قياس حجم الجسيمات وتوزيع حجم فيتامين B1 باستخدام جهاز Nanoptic 90 Plus
2020-08-03Application Briefs
يبلغ الوزن الجزيئي لفيتامين B1 (VB1)، المعروف أيضًا باسم الثيامين، 337.3 دا ويسهل ذوبانه في الماء. وهو أول فيتامين اكتُشف له القدرة على الحفاظ على عملية التمثيل الغذائي للسكر في جسم الإنسان والتوصيل العصبي.
نظرًا للحجم الجزيئي الصغير جدًا والوزن الجزيئي المنخفض، فإن تأثير التشتت لفيتامين VB1 ضعيف جدًا. ولقياس حجم جزيئات هذه الجزيئات الصغيرة، يلزم وجود حساسية ممتازة لنظام بصري ديناميكي لتشتت الضوء.
سيُستخدم هنا جهاز Nanoptic 90 Plus (محلل حجم الجسيمات النانوية) من شركة Bettersize Instruments Ltd. لتحليل حجم الجسيمات وتوزيع حجم جزيء فيتامين B1. كما هو موضح في الجدول 1، تم تحضير محاليل VB1 بتركيزات مختلفة.
تم ضبط درجة حرارة القياس على 25 ± 0.1 درجة مئوية بواسطة نظام التحكم في درجة الحرارة المدمج. استُخدم الماء كمادة مشتتة بلزوجة 0.88 سنتيمتر مكعب عند درجة حرارة 25 درجة مئوية ومعامل انكسار 1.33. نظرًا لأن الجسيمات صغيرة جدًا وتأثير التشتت ضعيف للغاية، فإن وجود الشوائب (مثل الغبار) يمكن أن يكون له تأثير كبير على نتائج الاختبار. لذلك، يجب تنقية العينة مسبقًا وتم استخدام مرشح PES 220 نانومتر لترشيح العينة. بالإضافة إلى ذلك، كانت كمية العينة المختبرة حوالي 1.5 مل. تم ضبط مدة توازن درجة الحرارة على 120 ثانية لكل عينة، وتم قياس كل عينة ثلاث مرات على الأقل حتى نتمكن من التأكد من قابلية التكرار ومن ثم الانحراف المعياري النسبي للنتائج.
الشكل 1. دوال الارتباط لمحلول VB1 بتركيزات مختلفة
حُسبت دوال الارتباط لعينات VB1 بتركيزات مختلفة وتم الحصول عليها من الإشارات الأصلية المبعثرة بواسطة جهاز Nanoptic 90 Plus.
نظرًا للحركة البراونية السريعة للجزيئات الصغيرة، كانت معدلات اضمحلال دوال الارتباط سريعة جدًا، ووصلت دوال الارتباط إلى خط الأساس في غضون 10 ميكروثانية، كما هو موضح في الشكل 1.
بالنسبة لجميع العينات المحضّرة، توزعت تقاطعات دوال الارتباط بين 0.55-0.65، وهو ما يوضح نسبًا جيدة بين الإشارة والضوضاء. تشير قابلية التكرار الجيدة لدوال الارتباط إلى حساسية عالية جدًا وثبات النظام البصري Nanoptic 90 Plus.
الشكل 2. توزيعات حجم الجسيمات ل VB1 بتركيزات مختلفة
وترد نتائج القياسات المتعددة في الجدول 2. قدم جهاز Nanoptic 90 Plus نتائج تكرار جيدة جدًا ل VB1 بتركيزات مختلفة من حيث متوسط حجم الجسيمات Z- متوسط حجم الجسيمات و PDI. كانت أحجام الجسيمات المقاسة أقل من 1.0 نانومتر لجميع التركيزات، وانخفض حجم الجسيمات قليلًا مع التركيز. ما سبب انخفاض حجم الجسيمات مع تركيز محلول VB1؟ الإجابة هي أن لزوجة محلول VB1 تزداد مع زيادة التركيز. يتناقص حجم الجسيمات المقاسة لأن جزيئات VB1 ذات اللزوجة الأعلى تنتشر بشكل أبطأ وتقوم بحركة براونية أبطأ.
الجدول 2. أحجام الجسيمات ومعاملات توزيع VB1 بتركيزات مختلفة
وختامًا، كما يتضح من النتائج التجريبية، يوفر نظام Nanoptic 90 Plus نتائج موثوقة للغاية وقابلة للتكرار لحجم الجسيمات حتى للجسيمات دون النانو حتى 0.5 نانومتر مع تأثير تشتت ضعيف جدًا حيث إنه مزود بليزر الحالة الصلبة بقوة 50 ميجاوات وكاشف APD عالي الحساسية ونظام كشف الألياف أحادية الوضع ونظام ارتباط متعدد الأوضاع فائق السرعة. وبالتالي أثبت جهاز Nanoptic 90 Plus الذي يتميز بحساسية غير مسبوقة ونطاق قياس الحد الأدنى للجسيمات الصغيرة جدًا أنه محلل قوي لحجم الجسيمات باستخدام تقنية تشتت الضوء الديناميكي.
