L' analyseur de nanoparticules SZ-100V2 permet de mesurer le poids moléculaire des protéines, des amidons, des polymères et des dendrimères. Ces données peuvent être obtenues par deux méthodes : la diffusion dynamique de la lumière et la diffusion statique de la lumière. Ces méthodes sont décrites ci-dessous.
Il existe une corrélation empirique bien connue entre le coefficient de diffusion d'une macromolécule et son poids moléculaire, connue sous le nom d'équation de Mark-Houwink-Sakurada.
où :
Les valeurs de k et α sont déterminées empiriquement pour les couples polymère/solvant. Elles doivent donc être spécifiées pour le polymère, le solvant et la température. Ces valeurs sont disponibles dans la littérature.
L'inconvénient de cette technique est qu'elle repose sur des constantes empiriques et sur la nature de la masse moléculaire moyenne. Son avantage réside dans le fait qu'elle n'exige pas une connaissance précise de la concentration en polymère et qu'elle est très rapide.
Le SZ-100V2 peut également être utilisé en mode de diffusion statique de la lumière pour mesurer la masse moléculaire des protéines, des petites particules et des polymères. Ces résultats sont générés à l'aide d'un diagramme de Debye, créé en mesurant la lumière diffusée sous un angle unique (90°) à différentes concentrations d'échantillon. L'ordonnée à l'origine du diagramme de Debye permet de déterminer la masse moléculaire et la pente permet de calculer le second coefficient du viriel.
Le poids moléculaire issu d'expériences de diffusion statique de la lumière utilise l'équation de Rayleigh donnée ci-dessous :
où :
La constante de Debye est donnée par K = 4π 2 n 2 (dn/dc) 2 /(λ 4 N A) où n est l'indice de réfraction du liquide, (dn/dc) l'incrément de l'indice de réfraction, λ la longueur d'onde de la lumière dans le vide et NA le nombre d'Avagadro. Dans la plupart des cas, toutes ces valeurs sont indépendantes de la masse moléculaire.
La limite donnée par l'équation de Rayleigh ci-dessus mérite une attention particulière. Cette équation ne fonctionne qu'à la limite d'un angle nul. Pour les macromolécules de plus grande taille, il est conseillé d'utiliser un instrument de diffusion multi-angles et d'extrapoler le résultat à un angle nul. Pour les molécules plus petites (Rg < 20 nm), cela n'est pas nécessaire et les données à un seul angle peuvent être utilisées. Cependant, cela introduit une erreur systématique qui augmente avec l'angle utilisé. En effet, les résultats de mesure utilisant l'angle arrière présentent une erreur systématique environ deux fois supérieure à ceux obtenus par diffusion à angle droit (90°). C'est pourquoi le SZ-100V2 collecte des données de diffusion de la lumière statique à 90°.
Les inconvénients de cette technique sont qu’elle nécessite une préparation d’échantillon soigneuse et que la mesure est chronophage. Les avantages de cette technique sont que les résultats sont bien définis et ne reposent pas sur des corrélations empiriques.
Un exemple de diagrammes de Debye pour plusieurs échantillons est présenté dans la figure ci-dessous.
Diagrammes de Debye pour mesurer le poids moléculaire
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