光散射檢測(cè)器是一種基于光與物質(zhì)相互作用原理,用于檢測(cè)和分析溶液中大分子或納米顆粒特性的高靈敏度分析儀器,廣泛應(yīng)用于生物制藥、高分子化學(xué)、納米材料及生命科學(xué)研究領(lǐng)域。其核心功能是通過(guò)測(cè)量樣品對(duì)入射激光的散射光強(qiáng)度、角度或波動(dòng)特性,獲取分子量、粒徑、構(gòu)象及聚集狀態(tài)等關(guān)鍵信息。
根據(jù)檢測(cè)原理不同,其主要分為靜態(tài)光散射(SLS)、動(dòng)態(tài)光散射(DLS)和多角度光散射(MALS)三類。靜態(tài)光散射通過(guò)測(cè)定散射光強(qiáng)度與濃度的關(guān)系,直接計(jì)算絕對(duì)分子量,無(wú)需依賴標(biāo)準(zhǔn)品校準(zhǔn);動(dòng)態(tài)光散射則分析散射光強(qiáng)度的布朗運(yùn)動(dòng)漲落,反演出顆粒的流體力學(xué)直徑,適用于納米級(jí)粒子(1 nm~幾微米)的粒徑分布分析;多角度光散射結(jié)合多個(gè)探測(cè)角度的數(shù)據(jù),可精確解析復(fù)雜體系(如支化聚合物、蛋白質(zhì)聚集體)的分子尺寸(Rg)與結(jié)構(gòu)信息。
一、環(huán)境準(zhǔn)備
溫度與濕度控制
對(duì)環(huán)境溫度和濕度較為敏感。溫度波動(dòng)可能導(dǎo)致光路偏移或電子元件性能不穩(wěn)定,而濕度過(guò)高可能引發(fā)內(nèi)部結(jié)露或腐蝕。
操作建議:將儀器放置在恒溫恒濕的實(shí)驗(yàn)室中,溫度控制在20~25℃,濕度低于60%RH;避免將儀器靠近空調(diào)出風(fēng)口、加熱設(shè)備或陽(yáng)光直射區(qū)域。
振動(dòng)與電磁干擾隔離
振動(dòng)可能干擾光路對(duì)齊,導(dǎo)致信號(hào)波動(dòng);電磁干擾(如來(lái)自大型電機(jī)、高頻設(shè)備)可能影響電子信號(hào)的穩(wěn)定性。
操作建議:將儀器放置在穩(wěn)固的實(shí)驗(yàn)臺(tái)上,遠(yuǎn)離振動(dòng)源(如離心機(jī)、振蕩器);使用屏蔽電纜連接儀器與計(jì)算機(jī),并避免與電磁干擾源共用同一電源插座。
清潔環(huán)境
空氣中的灰塵或顆粒可能污染光學(xué)窗口或樣品池,影響光散射信號(hào)的強(qiáng)度和質(zhì)量。
操作建議:在清潔的實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中操作,必要時(shí)使用無(wú)塵布擦拭儀器表面和樣品池;對(duì)于高靈敏度檢測(cè),可在超凈工作臺(tái)內(nèi)進(jìn)行樣品處理。
二、儀器檢查與校準(zhǔn)
外觀檢查
檢查儀器外殼是否完好,無(wú)破損或裂縫;各部件(如光學(xué)窗口、樣品池、進(jìn)樣系統(tǒng))是否安裝到位且無(wú)松動(dòng)。
操作建議:輕輕搖晃樣品池,確認(rèn)其固定牢固;檢查進(jìn)樣管路是否連接緊密,無(wú)泄漏;確認(rèn)所有電纜和接口連接正確。
光學(xué)系統(tǒng)檢查
激光發(fā)射器和接收器是核心部件,需確保其清潔無(wú)污染且光路對(duì)齊。
操作建議:
使用專用鏡頭紙或無(wú)塵布輕輕擦拭激光窗口和接收器表面,避免劃傷。
