Medición del tamaño de las partículas y de la distribución del tamaño de la vitamina B1 con el Nanoptic 90 Plus

La vitamina B1 (VB1), también conocida como tiamina, tiene un peso molecular de 337,3 Da y es fácilmente soluble en agua. Es la primera vitamina a la que se le ha encontrado la capacidad de mantener el metabolismo del azúcar y la conducción nerviosa del cuerpo humano.

Debido a su volumen molecular bastante pequeño y a su bajo peso molecular, el efecto de dispersión de la VB1 es muy débil. Para medir el tamaño de partícula de moléculas tan pequeñas, se requiere la excelente sensibilidad de un sistema óptico dinámico de dispersión de luz.

Aquí se utilizará el Nanoptic 90 Plus (analizador de tamaño de nanopartículas) de Bettersize Instruments Ltd. para analizar el tamaño de partícula y la distribución de tamaño de la molécula de vitamina B1. Como se muestra en la Tabla 1, se prepararon soluciones de VB1 a distintas concentraciones.

La temperatura de medición se fijó en 25 ± 0,1 °C mediante el sistema de control de temperatura incorporado. Se utilizó agua como dispersante con una viscosidad de 0,88 cp a 25 °C y un índice de refracción de 1,33. Dado que las partículas son bastante pequeñas y el efecto de dispersión es extremadamente débil, la presencia de impurezas (por ejemplo, polvo) puede tener un efecto significativo en los resultados del ensayo. Por lo tanto, la muestra debe purificarse previamente y se utilizó un filtro PES de 220 nm para la filtración de la muestra. Además, la cantidad de muestra analizada fue de aproximadamente 1,5 mL. La duración del equilibrio térmico se fijó en 120 s para cada muestra, y cada muestra se midió al menos tres veces para poder determinar la repetibilidad y, por tanto, la desviación típica relativa de los resultados.

Figura 1. Funciones de correlación de VB1 Funciones de correlación de la solución de VB1 a distintas concentraciones

Las funciones de correlación de las muestras de VB1 a distintas concentraciones se calcularon y obtuvieron a partir de las señales dispersas originales mediante el Nanoptic 90 Plus.

Debido al rápido movimiento browniano de las moléculas pequeñas, las tasas de decaimiento de las funciones de correlación fueron muy rápidas, y las funciones de correlación alcanzaron la línea de base en 10 μs, como se muestra en la figura 1.

Para todas las muestras preparadas, los interceptos de las funciones de correlación se distribuyeron entre 0,55-0,65, lo que ilustra una buena relación señal-ruido. La buena repetibilidad de las funciones de correlación sugería una sensibilidad y estabilidad muy altas del sistema óptico Nanoptic 90 Plus.

Figura 2. Distribuciones granulométricas de VB1 a distintas concentraciones

Los resultados de las mediciones múltiples se muestran en la Tabla 2. El Nanoptic 90 Plus proporcionó muy buenos resultados de repetibilidad de VB1 a varias concentraciones en términos del tamaño medio de partícula Z y la PD.I. Los tamaños de partícula medidos fueron inferiores a 1,0 nm para todas las concentraciones, y el tamaño de partícula disminuyó ligeramente con la concentración. ¿A qué se debe la disminución del tamaño de las partículas con la concentración de la solución de VB1? La respuesta es que la viscosidad de la solución de VB1 aumenta cuando aumenta la concentración. El tamaño de partícula medido disminuye a medida que las moléculas de VB1 con mayor viscosidad se difunden más lentamente y realizan un movimiento browniano más lento.

Tabla 2. Tamaño de las partículas y coeficientes de distribución de VB1 a diferentes concentraciones

Para concluir, como puede verse en los resultados experimentales, el sistema Nanoptic 90 Plus proporciona resultados de tamaño de partícula altamente fiables y repetibles incluso para partículas subnano de hasta 0,5 nm con un efecto de dispersión muy débil, ya que equipa un láser de estado sólido de 50 mW, un detector APD de alta sensibilidad, un sistema de detección de fibra monomodo y un sistema correlacionador multimodo de ultra alta velocidad. De este modo, el Nanoptic 90 Plus, con una sensibilidad sin precedentes y un rango de medición del límite inferior para partículas muy pequeñas, ha demostrado ser un potente analizador del tamaño de las partículas mediante la técnica de dispersión dinámica de la luz.