostrar um pico acentuado a cerca de 100 nm, o que é o dobro do raio real (ver a discussão para detalhes). </li></ol></li><li> medição da amostra <ol><li> Ajustar a temperatura etapa até 25 ° C. </li><li> Coloque uma lâmina preparada com poli-INAP (PNIPA) solutde iões (passo 1.3.4) sobre a fase de microscópio. </li><li> Medir a função de correlação temporal da intensidade de luz dispersa através dos seguintes passos 2.1.4-2.1.8. Se a amplitude inicial é maior do que 0,2, ajustar o ponto focal para tornar a amplitude iniciais da função de correlação de tempo inferior a 0,2 seguindo o passo 2.1.9. Uma pequena amplitude inicial simplifica a análise. </li><li> Regule a temperatura do estágio de 35 ° C e aguarde até que a solução se torna turva. A temperatura crítica inferior de solução (TCIS) da solução PNIPA é de 32 ° C 15. </li><li> Medir a função de correlação de tempo seguindo os passos 2.1.4-2.1.8. Se possível, ajustar a posição do ponto focal para tornar a amplitude iniciais da função de correlação de tempo inferior a 0,2. Para soluções turvas, as suas amplitudes iniciais tendem a aumentar, desde que a intensidade da luz aumenta os dispersos, enquanto que a luz reflectida de permanece constante. </li><li> Aplicar o inverso Laplace transformatiem que as funções de correlação de tempo obtidas para obter as funções de distribuição de tamanho. Note-se que o tamanho real é metade do valor obtido em casos onde a amplitude inicial é inferior a 0,2. </li></ol></li></ol>

<ol><li>Hiroi, T., Shibayama, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dynamic+Light+Scattering+Microscope%3A+Accessing+Opaque+Samples+with+High+Spatial+Resolution%5BTitle%5D)+AND+%22Opt.+Express%22%5BJournal%5D)">Dynamic Light Scattering Microscope: Accessing Opaque Samples with High Spatial Resolution.</a> Opt. Express. 21, 20260-20267 (2013).</li>
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<li>Chu, B. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aChu%2C+B+%22Laser+Light+Scattering.+2nd+Ed%22">Laser Light Scattering. 2nd Ed</a>. , Academic Press. (1991).</li>
<li>Shibayama, M., Tanaka, T., Han, C. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Small-Angle+Neutron-Scattering+Study+on+Poly%28N-Isopropyl+Acrylamide%29+Gels+near+Their+Volume-Phase+Transition-Temperature%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Chem.+Phys%22%5BJournal%5D)">Small-Angle Neutron-Scattering Study on Poly(N-Isopropyl Acrylamide) Gels near Their Volume-Phase Transition-Temperature.</a> J. Chem. Phys. 97, 6829-6841 (1992).</li>
<li>Tanaka, T., Sato, E., Hirokawa, Y., Hirotsu, S., Peetermans, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Critical+Kinetics+of+Volume+Phase+Transition+of+Gels%5BTitle%5D)+AND+%22Phys.+Rev.+Lett%22%5BJournal%5D)">Critical Kinetics of Volume Phase Transition of Gels.</a> Phys. Rev. Lett. 55, 2455-2458 (1985).</li>
<li>Hiroi, T., Ata, S., Shibayama, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Transitions+of+Aggregation+States+for+Concentrated+Carbon+Nanotube+Dispersion%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Phys.+Chem.+C%22%5BJournal%5D)">Transitions of Aggregation States for Concentrated Carbon Nanotube Dispersion.</a> J. Phys. Chem. C. 120, 5776-5782 (2016).</li>
</ol>

Os autores não têm nada a divulgar.

