Nota de aplicación | TURBIDI.T™
¿Cómo medir el tamaño de partículas en muestras líquidas mediante turbidez?
por Dimitria Camasão, Assala Larbes y Gloria Pinilla,
Aplicación Científicos, Rheolution Inc.
Resumen
- La determinación del tamaño de las partículas es importante en muchos campos, como las ciencias de la vida (nanomedicina, administración de fármacos, ingeniería de tejidos, bioanálisis), la química, las ciencias ambientales y la industria.
- La turbidimetría es un método rápido y no destructivo para estimar el tamaño de las partículas siguiendo un procedimiento muy sencillo.
- Se obtuvieron con gran precisión, mediante el TURBIDI.T™, las curvas de turbidez en función de la concentración de partículas de sílice de distintos tamaños en agua destilada. Estas curvas se pueden utilizar para trazar una curva de referencia que sirva para determinar el tamaño de las partículas.
Conceptos básicos sobre la medición del tamaño de las partículas en la investigación y la industria
Introducción
Determinar el tamaño de las partículas es muy importante en diversas aplicaciones científicas e industriales. En el sector farmacéutico, el tamaño de las partículas de los medicamentos o de los sistemas de administración de fármacos influye mucho en su biodisponibilidad, velocidad de disolución y absorción en el organismo. En la investigación y el diagnóstico de las ciencias de la vida, medir con precisión el tamaño de las partículas es clave para desarrollar y validar métodos analíticos, como en los inmunoensayos o las técnicas de reacción en cadena de la polimerasa (PCR). Esta caracterización también es importante en campos como las ciencias ambientales y el control de la contaminación, la geología y la edafología, la ciencia de los materiales y la nanotecnología, entre otros.
El tamaño de las partículas en una suspensión se puede calcular mediante mediciones turbidimétricas, lo que supone un método sencillo, rápido y no destructivo [1,2]. La turbidez es un parámetro que cuantifica la disminución de la intensidad de un haz de luz al atravesar una suspensión, debido a la dispersión y la absorción de la luz por parte de las partículas en suspensión. El grado de dispersión y absorción depende tanto del tamaño de las partículas como de su concentración en la suspensión. Las partículas más grandes tienden a dispersar y absorber más luz, lo que da lugar a una pendiente más pronunciada en la curva de turbidez. Por otro lado, las partículas más pequeñas dispersan y absorben menos luz, lo que da lugar a una pendiente más suave. Al analizar la curva de turbidez, es posible deducir el tamaño de las partículas basándote en la relación entre la turbidez y la concentración.
En esta nota de aplicación, se midieron nanopartículas de sílice de distintos tamaños en agua destilada con el TURBIDI.T™ para mostrar cómo se puede usar este aparato para estimar el tamaño de las partículas. Se obtuvieron las relaciones entre concentración y turbidez para cada tamaño de partícula, que luego se usaron para trazar una curva de referencia que permite estimar el tamaño de las partículas en una solución desconocida.
Análisis de la turbidez para medir con precisión el tamaño de las partículas
Materiales y métodos
El TURBIDI.T™ (Rheolution Inc., QC, Canadá) es un dispositivo versátil para medir la turbidez de soluciones en distintos rangos. Entre sus principales características destacan la posibilidad de (1) cambiar los cartuchos emisores ópticos para adaptarse a diferentes longitudes de onda, (2) elegir portamuestras que se ajusten a diseños experimentales específicos, y (3) usar una tableta inalámbrica para recopilar, personalizar, analizar y exportar datos. Además, el dispositivo amplía la capacidad de medición al permitir emparejar varios instrumentos con la misma tableta.
Se utilizaron patrones de formazina (FTU) para calibrar el TURBIDI.T™ antes de las pruebas. Los cartuchos que se usaron para emitir y recibir luz fueron el Emitt.635 (longitud de onda de 635 nm) y el Receiv.ViS (longitud de onda de 400 nm a 1000 nm), respectivamente.
Se diluyeron en agua destilada partículas de sílice de distintos tamaños (160 nm, 500 nm y 1000 nm; Alpha Nanotech Inc., Columbia Británica, Canadá) se diluyeron en agua destilada en 5 concentraciones: 150, 200, 300, 400 y 500 mg/L. Las soluciones se estabilizaron a 25 °C y se transfirieron 3 muestras de cada concentración a viales de 10 ml para su análisis (n = 3). Cada vial se agitó bien antes de introducirlo en el TURBIDI.T™ para la medición. Los resultados se expresan como media ± desviación estándar. Se aplicó una regresión lineal simple a los datos de cada tamaño de partícula.
Cómo determinar el tamaño de las partículas: el papel de las curvas de turbidez-concentración
Resultados y discusión
En la figura 1 se muestran los valores de turbidez para las diferentes concentraciones y tamaños de las partículas de sílice. Los puntos de datos representan el valor medio de tres repeticiones, con barras de error pequeñas que demuestran la alta precisión de las mediciones. Las regresiones lineales simples se ajustaron bien a los datos experimentales (R²>0,94). Los resultados muestran que las correlaciones entre concentración y turbidez dependen del tamaño de las partículas, como se refleja en el aumento de las pendientes de las curvas de 160 nm a 500 nm y a 1000 nm, respectivamente.
Figura 1: Relación entre la turbidez y la concentración de partículas de sílice en agua destilada con diferentes tamaños de partícula. Las curvas se obtuvieron con el TURBIDI.T™ utilizando una longitud de onda de 635 nm.
Se puede obtener una curva de referencia para estimar el tamaño de las partículas de una solución desconocida trazando los tamaños de las partículas anteriores en función de su respectiva pendiente, obtenida a partir de las curvas de turbidez frente a concentración. A continuación, hay que analizar la solución desconocida a diferentes concentraciones para obtener su propia pendiente (a partir de la curva de turbidez frente a la concentración), que se puede utilizar en la figura 2 para calcular el tamaño de las partículas en suspensión.
Figura 2: Estimación del tamaño de las partículas de sílice a partir de una curva de referencia que relaciona el tamaño de las partículas con la pendiente (obtenida a partir de curvas de turbidez-concentración).
Conclusiones
El instrumento TURBIDI.T™ se puede utilizar para estimar el tamaño de las partículas en suspensión en una solución mediante una curva de referencia (tamaño de las partículas frente a las pendientes de la curva de turbidez-concentración) obtenida con al menos 3 puntos.
Perspectivas
- El tamaño de las partículas en suspensión se puede calcular fácilmente con el instrumento TURBIDI.T™, que es muy fácil de usar.
- Los datos de turbidez frente a concentración se pueden guardar en la tableta a través de la app Soft Matter Analytics™ y se pueden consultar y exportar cuando quieras.
- La disponibilidad de diferentes cartuchos permite a los usuarios modificar la longitud de onda de la luz emitida, lo que puede mejorar la exactitud y la precisión a la hora de estimar el tamaño de las partículas.
- La posibilidad de trabajar con viales de distintos tamaños te permite realizar mediciones con un volumen mínimo de muestra y elimina la necesidad de manipular mucho la muestra, lo que contribuye a que la experiencia sea más ágil y fácil de usar.
- La plataforma de análisis flexible, creada al conectar varias unidades, da respuesta a las necesidades específicas de los laboratorios de I+D y control de calidad, que a menudo tienen que gestionar grandes volúmenes de muestras. Ofrece una solución práctica para satisfacer las exigencias de alto rendimiento de estos entornos.
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Referencias
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