ICAN: Analytische Ultrazentrifuge

Analytische Ultrazentrifuge Proteomelab XL-I am Standort im NETZ Duisburg

Analytische Ultrazentrifuge Proteomelab XL-I

Mit der analytischen Ultrazentrifuge lassen sich jegliche Art von Teilchen in Flüssigkeiten, wie Nanopartikel und Biomoleküle, analysieren. Dadurch kann im Gegensatz zu beispielsweise elektronenmikroskopischen Aufnahmen ein genaueres Ergebnis über ihre Eigenschaften als Kolloid erzielt werden. Hier treten keine, das Ergebnis beeinflussende, Trocknungseffekte oder ähnliches auf. Mit dieser Methode kann die Partikelgrößenverteilung auch von multimodalen oder polydispersen Proben bestimmt werden. Außerdem ist es möglich, Informationen über den Agglomerationszustand und die Sekundärstruktur der Nanopartikel in Lösung zu erhalten. Kern-Schale-Partikel oder hybride Partikel können hinsichtlich ihrer Partikeldichte (-verteilung) analysiert werden, wobei es bei letzterem auch möglich ist zwischen gebundenen und ungebundenen Liganden zu unterscheiden. Schließlich ist es auch möglich, den Zustand der Biomoleküle selbst zu untersuchen. Hierbei kann unter anderem ermittelt werden, welche Form das Biomolekül in Lösung einnimmt und ob es mit sich selbst oder anderen Komponenten reagiert.

Reprinted by permission from Macmillan Publishers Ltd: [NATURE COMMUNICATIONS] R.P. Carney et al., Determination of nanoparticle size distribution together with density or molecular weight by 2D analytical ultracentrifugation. 2, copyright 2011

Vorteil der AUZ für die Kolloidchemie

Die Analytische Ultrazentrifuge bietet eine komplementäre Analysetechnik zur Elektronenmikroskopie und hat den Vorteil, Informationen über das Kolloid in seiner realen Umgebung der Flüssigkeit zu geben. Für Partikelgrößenverteilungen kann ein Größenbereich von 0,5 nm bis 10 µm mit einer Auflösung von unter 1 nm abgedeckt werden. Die Messung einer einzelnen Probe erfordert lediglich ein Volumen von 200 bis 400 µL, wobei die Proben nach der Messung zurück gewonnen werden können und nicht zerstört werden. Ein weiterer Vorteil ist die sehr gute Statistik, die bei dieser Messmethode erzielt wird. Nicht nur, dass jeder einzelne Partikel eines Kolloids während einer Messung detektiert werden kann, auch die hohe Anzahl der parallel messbaren (also unter exakt den gleichen Bedingungen) Proben spricht dafür.

Spezifikationen:

Die Analytische Ultrazentrifuge kann mit verschiedenen optischen Detektionssystemen ausgestattet werden. In unserem Fall stehen eine scannende UV/VIS-Optik und eine Rayleigh-Interferenz-Optik zur Verfügung. Mit der UV/VIS-Optik können beispielsweise plasmonenresonante Materialien wie Gold und Silber leicht detektiert werden, ebenso wie jegliche Art von Biomolekülen wie Proteine oder DNA. Hierbei ist zu beachten, dass das zu untersuchende Material eine ausreichende Signalstärke besitzt. Möchte man mit Materialien arbeiten, welche diese Eigenschaften nicht aufweisen, bietet sich die Rayleigh-Interferenz-Optik an. Mit dieser Optik kann die Streuung von Nanopartikeln und/oder Molekülen gemessen werden. Darüber hinaus können beide Optiken parallel eingesetzt werden Zur Ausstattung der AUZ gehört außerdem ein 8-Loch-Rotor. Hiermit können 7 Messzellen (1 Platz in dem Rotor ist belegt durch das Gegengewicht) gleichzeitig in der Zentrifuge vermessen werden. Es ist allerdings zu beachten, dass bei steigender Probenzahl die Frequenz der Messungen pro Zelle sinkt. Für gewöhnliche Sedimentations- und Gleichgewichtsläufe stehen Doppelsektormittelstücke aus Epon zur Verfügung und für Reaktions- bzw. Assoziationsexperimente sind Band-Forming Mittelstücke vorhanden.