Medição do tamanho da partícula e da distribuição do tamanho da vitamina B1 usando o Nanoptic 90 Plus

A vitamina B1 (VB1), também conhecida como tiamina, tem um peso molecular de 337,3 Da e é facilmente solúvel em água. É a primeira vitamina a ser encontrada com a capacidade de manter o metabolismo do açúcar e a condução nervosa do corpo humano.

Devido ao volume molecular bastante pequeno e ao baixo peso molecular, o efeito de dispersão da VB1 é muito fraco. Para medir o tamanho das partículas de moléculas tão pequenas, é necessária a excelente sensibilidade de um sistema óptico de dispersão dinâmica de luz.

Aqui, o Nanoptic 90 Plus (analisador de tamanho de nanopartículas) da Bettersize Instruments Ltd. será usado para analisar o tamanho da partícula e a distribuição do tamanho da molécula de vitamina B1. Conforme mostrado na Tabela 1, foram preparadas soluções de VB1 em várias concentrações.

A temperatura de medição foi definida como 25 ± 0,1 °C pelo sistema de controle de temperatura integrado. A água foi usada como dispersante com uma viscosidade de 0,88 cp a 25 °C e um índice de refração de 1,33. Como as partículas são muito pequenas e o efeito de dispersão é extremamente fraco, a presença de impurezas (por exemplo, poeira) pode ter um efeito significativo nos resultados do teste. Portanto, a amostra precisa ser pré-purificada e um filtro PES de 220 nm foi usado para a filtragem da amostra. Além disso, a quantidade de amostra testada foi de cerca de 1,5 mL. A duração do equilíbrio de temperatura foi definida como 120s para cada amostra, e cada amostra foi medida pelo menos três vezes para que pudéssemos verificar a repetibilidade e, portanto, o desvio padrão relativo dos resultados.

Figura 1. Funções de correlação da solução de VB1 em várias concentrações

As funções de correlação das amostras de VB1 em várias concentrações foram calculadas e obtidas a partir dos sinais dispersos originais pelo Nanoptic 90 Plus.

Devido ao rápido movimento browniano das moléculas pequenas, as taxas de decaimento das funções de correlação foram muito rápidas, e as funções de correlação atingiram a linha de base em 10 μs, conforme mostrado na Figura 1.

Para todas as amostras preparadas, os interceptos das funções de correlação foram distribuídos entre 0,55 e 0,65, o que ilustrou boas relações sinal-ruído. A boa repetibilidade das funções de correlação sugeriu sensibilidade e estabilidade muito altas do sistema óptico Nanoptic 90 Plus.

Figura 2. As distribuições de tamanho de partícula do VB1 em várias concentrações

Os resultados de várias medições são mostrados na Tabela 2. O Nanoptic 90 Plus forneceu resultados de repetibilidade muito bons de VB1 em várias concentrações em termos de tamanho médio de partícula Z e PD.I. Os tamanhos de partícula medidos foram inferiores a 1,0 nm para todas as concentrações, e o tamanho de partícula diminuiu ligeiramente com a concentração. Qual é o motivo da diminuição do tamanho da partícula com a concentração da solução de VB1? A resposta é que a viscosidade da solução de VB1 aumenta quando há um aumento na concentração. O tamanho de partícula medido diminui à medida que as moléculas de VB1 com maior viscosidade se difundem mais lentamente e realizam um movimento browniano mais lento.

Tabela 2. Tamanhos de partícula e coeficientes de distribuição de VB1 em diferentes concentrações

Para concluir, como pode ser visto nos resultados experimentais, o sistema Nanoptic 90 Plus fornece resultados de tamanho de partícula altamente confiáveis e repetíveis, mesmo para partículas subnano de até 0,5 nm com efeito de dispersão muito fraco, pois equipa um laser de estado sólido de 50 mW, um detector APD de alta sensibilidade, um sistema de detecção de fibra de modo único e um sistema correlacionador multimodo de velocidade ultra-alta. O Nanoptic 90 Plus, com uma sensibilidade sem precedentes e uma faixa de medição de limite inferior para partículas muito pequenas, provou ser um poderoso analisador de tamanho de partículas usando a técnica de dispersão dinâmica de luz.