A amplitude inicial da função de correlação de tempo depende muito do ponto focal, como mostrado na Figura 2 (a). Isto aparentemente contraria o facto de que a solução é homogénea (excepto para a camada fina na interface) 8. Esta variação na amplitude inicial é atribuída a uma variação na quantidade de luz reflectida. Teoria heterodyne parcial 16 prevê que a amplitude inicial, A, a intensidade da luz dispersa, eu s, e a intensidade da luz refletida, I r, satisfazer a seguinte equação 1 <img alt="equação 2" src="/files/ftp_upload/54885/54885eq2.jpg"> Esta equação mostra que a maior I r torna-se, o mais pequeno se torna um. Portanto, A é reduzida, definindo a posição focal próximo da interface. A aparente de difusão constante D Um can ser obtido ajustando a função de correlação de tempo no caso de soluções monodispersas: <img alt="equação 3" src="/files/ftp_upload/54885/54885eq3.jpg"> Onde <img alt="equação 4" src="/files/ftp_upload/54885/54885eq4.jpg"> . Aqui, n é o índice de refracção do solvente (água, 1,33), θ é o ângulo dispersa (180 °), e λ é o comprimento de onda da luz (514,5 nm). Uma vez que aplicada geometria retroespalhamento, o valor de q é fixo. No entanto, este ponto é resolvido pelo uso de diferentes comprimentos de onda de luz. Por favor note que qualquer tipo de fonte de laser de onda contínua está disponível para construir o microscópio DLS. Graças ao pequeno volume irradiado, o factor de coerência 17 está estimada em mais de 0,99 e é insignificante. Para soluções polidispersos, a função de distribuição de D A é obtido pela transformação inversa de Laplace. th heterodyne parciaiseory também prevê que D A não é a mesma que a constante de difusão D efectiva. Estas duas constantes de difusão satisfazer a seguinte equação: <img alt="equação 5" src="/files/ftp_upload/54885/54885eq5.jpg"> A constante de difusão D é convertido no raio Rh hidrodinâmico utilizando a equação de Stokes-Einstein 4. Quando A = 1, esta relação se torna D A = D. Neste caso, o processo de conversão de dados é o mesmo que o descrito para a dispersão dinâmica de luz comum. A linha vermelha mostrada na Figura 2 (b) corresponde a este caso. Em contraste, esta relação torna-se D A = 0,5 D ao limite de A → 0. Por conseguinte, o tamanho é estimada para ser duas vezes tão grande como o tamanho real quando A é pequeno (na prática, inferior a 0,2), como mostrado pela A linha azul da Figura 2 (b) A é significativamente pequena, o eixo horizontal pode ser deslocado, como mostrado na Figura 2 (c). Em princípio, podemos converter D A em D para qualquer valor de. Na prática, no entanto, é melhor para definir a amplitude inicial menor do que 0,2, uma vez que a aproximação simples D A ~ 0,5 D é válido. As características proeminentes da técnica de dispersão de microscópio de luz dinâmica foram demonstrados usando uma solução PNIPA. A conformação do PNIPA abaixo e acima da TCIS tem sido extensivamente estudada usando pequeno ângulo de dispersão de neutrões 15,18. Em contraste, a dispersão dinâmica de luz não tem sido utilizada para a análise de PNIPA acima da TCIS devido à sua turbidez 19. Este problema é resolvido pelo microscópio de luz de dispersão dinâmica, como se mostra nas Figuras 3 (a) e (b). O tamanho destes agregados é várias &amp;# 181; m, o que não pode ser obtida por qualquer pequeno ângulo de raios X de dispersão / neutrões ou técnicas de dispersão de luz convencionais. medições resolvida no tempo usando este sistema dar informações sobre o processo de agregação durante a mudança de temperatura. A desvantagem do microscópio de dispersão de luz dinâmica é também ilustrada na Figura 3. Para o resultado abaixo da TCIS, a função de correlação de tempo é fortemente afetada pela pequena quantidade de poeira presente (as linhas pretas na Figura 3). Por exemplo, a função de correlação de tempo não se decompor completamente, mesmo com tempos de correlação da ordem de 1,0 s. Isto é porque o volume irradiado com este aparelho (aproximadamente 1.0 um) é significativamente menor do que irradiada com o aparelho de dispersão de luz dinâmica habitual (cerca de 100 um). Nos casos em que a intensidade de luz dispersa é fraco, o sinal está obscurecido pelo ruído, tal como a causada por Squantidades de shopping de poeira na solução. Portanto, os três picos mostrados na Figura 3 (b) pode não ter importância quantitativa embora a ordem geral do tamanho é significativa. Note-se que um espalhador tal fraco pode ser medida por um aparelho de dispersão de luz dinâmica convencional. Nós demonstramos que a dinâmica microscópio de dispersão da luz permite-nos medir amostras tanto transparentes e turvos com a mesma configuração. Uma vez que o comprimento do percurso óptico nas amostras é curto, esta técnica pode ser aplicada a amostras de absorção de luz fortes, tais como suspensões de nanotubos de carbono 20. Além disso, devido à sua alta resolução espacial, esta técnica pode ser aplicada a células biológicas. Para a sua aplicação para a biologia, este método também pode ser combinada com outras técnicas de imagiologia, tais como imagiologia de fluorescência e Raman. Assim, acreditamos que a dinâmica microscópio de dispersão da luz é uma ferramenta poderosa para uma ampla gama de campos de pesquisa.

