Search

Statický viacnásobný rozptyl svetla (SMLS) for the direct characterization of liquid dispersions in their native state

Static Multiple Light Scattering (SMLS) is an optical method that allows for the direct characterization of native concentrated liquid dispersions. Microtrac’s TURBISCAN range uses this technology to provide accurate and rapid results. TURBISCAN was the first patented technology to provide tools that allow accelerated aging tests on unstressed products, thus becoming a reference for direct stability characterization technology.

.

Úvod do statického viacnásobného rozptylu svetla (SMLS)

Statický viacnásobný rozptyl svetla (SMLS) je najvhodnejšou metódou na priamu charakterizáciu kvapalných disperzií v ich prirodzenom stave.
Väčšina emulzií, suspenzií a prípravkov je príliš koncentrovaná na to, aby sa dala analyzovať "tak, ako je", a ich charakterizácia si vyžaduje riedenie alebo mechanické namáhanie, ktoré mení ich stav a štruktúru. Statický viacnásobný rozptyl svetla (SMLS) ponúka možnosť skúmať stav disperzie a jej vývoj v čase bez akéhokoľvek riedenia, a to aj na vysoko koncentrovaných vzorkách. Princíp SMLS je založený na patentovanom optickom nastavení a princípe merania.

Statický viacnásobný rozptyl svetla (SMLS) ponúka výnimočné rozlíšenie na zisťovanie zmien veľkosti a koncentrácie vyskytujúcich sa v zložitých prípravkoch a vo veľmi širokom spektre aplikácií a priemyselných odvetví. SMLS je v dokonalom súlade s odporúčaním normy ISO TR13097 týkajúcim sa merania trvanlivosti a stability ako priamej optickej metódy, ktorá si nevyžaduje prípravu vzorky (napríklad riedenie).

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

Pomocou statického viacnásobného rozptylu svetla (SMLS) sa do vzorky posielajú fotóny (zdroj svetla NIR, 880 nm). Potom, čo boli tieto fotóny niekoľkokrát rozptýlené časticami (alebo kvapôčkami) v disperzii, vychádzajú zo vzorky a sú detekované dvoma synchrónnymi detektormi. Pre nepriehľadné vzorky sa spätný rozptyl meria pri 135°, pre priehľadné vzorky sa priepustnosť meria pri 0° od svetelného zdroja.

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

Spätný rozptyl priamo súvisí so strednou voľnou dráhou fotónu (I*). I* (µm) je vzdialenosť, nad ktorou fotón stráca pôvodný smer dopadajúceho lúča. Prenos priamo súvisí so strednou voľnou dráhou fotónu (I), čo je priemerná vzdialenosť medzi rozptyľovačmi. Intenzita transmisie a spätného rozptylu svetla teda závisí od veľkosti a koncentrácie častíc.

Technológia TURBISCAN využívajúca statický viacnásobný rozptyl svetla (SMLS) meria intenzitu transmisie alebo spätného rozptylu v závislosti od výšky vzorky a času starnutia. Vývoj priemeru častíc (agregácia, flokulácia, koalescencia) a zmena koncentrácie (sedimentácia, krémovanie) sa dajú ľahko zistiť a monitorovať.

Rovnica na výpočet stredného priemeru častíc pomocou teórie Mie

Statický viacnásobný rozptyl svetla (SMLS) TURBISCAN Stability Index (TSI)

TSI je parameter špecifický pre Turbiscan určený pre formulátorov na porovnanie a charakterizovanie fyzikálnej stability rôznych formulácií jediným kliknutím a jediným, porovnateľným a reprodukovateľným číslom. Umožňuje kvantifikovať akýkoľvek typ destabilizácie vďaka výpočtu na jedno kliknutie, ktorý je robustným a na používateľovi úplne nezávislým nástrojom.

Tento index, ktorý sa považuje za jednu z kľúčových výhod systému TURBISCAN, poskytuje používateľom robustnú a jednoduchú metódu na porovnanie stability a globálny prístup. Index stability TURBISCAN bol vyvinutý na účely výskumu a vývoja a kontroly kvality a akademická komunita ho vo veľkej miere používa aj vo vedeckých publikáciách. Všetky tieto aplikácie robia z tohto indexu referenčný parameter na porovnávanie stability a meranie trvanlivosti.

Podrobne o indexe stability Turbiscan

Disperzie sú termodynamicky nestabilné a v priebehu času sa zložité formulácie vyvíjajú tak, aby sa znížila ich energia a dosiahol sa najnižší stav, čo zvyčajne vedie k úplnému oddeleniu fáz. Mechanizmy na dosiahnutie tejto nízkoenergetickej konfigurácie sú početné a zložité, ale možno ich rozdeliť do dvoch kategórií:

  • Koloidná stabilita so zmenou veľkosti častíc (napríklad agregácia, flokulácia, koalescencia, koagulácia alebo Ostwaldovo zrenie)
  • Makroskopická stabilita s migráciou častíc (napríklad sedimentácia, krémovanie, čírenie alebo separácia fáz)

Každý jav možno zistiť a kvantifikovať na základe intenzity signálu spätného rozptylu (BS) a/alebo transmisie (T) meraného pomocou technológie TURBISCAN, keďže oba signály závisia od koncentrácie a veľkosti častíc, s využitím statického viacnásobného rozptylu svetla (SMLS). Intenzity transmisie a spätného rozptylu sa zaznamenávajú v celej výške vzorky a v čase, aby sa získal úplný prehľad o stabilite/nestabilite vzorky.

Na objektívne porovnanie stability sa musí zohľadniť globálna destabilizácia. To znamená, že sa musí kvantitatívne porovnať amplitúda destabilizácie v celej vzorke. To je dôvod výpočtu TSI: poskytnúť robustný, objektívny a globálny parameter jedným kliknutím, ktorý zohľadňuje celú destabilizáciu a odráža celkovú stabilitu danej vzorky.

Výpočet TSI je založený na integrovanom algoritme, ktorý sumarizuje vývoj svetla T alebo BS v každej meranej polohe (h) na základe rozdielu medzi jednotlivými skenmi v celej výške vzorky (H):

Obrázok 4
Index stability TURBISCAN zodpovedá kumulatívnemu súčtu všetkých zmien spätného rozptylu alebo prenosu celej vzorky v dôsledku destabilizácie. Čím je hodnota vyššia, tým je vzorka nestabilnejšia.
Po vypočítaní hodnoty indexu možno sériu vzoriek ľahko, presne a objektívne triediť a porovnávať. Hodnoty sú priradené k farebnému kódu, ktorý umožňuje priamu analýzu a validáciu vzorky vďaka stupnici TSI, ktorá spája hodnoty s príslušným vizuálnym pozorovaním.
Obrázok 5
Destabilizácia je zistená, ale je vo veľmi skorom štádiu (migrácia alebo zmena veľkosti). V rebríčku A sa v tomto štádiu nepozoruje žiadna vizuálna destabilizácia. Index stability Turbiscan sa môže vypočítať a zobraziť v danom čase analýzy alebo v priebehu času, ako je uvedené nižšie.

From any data generated with a TURBISCAN, TURBISIZE software allows the determination of the particle size distribution and migration velocity in a few seconds (ISO 13317- Determination of particle size distribution by gravitational liquid sedimentation methods) and still with no dilution and on native samples.

From the migration profiles, TURBISZE can determine:

  • Migration velocity distribution – to understand the different sedimentation speeds of all the particles and species within your product.
  • Particle size distribution in Volume or Number – to understand the true size of settling particles in their native environment.