Dispersión de Luz dinámica (DLS)

Técnico Responsable

Javier Gutierrez Reguera       nanocaracterizacion.lti@uva.es

Tlf: 983.184097

Campus de Valladolid

Principios de la técnica

La dispersión de luz dinámica (DLS), a la que a veces se hace referencia como dispersión de luz cuasi elástica (QELS), es una técnica no invasiva y bien establecida para medir el tamaño y la distribución de tamaño de moléculas y partículas, típicamente en la región submicrométrica, y con la tecnología más reciente, inferiores a 1 nm.

Las aplicaciones típicas de la dispersión de luz dinámica son la caracterización de partículas, emulsiones o moléculas que se han dispersado o disuelto en un líquido. El movimiento Browniano de las partículas o moléculas en suspensión hace que la luz láser se disperse en diferentes intensidades. Del análisis de estas fluctuaciones de intensidad se obtiene la velocidad del movimiento browniano y por lo tanto el tamaño de partícula utilizando la relación de Stokes-Einstein.

La tecnología de dispersión de luz dinámica ofrece los siguientes beneficios:Análisis de tamaño de partícula exacto, confiable y repetible en uno o dos minutos.

• Análisis de tamaño de partícula excato, confiable y repetible en uno o dos minutos.

• El tamaño de media solo requiere del conocimiento del a viscosidad del líquido.

• Las muestras turbias simples, sin preparación, de alta concentración, pueden medirse directamente.

• Medición de tamaños de 10 um a 1 nm.

• Medición de tamaño de moléculas desde MW a 1000 Da.

• Requisito de volumen bajo (hasta 3 µl).

• Sistemas de proceso en línea disponibles para el control de la fabricación de nanopartículas.

• Cumplimiento de las normas regulatorias ISO 13321, ISO 22412, 21 CFR Parte 11.

El potencial zeta es una medida de la magnitud de la repulsión o atracción electrostática (o de carga) entre las partículas, y es uno de los parámetros fundamentales que se sabe que afectan la estabilidad. Su medición aporta información detallada de las causas de la dispersión, agregación o floculación, y se puede aplicar para mejorar la formulación de dispersiones, emulsiones y suspensiones.

La velocidad de la introducción de nuevas formulaciones es la clave para el éxito del producto. La medición del potencial zeta es una de las formas de acortar las pruebas de estabilidad mediante la disminución del número de formulaciones candidatas, con el fin de reducir el tiempo y los costos de las pruebas, así como mejorar la vida útil.

En el tratamiento del agua, el monitoreo de la dosificación con mediciones de potencial zeta puede reducir los costos asociados al uso de los aditivos químicos mediante la optimización del control de la dosificación en tiempo real.

La medición del potencial zeta tiene importantes aplicaciones en una amplia gama de industrias; por ejemplo: cerámica, productos farmacéuticos, medicina, procesamiento de minerales, electrónica y tratamiento del agua.

Aplicaciones

Ámbito académico

El Zetasizer Pro es una herramienta analítica esencial para muchos laboratorios académicos a nivel mundial, que se utiliza en todas las aplicaciones donde se requiere el análisis del tamaño molecular o de partícula y el potencial zeta.

Biociencia

Las variaciones en la concentración molecular, la temperatura externa, el nivel de agitación y el tiempo afectan la estabilidad de las moléculas biológicas. Las inestabilidades tienen como resultado, principalmente, la desnaturalización y la agregación de la molécula mediante las cuales puede perder su función biológica, producir una respuesta inmunitaria y, por consiguiente, limitar su viabilidad terapéutica. Por lo tanto, es necesario monitorear los factores que afectan la eficacia terapéutica y la inmunogenicidad durante el desarrollo del proyecto, especialmente en las primeras etapas, para eliminar el riesgo de la molécula biológica del fármaco y limitar las fallas en las etapas tardías. El equipo proporciona datos de indicación de estabilidad de alta calidad de las moléculas biológicas del fármaco en un período corto, lo que permite que esta medición se implemente durante el desarrollo del proyecto.  

