Im Reinraum des Forschungslabors durchdringt ein mikroskopförmiges Instrument mit einem Laser als „Sonde“ Proteinlösungen, Nanopartikelsuspensionen und sogar Polymere, um auf dem Bildschirm Partikelgrößenverteilungskurven und Molekulargewichtsdaten zu zeichnen. Dies ist ein dynamisches, statisches Laser-Lichtstreuungsgerät, ein Analysegerät, das die Dynamische Lichtstreuung (DLS) und die Technik der statischen Lichtstreuung (SLS) verbindet, um mikroskopische Geheimnisse in den Bereichen Nanomaterialien, Biomoleküle und mehr zu lösen.
Der Kern eines kinematisch-statischen Laserstreuers liegt in den physikalischen Mechanismen der Wechselwirkung des Lasers mit der Substanz. Wenn ein einfarbiger Laser auf die Probe ausgestrahlt wird, erzeugen suspendierte Partikel oder Moleküle eine braune Bewegung durch Hitzebewegung, die zu zufälligen Schwankungen der Streulichtintensität führt. Das dynamische Lichtstreuungsmodul analysiert diese Schwankungsfrequenz durch die Eigenverwaltungsfunktion und berechnet den fluidmechanischen Radius und den Diffusionskoeffizienten von Partikeln präzise mit einem Teilchengrößendetektionsbereich von 0,3 bis 10 Mikron und einer Auflösung von bis zu 0,1 Nanometer.
Das statische Lichtstreumodul konzentriert sich auf die Winkelabhängigkeit der Streuungsintensität. Mit einem Multi-Winkel-Detektor-Array erfasst das Gerät Lichtintensitätsdaten für verschiedene Streuungswinkel, kombiniert mit Zimm-Grafiken oder Berry-Anpassungen, um gleichzeitig das Gewichtsmittelmolekulargewicht, den Rotationsradius und den 2D-Koeffizienten der Probe zu erfassen.
In der Biomedizin sind dynamische und statische Laserstreuer der „Goldstandard“ für die Qualitätskontrolle von Proteinen. Durch die Überwachung der Partikelgrößenveränderungen während der Lagerung von Antikörpern kann eine frühzeitige Warnung über die Tendenz zur Proteinaggregation erfolgen und die Stabilität des Bioprodukts gewährleistet werden. In der Gentherapieforschung wird das Gerät zur Charakterisierung der Partikelgrößenverteilung von adrenalin-assoziierten viralen (AAV)-Trägern verwendet, um die Optimierung des viralen Trägerprozesses zu unterstützen.
Im Bereich der Nanotechnologie verkörpert das Gerät das "Materialmikroskop". Von der porösen Strukturanalyse von metallorganischen Rahmenmaterialien (MOFs) über die Beurteilung der Größenhommenheit von Graphenquantenpunkten bis hin zur Stabilitätsüberwachung von kolloidalen Goldnanopartikeln bietet seine multiparametrische Analysefähigkeit eine intuitive Anleitung für das Design von Nanomaterialien.
Derzeit entwickeln sich dynamische statische Laserstrahler in intelligente, multimodale Richtung. Die Einführung von KI-Algorithmen hat die Effizienz der Datenauflösung erheblich verbessert und die Zeit für die Partikelgrößenanalyse um 80 % verkürzt, indem sie durch Deep-Learning die eigenrelevanten Funktionen optimieren. Besonders bemerkenswert sind die Durchbrüche in der Kopplungstechnik, bei der die Geräte in Kombination mit der Field Flow Separation (FFF) oder der Dimensional Blocking Chromatography (SEC) die Online-Trennung und Charakterisierung komplexer Proben ermöglichen und das Isolationsverhalten von Protein-Aggregaten in der Chromatografie-Säule durch das SEC-DLS-Kopplungssystem erfolgreich analysiert werden können.
Im Bereich der Vivo-Inspektion ist ein dynamischer Lichtstreuer mit Fiberoptiksonde auf dem Markt. Das Gerät bringt den Laser über flexible Fasern in das Innere des biologischen Gewebes und ermöglicht eine Echtzeitüberwachung von physiologischen Parametern wie der extrazellulären Matrixhärte und der Mikrozirkulation des Blutes, was neue Werkzeuge für die frühzeitige Diagnose von Tumoren bietet.