O tamanho das partículas é uma das propriedades mais fundamentais das soluções coloidais e poliméricas. Inúmeras técnicas são usadas para medir o tamanho das partículas. Tamanhos de partícula de 1,0 μm ou maiores podem ser medidos diretamente usando um microscópio óptico. Para partículas menores, técnicas alternativas, como difração a laser, microscopia eletrônica ou microscopia de força atômica, são usadas2,3. O espalhamento dinâmico de luz é uma técnica comumente usada para a medição de distribuições de tamanho de partícula em soluções4. Os resultados obtidos com esta técnica não são derivados de imagens das partículas, mas do tempo característico das flutuações na intensidade da luz espalhada. Essas flutuações se originam do movimento browniano, que é caracterizado por uma constante de difusão. A distribuição de tamanho é obtida a partir da distribuição das constantes de difusão usando a equação de Einstein-Stokes. Devido à sua simplicidade, o espalhamento dinâmico de luz é amplamente utilizado para a avaliação rotineira de soluções, como tintas e colóides alimentares.
O pré-tratamento é necessário para a maioria das técnicas usadas para a medição do tamanho das partículas de amostras de solução. No caso de microscopia eletrônica e microscopia de força atômica, a amostra deve ser analisada em condições de vácuo. Portanto, é difícil observar as amostras em suas formas nativas. Além disso, para difração de laser e espalhamento dinâmico de luz, apenas amostras diluídas que estão livres de espalhamento múltiplo e absorção de luz podem ser medidas. Para superar essa dificuldade, várias novas técnicas foram propostas para a medição do espalhamento dinâmico de luz a partir de soluções concentradas e não diluídas, como espectroscopia de correlação cruzada5,6, espalhamento dinâmico de luz de baixa coerência7,8, espectroscopia de ondas difusoras9,10 e microscopia dinâmica diferencial11,12.
Desenvolvemos um novo aparelho chamado microscópio dinâmico de dispersão de luz1. Este aparelho nos permite medir amostras turvas sem diluição por meio de um sistema óptico confocal no qual o espalhamento múltiplo é eliminado usando um orifício. No entanto, o procedimento de medição e análise de dados é um pouco mais complicado do que os dos instrumentos disponíveis comercialmente. Este vídeo explica o procedimento de medição e análise de dados em detalhes usando a análise do polímero responsivo à temperatura, poli(N-isopropilacrilamida), como exemplo.

<table><tbody><tr><td>N-isopropilacrilamida, 98%</td> <td>Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.</td><td>Tolueno I0401</td><td></td></tr><tr><td>, 99%</td> <td>Wako Pure Chemical Industries, Ltd.</td><td>201-01876</td><td></td></tr><tr><td>éter de petróleo, temperatura de destilação 30 ~ 60 &deg; C</td><td>Wako Pure Chemical Industries, Ltd.</td><td>169-22565</td><td></td></tr><tr><td>N,N,N',N'-tetrametiletilenodiamina, 99%</td> <td>Sigma</td><td>T9281</td><td></td></tr><tr><td>persulfato de amônio, 98%</td> <td>Sigma</td><td>248614</td><td></td></tr><tr><td>suspensão de látex de poliestireno, 1 wt%</td> <td>Duke Scientific Corporation</td><td>3500A</td><td></td></tr><tr><td>argônio</td><td>Koike Sanso Kogyo Co., Ltd.</td><td></td><td>pureza > 99,999 vol.%</td></tr> <tr><td>cavidade slide</td><td>Matsunami Glass Ind., Ltd.</td><td>83-0336</td><td></td></tr><tr><td>microscópio invertido</td><td>Nikon Instech Co., Ltd.</td><td>ECLIPSE Ti-U</td><td></td></tr><tr><td>Thermo Plate</td><td>Tokai Hit CO.,Ltd</td><td>TP-108R-C</td><td></td></tr><tr><td>Laser de estado sólido</td><td>coerente</td><td>OBIS 488LX</td><td></td></tr><tr><td>fotodiodo de avalanche</td><td>ALV-GmbH</td><td>ALV-High Q.E. Avalanche fotodiodo</td><td></td></tr><tr><td>correlacionador</td><td>ALV-GmbH</td><td>ALV-5000/EPP</td><td></td></tr></tbody></table>

medição do tamanho de partículas distribuição em turvas solutions pela dynamic dispersão de luz microscopia

