[NanoLab3D]DLS Microviscosimetry with the NanoLab 3D: A novel approach to measure viscosity

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1. 소개 

바이오 의약품 개발에서 신뢰성 있고 정확한 점도 측정은 항상 어려운 과제였습니다. 일반적으로 희소 한 양의 샘플 만 사용 가능하므로 기존 점도 측정법은 실용적이지 않습니다. 전형적으로 높은 바이오 제약 농도를 가진 100 마이크로 리터 이상의 샘플을 필요로 했습니다. 하지만 3D DLS Microviscosimetry는 최소량 (<5 µl)의 측정 뿐만 아니라 3D  Modulation기술과 결합 할 때 희석없이 매우 탁한 시료를 측정 할 수있는 혁신적인 접근 방식입니다 .

3D DLS Microviscosimetry의 장점을 입증하기 위해 NanoLab 3D 로 5가지 글리세롤-물 혼합물의 점도를 측정했습니다.그것은 과학적 연구에서 단백질 1,2 에 대해 똑같이 잘 작동하는 것으로 입증되었습니다. 부피 기준으로 4 µl의 시료 만 보유하는 특수 셀이 사용되었습니다. 수득 된 데이터는 후 처리없이 NanoLab 소프트웨어에 의해 직접 분석되었고 ml 크기의 샘플을 사용하여 고전적인 점도 측정으로 얻은 문헌 값과 비교되었다. 완벽한 계약에 따르면 DLS Microviscosimetry 는 크게 감소 된 시료량에서 비슷한 성능과 정확도를 제공합니다.

2. DLS Microviscosimetry 란 무엇입니까?

DLS (Dynamic Light Scattering)를 사용하면 용매에 현탁 된 입자의 확산 계수를 측정 할 수 있습니다. 용매의 점도와 샘플 온도를 알고 있다면 측정 된 확산 계수로부터 입자의 유체 역학적 반경을 정확하게 결정할 수 있습니다. 이것은 DLS 사이징 실험으로 알려져 있으며 DLS의 가장 일반적인 응용 프로그램입니다. 이 기술의 다른 가능한 적용은 단백질 용액 또는 콜로이드 현탁액과 같은 액체 샘플의 점도를 측정하고자하는 경우이다. 이 경우, 알려진 유체 역학적 반경의 소량의 입자 (소위 “추적자 입자”)를 추가함으로써 샘플에서 DLS 미세 점도 측정을 수행 할 수 있으며, 따라서 샘플에서 산란 된 광이 이들 입자에 의해 주로 발생합니다.

일반적인 DLS 사이징 실험의 경우와 마찬가지로 확산 계수의 매우 정확한 측정 값을 얻을 수 있으며, 이는 시료의 점도를 똑같이 정확하게 계산할 수있게합니다. 샘플의 온도는 유일한 다른 필수 매개 변수입니다. DLS Microviscosimetry는 미세 유체 장치를 사용하여 기존의 microviscosimetry와 비교하여 진정한 zero shear 점도를 측정합니다. 유동 상태, 예를 들어 모세관에서의 측정은 전단 박화 또는 두꺼움을 유발할 수 있으며 바이오 의약품에서 전단 유도 응집과 같은 다른 문제를 일으킬 수 있습니다. 또한, 여기서는 DLS 미세 점도 측정 (4μl)에 필요한 샘플 용량이 100 μl 이상의 샘플 용량을 필요로하는 기존의 상용 미세 점도 측정 장치에 비해 크기가 작다는 것을 보여줍니다.

DLS 사이징과 마찬가지로 DLS 미세 점도 측정에는 신호에 다중 산란이 없어야합니다. 표준 DLS 실험에서 이 요구 사항은 최대 허용 추적자 입자 농도에 제한이 있습니다. 이는 일반적으로 시료 신호를“그림자”하고 산란 된 빛이 주로 추적자에 의해 유발되도록하기 위해 고농도의 추적 입자가 필요한 강하게 산란 된 투명 및 / 또는 탁한 시료 (예 : 고농도 단백질 제제)에 대한 실험은 제외합니다.
이 한계를 극복하기 위해 3D 변조 기술을 통합 한 NanoLab 3D를 사용합니다.
3D Modulation기술은 다중 산란을 억제하여 트레이서 입자 선량의 상한을 효과적으로 제거하여 실질적인 탁도를 포함하여 모든 종류의 시료에 대한 점도를 오류없이 측정 할 수 있습니다. 우리는 3D  Modulation가 일련의 물과 글리세롤 혼합물에 대한 DLS Microviscosimetry 실험에 미치는 이점을 설명합니다.

3. 샘플 준비
  • 상이한 글리세롤 농도 (10, 20, 30, 40 및 50 중량 %)의 5 밀리 -Q 수계 용액을 제조하고 0.006 중량 %의 폴리스티렌 입자 (107 nm- 직경)와 혼합 하였다.
    3D DLS Microviscosimetry의 장점을 입증하기 위해, 5 개의 다른 글리세롤-물 혼합물의 점도를 4μl의 샘플 부피로 유지하는 특수 셀에서 NanoLab 3D로 측정했습니다
  • 각 샘플을 8 회 측정하고 각 테스트를 3D Modulation 측정 모드에서 45 초 동안 실행했습니다.
  • 모든 측정은 20 ℃에서 수행되었고, 온도가 안정화되도록 각 샘플 시리즈의 첫 번째 측정에 30 분의 대기 시간이 적용되었다.
  • 각 측정 시리즈는 완전히 자동화되어 한 번의 클릭으로 실행됩니다.
  • 낮은 입자 농도에도 불구하고, 샘플은 혼탁 해 보였다. 이는 다중 산란이 측정의 신뢰성에 영향을 미쳤음을 의미합니다.
  • 이러한 이유로 다중 산란을 억제하기 때문에 3D Modulation 모드가 선택되었습니다.

 

 

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