Nanoptic 90 Plusを用いたビタミンB1の粒子径と粒度分布の測定

ビタミンB1（VB1）はチアミンとしても知られ、分子量337.3 Daで水に溶けやすい。人体の糖代謝と神経伝導を維持する機能を持つことが発見された最初のビタミンである。

分子容積が非常に小さく、分子量が低いため、VB1の散乱効果は非常に弱い。このような低分子の粒子径を測定するには、動的光散乱光学系の優れた感度が必要である。

ここでは、Bettersize Instruments Ltd.のNanoptic 90 Plus（ナノ粒子径分析装置）を用いて、ビタミンB1分子の粒子径と粒度分布を分析する。表1に示すように、様々な濃度のVB1溶液を調製した。

測定温度は、内蔵の温度制御システムにより25±0.1℃とした。分散媒には、25℃における粘度が0.88cp、屈折率が1.33の水を用いた。粒子は非常に小さく、散乱効果は極めて弱いため、不純物（ほこりなど）の存在は試験結果に大きな影響を与える可能性がある。そのため、サンプルは事前に精製する必要があり、サンプルのろ過には220nmのPESフィルターを使用した。また、試験した試料の量は約1.5mLであった。各試料の温度平衡時間は120秒とし、各試料を少なくとも3回測定することで、再現性、ひいては結果の相対標準偏差を確認した。

図1.様々な濃度のVB1溶液の相関関数

様々な濃度のVB1サンプルの相関関数は、Nanoptic 90 Plusによって元の散乱信号から計算され、得られた。

低分子のブラウン運動が速いため、相関関数の減衰速度は非常に速く、図1に示すように相関関数は10μs以内にベースラインに達した。

調製したすべてのサンプルについて、相関関数の切片は0.55-0.65の間に分布し、良好なシグナル・ノイズ比を示した。相関関数の良好な再現性は、Nanoptic 90 Plus光学システムの非常に高い感度と安定性を示唆した。

図2.様々な濃度におけるVB1の粒度分布

複数の測定結果を表2に示す。測定された粒子径はすべての濃度で1.0 nm未満であり、粒子径は濃度とともにわずかに減少しました。VB1溶液の濃度によって粒子径が小さくなる理由は何でしょうか？答えは、濃度が高くなるとVB1溶液の粘度が高くなるからです。粘度の高いVB1分子は拡散速度が遅く、ブラウン運動も遅いため、測定された粒子径は小さくなります。

表2.異なる濃度におけるVB1の粒子径と分配係数

結論として、実験結果からわかるように、Nanoptic 90 Plusシステムは、50mW固体レーザー、高感度APD検出器、シングルモードファイバー検出システム、超高速マルチモード相関器システムを装備しているため、散乱効果が非常に弱い0.5nmまでのサブナノ粒子であっても、信頼性と再現性の高い粒子径測定結果を提供します。ナノプティック90プラスは、これまでにない感度と極小粒子に対する下限測定範囲を備えており、動的光散乱法を用いた強力な粒度分布測定装置であることが実証されています。