Alimentos y bebidas

Los sistemas Zetasizer se utilizan para analizar el tamaño y el potencial zeta de las partículas, con el fin de mejorar la apariencia y el sabor de los alimentos, las bebidas y los saborizantes; también para optimizar la estabilidad de la dispersión y emulsión, a fin de extender la vida útil del producto y mejorar su rendimiento

Nanomateriales

Las mediciones de la distribución del tamaño, las propiedades de dispersión, la estabilidad y la tendencia a sumar elementos adicionales de las nanopartículas en el Zetasizer son cruciales para el diseño de nuevos nanomateriales. La extensa área superficial de dichos materiales puede dar

lugar a nuevas propiedades físicas y químicas, como el aumento de la actividad catalítica, una mejor solubilidad o un comportamiento óptico o toxicológico imprevisto

Pinturas, tintes y recubrimientos

Las formulaciones de pintura, tintas y revestimientos deben ser estables para mantenerlas en un estado óptimo a través del tiempo sin cambios ni elementos adicionales. El tamaño y el potencial zeta de las partículas, medidos por los instrumentos de Zetasizer, desempeñan funciones importantes en la determinación de las propiedades de un producto, como la dispersabilidad, el color, la resistencia, el acabado, la durabilidad y la vida útil.

Productos farmacéuticos

El tamaño y potencial zeta correctos de las partículas pueden ayudar a asegurar la producción de un tratamiento efectivo, proporcionado de forma segura. Los sistemas Zetasizer se utilizan para caracterizar la estabilidad y la calidad de las dispersiones, emulsiones y cremas, lo que reduce el tiempo de formulación y acelera los nuevos productos al mercado.

Equipo

Zetasizer Advance Pro Red Label.

Zetasizer Advance Pro Red Label (características clave)

- Dispersión de Luz Dinámica (DLS), para la medida de tamaño molecular y de partícula de 0.3 nm a 10 um.

- Dispersión de Luz Electroforética (ELS), para la medida del potencial zeta de partículas y moléculas, indicando la estabilidad de la muestra y/o la propensión a agregar.

- Óptica de Retrodispersión No Invasiva (NIBS) , para medidas versátiles y de alta sensibilidad, de tamaño de partículas y moléculas.

- Sistema M3-PALS con modo de corriente constante para medida de potencial Z y movilidad electroforética.

- Paquete de software ZS Xplorer para la configuración de métodos simples y flexibles y para el análisis de los datos.

- Correlación Adaptativa para medidas de tamaño más rápidas, reproducibles con menos preparación de la muestra.

- Sistema de calidad de datos "Deep Learning" para la evaluación de problemas de calidad de los datos, con consejos claros de cómo mejorarlos.

- Rueda de filtros ópticos con filtro de fluorescencia para permitir la medida de muestras fluorescentes sin perjudicar la sensitividad del sistema. Incluye además filtros de polarización (horizontales o verticales) para medidas de tipo DDLS (Depolarized Dynamic Light Scattering).

NOTA: Actualizable a modelo superior Zetasizer Ultra Red Label

Especificaciones Técnicas

Tamaño de partícula/molecular

Principio de medida:

- Dispersión de luz dinámica (Retrodispersión de luz no invasiva - NIBS-None-Invasive Back Scatter) y Dispersión de luz dinámica DLS

- Ángulos de medida: 173° y 13° (1)

- Rango de medida: 0,3 nm - 10 μm (diámetro) (2)

- Volumen mínimo de muestra: 12 μL

- Rango de concentración:

. Concentración mínima de muestra (Nivel "Red"): 0,1 mg/mL de una proteína de 15kDa

. Concentración máxima de muestra: 40 % w/v (3)

Peso Molecular

- Principio de medida: Static Light Scattering with Debye Plot-SLS

- Rango de peso molecular: 980 Da – 20 MDa

- Precisión: típico +/-10%

Potencial zeta

- Principio de medida: Mixed-Mode Measurement phase analysis light scattering (M3-PALS)

- Sistema de Modo de Corriente Constante para medida de potencial Z y movilidad electroforética.

- Rango de tamaño para medida de potencial Z: 3,8 nm – 100 μm

- Volumen mínimo de muestra: 20 μL (4)

- Rango de concentración: 1 mg/ml (5) al 40 % w/v (6)

- Rango de conductividad de la muestra: Máximo: 260 mS/cm

- Precisión: ± 10 % Sistema

- Detector: Fotodiodo de avalancha

- Láser:

. He-Ne de 633 nm y 10mW de potencia máxima (Blue Label)

- Rango de control de temperatura: 0 °C - 120 °C