Measurement of Particle Size Distribution in Turbid Solutions by Dynamic Light Scattering Microscopy

Um protocolo para medir a polidispersidade de soluções poliméricas concentradas usando espalhamento dinâmico de luz é descrito. O espalhamento dinâmico de luz é uma técnica usada para medir a distribuição de tamanho de soluções poliméricas ou partículas coloidais. Embora esta técnica seja amplamente utilizada para a avaliação de soluções poliméricas, é difícil medir o tamanho das partículas em soluções concentradas devido ao efeito de espalhamento múltiplo ou forte absorção de luz. Portanto, as soluções concentradas devem ser diluídas antes da medição. A implementação do componente óptico confocal em um microscópio dinâmico de espalhamento de luz1 ajuda a superar essa barreira. Usando esse sistema microscópico, os sistemas transparentes e turvos podem ser analisados sob a mesma configuração experimental sem diluição. Como exemplo representativo, foi realizada uma medição de distribuição de tamanho de uma solução de polímero responsiva à temperatura. Os tamanhos das cadeias poliméricas em uma solução aquosa eram de várias dezenas de nanômetros a uma temperatura abaixo da temperatura crítica mais baixa da solução (LCST). Em contraste, os tamanhos aumentaram para mais de 1,0 μm quando acima do LCST. Este resultado é consistente com a observação de que a solução ficou turva acima do LCST.

Funções tempo de correlação de intensidade da luz dispersa para uma suspensão de látex de poliestireno (raio de partícula: 50 nm) foram medidos em diferentes pontos focais, como mostrado na Figura 2 (a). Estas funções de correlação foram convertidos para as funções de distribuição do raio hidrodinâmico pela transformação inversa de Laplace (consulte a Figura 2 (b) e (c)). Utilizando o mesmo procedimento, as funções de correlação de tempo e funções de distribuição do raio hidrodinâmico da solução PNIPA foram obtidos a 25 ° C e 35 ° C, respectivamente. As Figuras 3 (a) e (b) mostram as funções de correlação de tempo da intensidade da luz dispersa e as funções de distribuição de tamanho correspondente da solução abaixo PNIPA (25 ° C) e acima (35 ° C) a TCIS. As funções de distribuição de tamanhos foram obtidos pela transformação inversa de Laplace seguido pelacorreção do heterodyne parcial. O raio hidrodinâmico médio abaixo da TCIS é de várias dezenas de nanómetros, o que é típico para soluções de polímero. Em contraste, o raio hidrodinâmico acima da TCIS é de cerca de 1,0 um. Este resultado é consistente com o facto que a solução é turva acima da TCIS. As linhas vermelhas e azuis na Figura 3 representam a distribuição do tamanho de soluções PNIPA obtidos imediatamente após 20 min e após a solução se tornar turva, respectivamente. A Figura 3 (b) indica claramente o crescimento da agregação. <img alt="figura 1" src="/files/ftp_upload/54885/54885fig1.jpg"> Figura 1. Esquema do microscópio de dispersão de luz dinâmica. Pinhole (PH), divisor de feixe (BS), polarizador (Pol) e fotodiodo avalanche (APD). <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/54885/54885fig1large.jpg" target="_blank">Por favor clique aqui para ver</a>uma versão maior desta figura. <img alt="Figura 2" src="/files/ftp_upload/54885/54885fig2.jpg"> Figura 2. Os resultados representativos de uma suspensão de látex de poliestireno. (A) funções de correlação temporal da intensidade da luz dispersa para a suspensão de látex de poliestireno. O raio nominal é de 50 nm, e a concentração é de 0,1% em peso. Dois conjuntos de dados foram obtidos a partir de diferentes pontos de dispersão. (B), (c) funções de distribuição de tamanho correspondente para a suspensão de látex de poliestireno, obtidos por transformação inversa de Laplace de (a). A linha vermelha corresponde à função de correlação de tempo cuja amplitude inicial é de cerca de 1,0, e a linha azul corresponde ao que com uma amplitude inicial que é de aproximadamente 0,2. O eixo horizontal foi calculado sem (b) e com (c), considerando o efeito de heterodyning parcial (PHD), quando A &lt;&lt; ; 1. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/54885/54885fig2large.jpg" target="_blank">Por favor, clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a> <img alt="Figura 3" src="/files/ftp_upload/54885/54885fig3.jpg"> Figura 3. Os resultados representativos para uma solução PNIPA. (A) funções de correlação temporal de intensidade de luz dispersa para a solução PNIPA. (B) funções de distribuição de tamanho correspondente para a solução PNIPA obtido pela transformação inversa de Laplace de (a). O eixo horizontal foi calculado considerando o efeito de heterodyning parcial para cada conjunto de dados. A linha preta representa os dados obtidos a 25 ° C. A linha vermelha representa os dados obtidos imediatamente após a solução se tornar turva (35 ° C). A linha azul representa os dados obtidos após uma medição de 20 min da linha vermelha./54885/54885fig3large.jpg "Target =" _ blank "&gt; Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Um protocolo para a medição directa da distribuição de tamanho de partículas em soluções concentradas usando microscopia de luz espalhamento dinâmico é apresentado.

