Search

Statický vícenásobný rozptyl světla (SMLS) pro přímou charakterizaci kapalných disperzí v jejich nativním stavu

Statický vícenásobný rozptyl světla (SMLS) je optická metoda, která umožňuje přímou charakterizaci nativních koncentrovaných kapalných disperzí. Řada TURBISCAN společnosti Microtrac využívá tuto technologii k poskytování přesných a rychlých výsledků. TURBISCAN byl první patentovanou technologií, která poskytla nástroje umožňující testy zrychleného stárnutí na nezatížených výrobcích, a stal se tak referencí pro technologii přímé charakterizace stability.

.

Úvod do statického vícenásobného rozptylu světla (SMLS)

Statický vícenásobný rozptyl světla (SMLS) je nejvhodnější metodou pro charakterizaci kapalných disperzí přímo v jejich přirozeném stavu.

Většina emulzí, suspenzí a formulací je příliš koncentrovaná na to, aby je bylo možné analyzovat "tak, jak jsou", a jejich charakterizace vyžaduje ředění nebo mechanické namáhání, které mění jejich stav a strukturu. Statický vícenásobný rozptyl světla (SMLS) nabízí možnost zkoumat stav disperze a její vývoj v čase bez jakéhokoli ředění, a to i u vysoce koncentrovaných vzorků. Princip SMLS je založen na patentovaném optickém uspořádání a principu měření.

Statický vícenásobný rozptyl světla (SMLS) nabízí mimořádné rozlišení pro detekci změn velikosti a koncentrace vyskytujících se ve složitých formulacích a ve velmi širokém spektru aplikací a průmyslových odvětví. SMLS je v dokonalém souladu s doporučením normy ISO TR13097 týkajícím se měření trvanlivosti a stability jako přímá optická metoda, která nevyžaduje přípravu vzorku (např. ředění).

Static Multiple Light Scattering (SMLS) – Jak to funguje?

Pomocí statického vícenásobného rozptylu světla (SMLS) jsou do vzorku posílány fotony (zdroj světla NIR, 880 nm). Poté, co byly tyto fotony několikrát rozptýleny částicemi (nebo kapičkami) v disperzi, vystoupí ze vzorku a jsou detekovány dvěma synchronními detektory. U neprůhledných vzorků se zpětný rozptyl měří při 135°, u průhledných vzorků se prostup měří při 0° od světelného zdroje.

Static Multiple Light Scattering (SMLS) – Jak to funguje?

Zpětný rozptyl přímo souvisí se střední volnou dráhou fotonu (I*). I* (µm) je vzdálenost, nad kterou foton ztrácí původní směr dopadajícího paprsku. Přenos přímo souvisí se střední volnou dráhou fotonu (I), což je průměrná vzdálenost mezi rozptylovači. Intenzita přenosu i zpětného rozptylu světla tedy závisí na velikosti a koncentraci částic.

Technologie TURBISCAN, využívající statický vícenásobný rozptyl světla (SMLS), měří intenzitu přenosu nebo zpětného rozptylu v závislosti na výšce vzorku a době stárnutí. Lze snadno zjistit a sledovat vývoj průměru částic (agregace, flokulace, koalescence) a změny koncentrace (sedimentace, krémování). Střední průměr částic lze vypočítat z intenzit zpětného rozptylu nebo přenosu díky Mieho teorii pomocí následujících rovnic.

Rovnice využívající teorii Mie k výpočtu středního průměru částic

Statický vícenásobný rozptyl světla (SMLS) TURBISCAN Stability Index (TSI)

TSI je parametr specifický pro Turbiscan, který je určen pro formulátory k porovnání a charakterizaci fyzikální stability různých formulací jediným kliknutím a jediným, srovnatelným a reprodukovatelným číslem. Umožňuje kvantifikovat jakýkoli typ destabilizace díky výpočtu na jedno kliknutí, který je robustním a na uživateli zcela nezávislým nástrojem.

Tento index, který je považován za jednu z klíčových výhod systému TURBISCAN, poskytuje uživatelům robustní a snadnou metodu pro porovnání stability a globální přístup. Index stability TURBISCAN byl vyvinut pro výzkum a vývoj a kontrolu kvality a je také široce používán ve vědeckých publikacích akademické obce. Díky všem těmto aplikacím je tento index referenčním parametrem pro porovnávání stability a měření trvanlivosti.

Podrobně o indexu stability Turbiscan

Disperze jsou termodynamicky nestabilní a v průběhu času se složité formulace vyvíjejí tak, aby se snížila jejich energie a dosáhlo se nejnižšího stavu, což obvykle vede k úplnému oddělení fází. Mechanismy pro dosažení této nízkoenergetické konfigurace jsou četné a složité, ale lze je rozdělit do dvou kategorií:

  • Koloidní stabilita se změnou velikosti částic (např. agregace, flokulace, koalescence, koagulace nebo Ostwaldovo zrání).
  • Makroskopická stabilita s migrací částic (např. sedimentace, krémování, čiření nebo separace fází).

Každý jev lze detekovat a kvantifikovat na základě intenzity signálu zpětného rozptylu (BS) a/nebo transmisního signálu (T) měřeného pomocí technologie TURBISCAN, protože oba signály závisí na koncentraci a velikosti částic, s využitím statického vícenásobného rozptylu světla (SMLS). Intenzity transmisního a zpětného rozptylu se zaznamenávají po celé výšce vzorku a v čase, aby bylo možné získat úplný přehled o stabilitě/nestabilitě vzorku.

Pro objektivní porovnání stability je třeba vzít v úvahu globální destabilizaci. To znamená, že je třeba kvantitativně porovnat amplitudu destabilizace v celém vzorku. To je důvod pro výpočet TSI: poskytnout robustní, objektivní a globální parametr jedním kliknutím, který zohledňuje celou destabilizaci a odráží celkovou stabilitu daného vzorku.

Výpočet TSI je založen na integrovaném algoritmu, který sčítá vývoj světla T nebo BS v každé měřené poloze (h) na základě rozdílu skenování v celé výšce vzorku (H):

Obrázek 4
Index stability TURBISCAN odpovídá kumulativnímu součtu všech změn zpětného rozptylu nebo přenosu celého vzorku v důsledku destabilizace. Čím je hodnota vyšší, tím je vzorek nestabilnější.
Po výpočtu hodnoty indexu lze snadno, přesně a objektivně třídit a porovnávat řadu vzorků. Hodnotám je přiřazen barevný kód, který umožňuje přímou analýzu a validaci vzorků díky stupnici TSI, která spojuje hodnoty s odpovídajícím vizuálním pozorováním.
Obrázek 5
Destabilizace je zjištěna, ale je ve velmi raném stadiu (migrace nebo změna velikosti). V pořadí A není v této fázi pozorována žádná vizuální destabilizace. Index stability Turbiscan lze vypočítat a zobrazit v daném čase analýzy nebo v průběhu času, jak je uvedeno níže.

Z jakýchkoli dat generovaných pomocí TURBISCAN, TURBISIZE software umožňuje stanovení distribuce velikosti částic a rychlosti migrace během několika sekund (ISO 13317- Stanovení distribuce velikosti částic metodami gravitační kapalinové sedimentace) a stále bez ředění a na nativních vzorcích.

Z migračních profilů může TURBISZE určit:

  • Distribuce rychlosti migrace – abyste pochopili různé rychlosti sedimentace všech částic a druhů ve vašem produktu.
  • Distribuce velikosti částic v objemu nebo počtu – k pochopení skutečné velikosti usazujících se částic v jejich přirozeném prostředí.