Search

Statický viacnásobný rozptyl svetla (SMLS) na priamu charakterizáciu kvapalných disperzií v ich pôvodnom stave

Statický viacnásobný rozptyl svetla (SMLS) je optická metóda, ktorá umožňuje priamu charakterizáciu pôvodných koncentrovaných kvapalných disperzií. Rad TURBISCAN spoločnosti Microtrac využíva túto technológiu na poskytovanie presných a rýchlych výsledkov. TURBISCAN bol prvou patentovanou technológiou, ktorá poskytuje nástroje umožňujúce testy zrýchleného starnutia na nenamáhaných výrobkoch, čím sa stal referenciou pre technológiu priamej charakterizácie stability.

.

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 formulácií 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 formuláciích 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.

Z akýchkoľvek údajov generovaných pomocou TURBISCAN, TURBISIZE softvér umožňuje určenie distribúcie veľkosti častíc a rýchlosti migrácie v priebehu niekoľkých sekúnd (ISO 13317- Stanovenie distribúcie veľkosti častíc metódami gravitačnej sedimentácie kvapaliny) a stále bez riedenia a na natívnych vzorkách.

Z migračných profilov môže TURBISZE určiť:

  • Distribúcia rýchlosti migrácie – aby ste pochopili rôzne rýchlosti sedimentácie všetkých častíc a druhov vo vašom produkte.
  • Distribúcia veľkosti častíc v objeme alebo počte – na pochopenie skutočnej veľkosti usadzujúcich sa častíc v ich prirodzenom prostredí.