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分子量

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SZ-100V2 纳米颗粒分析仪可用于测量蛋白质、淀粉、聚合物和树枝状大分子的分子量。该数据可通过动态光散射和静态光散射两种不同方法获取,具体方法如下文所述。

动态光散射

大分子扩散系数与其分子量之间存在著名的经验相关性,即 Mark-Houwink-Sakurada 方程。

其中:

  • D t 表示扩散系数
  • k 是一个经验常数
  • M 是分子量
  • α 是一个经验常数

参数 k 和 α 需通过聚合物/溶剂组合实验测定。这意味着必须明确指定聚合物种类、溶剂类型及测试温度。相关参数值可在文献资料中查阅。

该技术的缺点在于它依赖于经验常数和平均分子量的性质。其优点在于无需精确了解聚合物浓度,且速度非常快。

静态光散射

SZ-100V2 也可用于静态光散射模式,以测量蛋白质、小颗粒和聚合物的分子量。这些结果是通过测量多个样品浓度下单一角度(90°)的散射光创建的德拜图生成的。德拜图的截距用于确定分子量,斜率用于计算第二维里系数。

静态光散射实验中的分子量测定使用如下所示的瑞利方程:

其中:

  • K 为德拜常数
  • c 为样品浓度
  • R θ 是瑞利比
  • M w 为重均分子量
  • A2 是第二维里系数

 

德拜常数由 K=4π 2 n 2 (dn/dc) 2 /(λ 4 N A )给出,其中 n 为液体折射率,(dn/dc)为折射率增量,λ为真空中的光波长,N A 为阿伏伽德罗常数。在大多数情况下,这些值均与分子量无关。

上述瑞利方程中的极限条件值得特别注意。该方程仅在零角度极限下成立。对于较大高分子,通常需要使用多角度散射仪器并将结果外推至零角度。对于较小分子(Rg < 20 nm),则无需此步骤,可采用单角度数据。但这会引入随角度增加的系统误差。即,使用背角测量的系统误差约为直角散射(90º)结果的两倍。因此,SZ-100V2 选择在 90º角采集静态光散射数据。

该技术的缺点在于需要精心的样品制备且测量耗时较长。其优势则在于结果明确且不依赖于经验相关性。

下图展示了若干样品的德拜图示例。

利用德拜图测量分子量

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