El análisis de seguimiento de nanopartículas ( NTA ) es un método para visualizar y analizar partículas en líquidos que relaciona la velocidad del movimiento browniano con el tamaño de las partículas. La velocidad de movimiento está relacionada solo con la viscosidad y la temperatura del líquido; no está influenciado por la densidad de partículas o el índice de refracción . NTA permite la determinación de un perfil de distribución de tamaño de partículas pequeñas con un diámetro de aproximadamente 10-1000 nanómetros (nm) en suspensión líquida.
La técnica se utiliza junto con un ultramicroscopio y una unidad de iluminación láser que, en conjunto, permiten visualizar pequeñas partículas en suspensión líquida moviéndose bajo el movimiento browniano. La luz dispersada por las partículas se captura mediante una cámara CCD o EMCCD en varios fotogramas. Luego, se utiliza un software de computadora para rastrear el movimiento de cada partícula de un cuadro a otro. La tasa de movimiento de las partículas está relacionada con un radio hidrodinámico equivalente a una esfera calculado mediante la ecuación de Stokes-Einstein . La técnica calcula el tamaño de partícula partícula por partícula, superando las debilidades inherentes en las técnicas de conjunto, como la dispersión dinámica de la luz .[1] Dado que los videoclips forman la base del análisis, es posible una caracterización precisa de eventos en tiempo real como la agregación y la disolución. Las muestras requieren una preparación mínima, lo que minimiza el tiempo necesario para procesar cada muestra. Los especuladores sugieren que eventualmente el análisis puede realizarse en tiempo real sin preparación, por ejemplo, al detectar la presencia de virus o armas biológicas en el aire.
NTA actualmente opera para partículas de aproximadamente 10 a 1000 nm de diámetro, dependiendo del tipo de partícula. El análisis de partículas en el extremo más bajo de este rango solo es posible para partículas compuestas de materiales con un índice de refracción alto, como el oro y la plata. El límite de tamaño superior está restringido por el movimiento browniano limitado de partículas grandes; debido a que una partícula grande se mueve muy lentamente, la precisión disminuye. La viscosidad del disolvente también influye en el movimiento de las partículas y también juega un papel en la determinación del límite de tamaño superior para un sistema específico.
Aplicaciones
La NTA ha sido utilizada por laboratorios comerciales, académicos y gubernamentales que trabajan con toxicología de nanopartículas , administración de fármacos , exosomas , microvesículas , vesículas de membrana bacteriana y otras partículas biológicas pequeñas, virología y producción de vacunas , ecotoxicología , agregación de proteínas , implantes ortopédicos , tintas y pigmentos. y nanoburbujas . [ cita requerida ]
Comparación con la dispersión dinámica de la luz
Tanto la dispersión dinámica de luz (DLS) como el análisis de seguimiento de nanopartículas (NTA) miden el movimiento browniano de nanopartículas cuya velocidad de movimiento, o constante de difusión, Dt , está relacionada con el tamaño de partícula a través de la ecuación de Stokes-Einstein.
dónde
- Dt es la constante de difusión , un producto del coeficiente de difusión D y el tiempo t
- es la constante de Boltzmann ,
- T es la temperatura absoluta ,
- η es viscosidad
- d es el diámetro de la partícula esférica.
En NTA, este movimiento se analiza por video: los cambios de posición de las partículas individuales se siguen en dos dimensiones a partir de las cuales se determina la difusión de las partículas. Conociendo Dt , se puede determinar el diámetro hidrodinámico de la partícula.
Por el contrario, DLS no visualiza las partículas individualmente, sino que analiza, utilizando un correlador digital , las fluctuaciones de intensidad de dispersión dependientes del tiempo. Estas fluctuaciones son causadas por efectos de interferencia que surgen de los movimientos brownianos relativos de un conjunto de un gran número de partículas dentro de una muestra. Mediante el análisis de la función de autocorrelación exponencial resultante, se puede calcular el tamaño medio de partícula así como un índice de polidispersidad. Para las funciones de autocorrelación multi-exponencial que surgen de muestras polidispersas, la deconvolución puede proporcionar información limitada sobre el perfil de distribución del tamaño de partícula.
Historia
NTA y tecnologías relacionadas fueron desarrolladas por Bob Carr. [ cita requerida ] Junto con John Knowles, Carr fundó NanoSight Ltd en 2003. Esta empresa con sede en el Reino Unido , de la que Knowles es el presidente y Carr es el director de tecnología , fabrica instrumentos que utilizan NTA para detectar y analizar pequeñas partículas en la industria y laboratorios académicos. [2] En 2004, Hanno Wachernig fundó Particle Metrix GmbH en Alemania. Particle Metrix fabrica el ZetaView, que funciona con el mismo principio NTA pero utiliza diferentes ópticas y fluídicas en un intento por mejorar el muestreo, el potencial zeta y la detección de fluorescencia.
Ver también
Referencias
- ^ Vasco Filipe, Andrea Hawe y Wim Jiskoot (2010). "Evaluación crítica del análisis de seguimiento de nanopartículas (NTA) por NanoSight para la medición de nanopartículas y agregados de proteínas" . Investigación farmacéutica . 27 (5): 796–810. doi : 10.1007 / s11095-010-0073-2 . PMC 2852530 . PMID 20204471 .
- ^ Un premio Queen's Award para la empresa para el comercio internacional 2012 se ha otorgado a NanoSight. Nanotechnology Now , 1 de mayo de 2012.