Nota de Aplicação | TURBIDI.T™
Como medir o tamanho de partículas em amostras líquidas usando turbidez?
por Dimitria Camasão, Assala Larbes e Gloria Pinilla,
Cientistas de Aplicação, Rheolution Inc.
Resumo
- A determinação do tamanho das partículas é importante em diversos campos, como as ciências da vida (nanomedicina, administração de medicamentos, engenharia de tecidos, bioanálise), química, ciências ambientais e indústrias.
- A turbidimetria é um método rápido e não destrutivo para estimar o tamanho das partículas, seguindo um procedimento fácil de executar.
- As curvas de turbidez em função da concentração de partículas de sílica em água destilada, com diferentes tamanhos, foram obtidas com alta precisão utilizando o TURBIDI.T™. Essas curvas podem ser utilizadas para traçar uma curva de referência para a determinação do tamanho das partículas.
Noções básicas sobre a medição do tamanho de partículas na pesquisa e na indústria
Introdução
A determinação do tamanho das partículas reveste-se de grande importância em diversas aplicações científicas e industriais. Na área farmacêutica, o tamanho das partículas de medicamentos ou de sistemas de administração de fármacos desempenha um papel significativo em sua biodisponibilidade, taxa de dissolução e absorção pelo organismo. Na pesquisa e no diagnóstico das ciências da vida, a medição precisa do tamanho das partículas é crucial para o desenvolvimento e a validação de métodos analíticos, como em imunoensaios ou técnicas de reação em cadeia da polimerase (PCR). Essa caracterização também é importante em áreas como ciências ambientais e monitoramento da poluição, geologia e ciência do solo, ciência dos materiais e nanotecnologia, entre outras.
O tamanho das partículas em uma suspensão pode ser estimado por meio de medições turbidimétricas, que oferecem uma abordagem simples, rápida e não destrutiva [1,2]. A turbidez é um parâmetro que quantifica a diminuição da intensidade de um feixe de luz à medida que ele atravessa uma suspensão, devido à dispersão e à absorção da luz pelas partículas em suspensão. A intensidade da dispersão e da absorção é influenciada tanto pelo tamanho das partículas quanto por sua concentração na suspensão. Partículas maiores tendem a espalhar e absorver mais luz, resultando em uma inclinação mais acentuada na curva de turbidez. Por outro lado, partículas menores espalham e absorvem menos luz, levando a uma inclinação mais suave. Ao analisar a curva de turbidez, torna-se possível inferir o tamanho das partículas com base na relação entre turbidez e concentração.
Nesta nota de aplicação, nanopartículas de sílica de diferentes tamanhos em água destilada foram medidas no TURBIDI.T™ para ilustrar sua aplicabilidade na estimativa do tamanho das partículas. Foram obtidas relações entre concentração e turbidez para cada tamanho de partícula, as quais foram utilizadas para traçar uma curva de referência para a estimativa do tamanho das partículas em uma solução desconhecida.
Análise de turbidez para medição precisa do tamanho das partículas
Materiais e Métodos
O TURBIDI.T™ (Rheolution Inc., QC, Canadá) é um dispositivo versátil para medir a turbidez de soluções em várias faixas. As principais características incluem a capacidade de (1) modificar os cartuchos emissores ópticos para se adequarem a diferentes comprimentos de onda, (2) escolher suportes de amostra que se alinhem a projetos experimentais específicos e (3) utilizar um tablet sem fio para coleta, personalização, análise e exportação de dados. Além disso, o dispositivo permite ampliar a capacidade de medição, possibilitando que vários instrumentos sejam emparelhados com o mesmo tablet.
Padrões de formazina (FTU) foram utilizados para calibrar o TURBIDI.T™ antes dos testes. Os cartuchos utilizados para emissão e recepção de luz foram o Emitt.635 (comprimento de onda de 635 nm) e o Receiv.ViS (comprimento de onda de 400 nm a 1.000 nm), respectivamente.
Partículas de sílica com diferentes tamanhos (160 nm, 500 nm e 1.000 nm; Alpha Nanotech Inc., BC, Canadá) foram diluídas em água destilada em 5 concentrações: 150, 200, 300, 400 e 500 mg/L. As soluções foram estabilizadas a 25 °C e três amostras de cada concentração foram transferidas para frascos de 10 mL para teste (n = 3). Cada frasco foi bem agitado antes de ser introduzido no TURBIDI.T™ para a medição. Os resultados médios são expressos como média ± desvio-padrão. Aplicou-se regressão linear simples aos dados de cada tamanho de partícula.
Determinação do tamanho das partículas: o papel das curvas de turbidez-concentração
Resultados e Discussão
Os valores de turbidez para as diferentes concentrações e tamanhos das partículas de sílica são apresentados na Figura 1. Os pontos de dados representam o valor médio de triplicatas, com pequenas barras de erro que demonstram a alta precisão das medições. As regressões lineares simples se ajustaram bem aos dados experimentais (R²>0,94). Os resultados mostram que as correlações entre concentração e turbidez dependem do tamanho das partículas, conforme refletido pelo aumento nas inclinações das curvas de 160 nm a 500 nm e a 1.000 nm, respectivamente.
Figura 1: Relações entre turbidez e concentração de partículas de sílica em água destilada com diferentes tamanhos de partículas. As curvas foram obtidas com o TURBIDI.T™, utilizando o comprimento de onda de 635 nm.
É possível obter uma curva de referência para a estimativa do tamanho das partículas de uma solução desconhecida traçando os tamanhos das partículas acima em função de suas respectivas inclinações, a partir das curvas de turbidez versus concentração. Uma solução desconhecida deve então ser testada em diferentes concentrações para se obter sua própria inclinação (a partir da curva de turbidez versus concentração), que pode ser utilizada na Figura 2 para a estimativa do tamanho das partículas em suspensão.
Figura 2: Estimativa do tamanho das partículas de sílica a partir de uma curva de referência que relaciona o tamanho das partículas com a inclinação (obtida a partir de curvas de turbidez-concentração).
Conclusões
O instrumento TURBIDI.T™ pode ser utilizado para estimar o tamanho das partículas em suspensão na solução, utilizando uma curva de referência (tamanho das partículas em função das inclinações da curva de turbidez-concentração) obtida com pelo menos 3 pontos.
Perspectivas
- O tamanho das partículas em suspensão pode ser facilmente estimado com o uso do instrumento TURBIDI.T™, de fácil manuseio.
- Os dados de turbidez versus concentração podem ser armazenados no tablet por meio do aplicativo Soft Matter Analytics™ e analisados e exportados conforme necessário.
- A disponibilidade de diferentes cartuchos permite que os usuários modifiquem o comprimento de onda da emissão de luz, o que pode aumentar a exatidão e a precisão na estimativa do tamanho das partículas.
- A capacidade de trabalhar com frascos de diferentes tamanhos permite que os usuários realizem medições com um volume mínimo de amostra e elimina a necessidade de manipulação extensiva das amostras, contribuindo para uma experiência simplificada e fácil de usar.
- A plataforma de testes flexível, criada por meio da conexão de várias unidades, atende às necessidades específicas dos laboratórios de P&D e CQ, que frequentemente envolvem o manuseio de grandes volumes de amostras. Ela oferece uma solução prática para ajudar a atender às demandas de alto rendimento desses ambientes.
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Referências
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