Dynamische Laserstreuer(DLS) ist ein hochpräzises Analysegerät, das auf der Technologie der dynamischen Lichtstreuung basiert, und seine Anwendungsbereiche sind breit und vertieft und umfassen verschiedene Disziplinbereiche wie Biomedizin, Materialwissenschaften, Lebensmittelindustrie, Umweltüberwachung und Chemietechnik. Hier sind spezifische Anwendungsszenarien und Kernwertenalysen:

1. Biomedizinischer Bereich: Analyse des dynamischen Verhaltens von Biomolekülen

Protein Aggregation und Stabilitätsstudien:

Durch die Messung der Teilchengrößenverteilung von Proteinmolekülen kann DLS den Zustand der Aggregation von Proteinen unter verschiedenen Bedingungen wie Temperatur, pH, Ionenstärke in Echtzeit überwachen. Beispielsweise kann DLS bei der Entwicklung von Antikörpern schnell Formeln auswählen, die eine Ansammlung vermeiden, um die Stabilität und Wirksamkeit des Arzneimittels zu gewährleisten.

Ein Team hat mit DLS festgestellt, dass ein Antikörper bei pH 6,5 die engste Partikelgrößenverteilung (PDI < 0,1) hatte, was signifikant besser als bei pH 7,4 war, was die Lagerbedingungen des Medikaments optimierte.

Nukleensäure- und virusähnliche Partikelanalyse:

DLS kann die Partikelgröße und Dispersivität von Nukleinsäuren (wie siRNA, mRNA) erkennen und ihre Liefereffizienz bewerten; Gleichzeitig werden präzise Messungen der Partikelgröße von Virusartigen Partikeln (VLP) durchgeführt, die wichtige Daten für die Entwicklung von Impfstoffen liefern.

Datenunterstützung: Der Nachweisbereich des DLS (0,3 nm-10 μm) deckt die meisten Biomoleküle ab (z. B. Proteine: 3-100 nm; Viren: 20-200 nm).

Materialwissenschaft: Optimierung der Eigenschaften von Nanomaterialien

Charakterisierung der Nanopartikel:

DLS ist ein zentrales Werkzeug für die Forschung und Entwicklung von Nanomaterialien, das den Flüssigkeitsmechanischen Durchmesser (Dh) und den Polydispersionsindex (PDI) von Nanopartikeln messen und ihre Dispersion und Stabilität bewerten kann. Beispielsweise kann DLS bei der Entwicklung von Nanokatalysatoren Partikel mit homogenen Partikelgrößen (PDI < 0,2) filtern, um die katalytische Effizienz zu verbessern.

Technischer Vorteil: Die schnelle Messgeschwindigkeit des DLS (1-5 Minuten auf einmal) eignet sich für die hohe Durchflusssicherung (z. B. 96-Loch-Plattenprüfung).

Polymerforschung:

DLS analysiert die Molekulargewichtsverteilung und die Branchchemie von Polymeren und ermöglicht in Kombination mit der Gelpenetrationschromatografie (GPC) die synchrone Messung von "Molekulargewicht-Partikelgröße". Beispielsweise bei der Synthese von Polymilchsäure (PLA) überwacht DLS Veränderungen im Molekulargewicht während des Polymerisationsprozesses und leitet die Prozessoptimierung.

Typische Parameter: Der Molekulargewichtsmessbereich von DLS beträgt 1 x 10³-2 x 107 Da und deckt die meisten Polymermaterialien ab.

3. Lebensmittelindustrie: Sicherung der Produktqualität und Sicherheit

Emulsion- und Colloidsystemanalyse:

DLS kann die Größe und Verteilung von Fettkörperchen in Milchprodukten erkennen und die Qualität und Stabilität der Milch bewerten. Gleichzeitig wird die Partikelgröße der Fruchtfleischpartikel im Saft überwacht, um den Geschmack und das Aussehen des Produkts zu kontrollieren.

Ein Milchunternehmen hat mit DLS festgestellt, dass die durchschnittliche Partikelgröße der Milchfettkugeln nach Homogenisierung von 3 μm auf 0,5 μm sank, was die Stabilität des Produkts erheblich verbesserte.

Lebensmittelzusatzstoffe Charakteristik:

DLS analysiert die Partikelgröße und Dispersion von Lebensmittelzusatzstoffen wie Nanocellulose und Liposomen, um deren Funktionalität und Sicherheit zu gewährleisten. Beispielsweise bei der Entwicklung von Nano-Verpackungsmaterialien kann DLS die gleichmäßige Streuung von Nanopartikeln verifizieren, um eine durch die Reunion verursachte Leistungsabnahme zu vermeiden.

Umweltüberwachung: Nachverfolgung des Verhaltens von Nano-Schadstoffen

Untersuchung der Verschmutzung durch Nanopartikel:

DLS überwacht die Partikelgrößenveränderungen von Nano-Schadstoffen (wie TiO₂, AgNPs) in Wasserkörpern und beurteilt ihre Umweltrisiken. Zum Beispiel fanden die Studien heraus, dass AgNPs sich allmählich unter Licht sammeln (die Partikelgröße von 20 nm auf 200 nm erhöht), was zu einer verringerten Toxizität führt, und DLS liefert wichtige Daten zur Unterstützung dieser Schlussfolgerung.

Technische Eigenschaften: DLS ermöglicht die Messung von Partikeln im Lösungszustand und behält ihren ursprünglichen Zustand bei, wobei die Daten umweltgerechter sind.

Chemietechnik: Optimierung von Reaktionsprozessen und Produkten

Polymerisationsreaktionsdynamik:

DLS überwacht in Echtzeit die Veränderungen der Partikelgröße in der Aggregationsreaktion und enthüllt den Reaktionsmechanismus. Beispielsweise bei der Mikroemulsionspolymerisierung kann DLS den Prozess beobachten, bei dem Partikel allmählich von der Nanonebene (50 nm) auf die Mikronenebene (2 μm) wachsen, was eine Grundlage für die Reaktionskontrolle bietet.

Erweiterung: Einige DLS-Instrumente unterstützen Temperaturneigungsexperimente, um das Phasenveränderungsverhalten von Partikeln bei verschiedenen Temperaturen zu untersuchen.

Analyse des Kristallwachstums und der Niederlage:

DLS misst die Partikelgrößenverteilung von Kristallen oder sedimentierten Partikeln und optimiert den Kristallisationsprozess. Beispielsweise kann DLS während des Kristallisierungsprozesses des Arzneimittels Kristalle mit homogenen Partikelgrößen (Dv50 = 10 μm) filtern, um die Löslichkeit und die Bioverfügbarkeit des Arzneimittels zu verbessern.