Medição do Tamanho de Partículas Distribuição em turvas Solutions pela Dynamic dispersão de luz Microscopia

A protocol for measuring polydispersity of concentrated polymer solutions using dynamic light scattering is described. Dynamic light scattering is a ...

O objetivo geral deste experimento é demonstrar que o espalhamento dinâmico de luz e a microscopia confocal podem ser usados para medir a distribuição do tamanho das partículas em soluções turvas sem diluição. Esta é a configuração para o microscópio dinâmico de espalhamento de luz. Possui um laser de estado sólido capaz de operação de onda contínua de 30 miliwatts a 488 nanômetros.Há também um fotodiodo de avalanche, um autocorrelacionador conectado a um computador para medições. O microscópio invertido na configuração possui uma platina com regulador de temperatura. A caixa contém os elementos ópticos restantes necessários para o experimento.Este esquema fornece uma visão mais completa do layout da configuração. Depois de moldar o perfil do feixe, o feixe é introduzido no microscópio. A dispersão da luz é obtida com uma geometria de retrodifusão e guiada para um detector.Um espelho de lançamento permite que alguma luz refletida seja observada por meio de uma câmera CCD. As amostras para o experimento devem ser preparadas com um dia de antecedência. A preparação da amostra requer 20 mililitros de água desgaseificada e deionizada, bem como LIPA purificada.Além disso, requer pequenas quantidades de TMEDA e persulfato de amônio. As etapas de preparação também fazem uso de um banho de água gelada em um agitador, dois vasos de reação, papel alumínio e uma fonte de fluxo de gás argônio. Comece medindo 9,5 mililitros de água desgaseificada e deionizada em um recipiente de reação.Adicione o NIPA à água. Em seguida, mova o recipiente de reação para o banho de água gelada no agitador e adicione a haste de agitação. Use papel alumínio para cobrir o banho e o recipiente para proteger a reação da luz.Use uma ponta de pipeta conectada à fonte de argônio para providenciar um fluxo moderado de argônio na solução. Ligue o agitador para mexer suavemente a solução por 10 minutos. Em seguida, use uma micropipeta para medir 11,9 microlitros de TMEDA.Resumidamente, retire a folha para adicionar o TMEDA à solução e continue mexendo sob gás argônio por mais um minuto. Enquanto a amostra está sendo agitada, trabalhe com o segundo recipiente de reação. Coloque 4 miligramas de persulfato de amônio no recipiente.Em seguida, adicione 0,5 mililitros de água desgaseificada e deionizada. Quando o persulfato de amônio estiver dissolvido, adicione a solução à solução da amostra e continue agitando por 30 segundos sob fluxo de argônio. Após 30 segundos, remova o recipiente de reação do banho de gelo e do agitador.Na preparação para o armazenamento, cubra o recipiente com papel alumínio, leve a solução para uma geladeira para armazenamento a quatro graus Celsius durante a noite antes de usá-la. Depois de recuperar a solução de amostra, prepare-a para uso com o microscópio. Preparar duas lâminas de cavidade, duas tampas circulares de vidro e cola adequada, a fim de fazer uma amostra e uma lâmina de referência padrão.Para a lâmina de amostra, meça 60 microlitros da solução de amostra. Coloque a solução em uma das lâminas da cavidade. Cubra a solução com uma tampa circular, tomando cuidado para não prender bolhas de ar.Remova o excesso de solução com uma micropipeta e lenços umedecidos de laboratório. Em seguida, aplique cola no perímetro da tampa para selar a lâmina da solução. Em seguida, crie uma referência padrão.Para isso, use uma solução de látex de poliestireno a 0,1% em peso. Na segunda lâmina cavitária, adicione 60 microlitros da solução de látex de poliestireno, cubra-a com uma tampa de vidro e certifique-se de que nenhuma bolha fique presa. Depois de remover o excesso de solução, aplique cola para selar a solução na lâmina.Para ambas as lâminas, deixe a cola secar em temperatura ambiente. Neste ponto, leve a lâmina de referência para o microscópio invertido equipado com uma lente objetiva 10 vezes e coloque-a no microscópio stage. A lamínula deve estar voltada para baixo.Continue colocando um feixe damper na frente do detector. Em seguida, aplique o feixe de laser na amostra através da lente objetiva. Passe a trabalhar com a lente objetiva.Ajuste a altura da lente para definir o ponto focal. Visto com o CCD, à medida que a objetiva sobe de sua posição mais baixa, a imagem refletida focará primeiro na superfície da lamínula. Em seguida, ele se concentrará na interface entre a lamínula e a amostra.Ele se concentrará uma terceira vez na interface entre a amostra e o vidro da lâmina. Defina o ponto focal entre a interface da amostra de cobertura e a interface da lâmina da amostra. Atenue a luz espalhada reduzindo a potência do laser.Em seguida, remova o bloco de feixe para introduzir a luz espalhada no detector. Quando estiver pronto, inicie uma medição de correlação de tempo de 30 segundos através do computador de controle. Em seguida, ajuste o ponto focal do microscópio antes de repetir a medição.Use vários pontos focais para obter uma ampla faixa para a amplitude inicial da função de correlação de tempo. Quando dados suficientes forem coletados, coloque um feixe damper na frente do detector. No microscópio, remova a lâmina de referência padrão.Inicie o processo de medição da amostra com um estágio de microscópio vazio e ajuste a temperatura para 25 graus Celsius. Em seguida, coloque a lâmina de amostra preparada no palco com a tampa voltada para baixo. Ajuste a altura da lente objetiva para identificar a interface da amostra de capa.Ajuste-o ainda mais para encontrar a interface do slide de amostra. Para a medição, defina o ponto focal entre essas duas posições. Remova o feixe damper da frente do detector.No computador, execute uma medição de correlação de tempo de 30 segundos. Em seguida, defina a temperatura do palco para 35 graus Celsius. Como essa temperatura está acima da temperatura crítica mais baixa da solução, a solução passará de clara a turva.Execute outra medição da função de correlação de tempo. Aqui estão as funções de correlação de tempo para o padrão de suspensão de látex de poliestireno em dois pontos focais diferentes. A curva vermelha corresponde a uma função de correlação de tempo cuja amplitude inicial é aproximadamente um.A curva azul corresponde a uma amplitude inicial de cerca de 0,2. Esta é a distribuição de tamanho obtida pela transformada de Laplace inversa dos dados com uma amplitude inicial de 0,2. O cálculo leva em consideração o efeito do heteródino parcial.O raio nominal da partícula é de 50 nanômetros. Essas funções de correlação de tempo são para poli (NIPA) abaixo e acima da temperatura crítica mais baixa da solução. A curva preta corresponde a uma medição a 25 graus Celsius.A curva vermelha corresponde a uma medição a 35 graus Celsius e imediatamente após a solução tornou-se turva. A curva azul é para uma medição a 35 graus Celsius, 20 minutos após a solução se tornar turva. Aqui estão as distribuições de tamanho associadas a cada uma das condições de medição.Abaixo da temperatura crítica mais baixa da solução, o raio hidrodinâmico médio é de vários décimos de nanômetros. Acima da temperatura crítica, o tamanho é de cerca de 1 micrômetro. A mudança nas curvas com temperado e tempo sugere o crescimento da agregação.

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Research

JoVE Journal

Chemistry

Química

Source: Moore, M. D., et al. Alternative In Vitro Methods for the Determination of Viral Capsid Structural Integrity. J. Vis. Exp. (2017)The video demonstrates a protocol for monitoring the heat-induced aggregation of virus-like particles using dynamic light scattering (DLS). It begins with preparing a monodisperse suspension of purified particles. The sample is then loaded into a preheated DLS instrument. As the capsid proteins denature with heat, exposed hydrophobic regions cause particle...

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