檢查激光光路是否對(duì)齊,必要時(shí)使用儀器自帶的校準(zhǔn)功能(如光路對(duì)準(zhǔn)向?qū)В┻M(jìn)行調(diào)整。
對(duì)于多角度光散射檢測(cè)器(MALS),檢查各角度探測(cè)器是否均能正常接收信號(hào)。
軟件與硬件連接檢查
確認(rèn)儀器與計(jì)算機(jī)或控制終端的連接正常,軟件能夠識(shí)別設(shè)備并顯示實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。
操作建議:
重新插拔USB或數(shù)據(jù)線,確保連接穩(wěn)固。
打開(kāi)軟件,檢查設(shè)備狀態(tài)指示燈是否顯示“就緒”或綠色。
運(yùn)行軟件自檢程序,驗(yàn)證所有功能模塊(如激光發(fā)射、信號(hào)采集、數(shù)據(jù)處理)是否正常。
校準(zhǔn)操作
使用標(biāo)準(zhǔn)樣品(如聚苯乙烯微球、牛血清白蛋白)對(duì)儀器進(jìn)行校準(zhǔn),驗(yàn)證測(cè)量系統(tǒng)的準(zhǔn)確性和重復(fù)性。
操作建議:
按照儀器說(shuō)明書(shū)中的校準(zhǔn)步驟,將標(biāo)準(zhǔn)樣品注入樣品池或流動(dòng)相中。
運(yùn)行校準(zhǔn)程序,記錄校準(zhǔn)結(jié)果(如散射角、分子量、粒徑分布等)。
確保校準(zhǔn)結(jié)果符合儀器規(guī)格要求(如誤差范圍在±2%以內(nèi))。
三、樣品準(zhǔn)備
樣品預(yù)處理
根據(jù)樣品性質(zhì)(如固體、液體、粉末)進(jìn)行適當(dāng)預(yù)處理,確保其符合儀器測(cè)量要求。
操作建議:
固體樣品:研磨至均勻細(xì)粉,避免大顆粒堵塞進(jìn)樣系統(tǒng)或影響光散射信號(hào)。
液體樣品:過(guò)濾去除雜質(zhì)或大顆粒(如使用0.22μm或0.45μm濾膜),必要時(shí)進(jìn)行稀釋或濃縮以調(diào)整濃度。
粉末樣品:使用分散劑(如去離子水、磷酸鹽緩沖液、有機(jī)溶劑)或超聲波處理,防止顆粒團(tuán)聚。
分散介質(zhì)選擇
選擇與樣品相容且不干擾測(cè)量的分散介質(zhì)(如水、有機(jī)溶劑、緩沖液)。
操作建議:
根據(jù)樣品性質(zhì)選擇合適的分散介質(zhì),并確保其清潔無(wú)雜質(zhì)。
對(duì)于易與介質(zhì)反應(yīng)的樣品(如蛋白質(zhì)在有機(jī)溶劑中變性),需進(jìn)行穩(wěn)定性測(cè)試。
避免使用含熒光物質(zhì)或強(qiáng)吸光物質(zhì)的介質(zhì),以免干擾光散射信號(hào)。
樣品濃度調(diào)整
樣品濃度過(guò)高可能導(dǎo)致多重散射或信號(hào)飽和,過(guò)低則信號(hào)強(qiáng)度不足,均影響測(cè)量精度。
操作建議:
通過(guò)預(yù)實(shí)驗(yàn)確定最佳濃度范圍,通常建議遮光率(對(duì)于HPLC-MALS)在5%~15%之間。
使用儀器自帶的濃度調(diào)節(jié)功能(如流動(dòng)相流速控制)或手動(dòng)稀釋樣品至合適濃度。
對(duì)于動(dòng)態(tài)光散射(DLS)測(cè)量,樣品濃度需進(jìn)一步降低以避免多重散射效應(yīng)。
四、流動(dòng)相準(zhǔn)備(針對(duì)液相色譜或凝膠滲透色譜應(yīng)用)
流動(dòng)相配制
根據(jù)樣品性質(zhì)和分析需求配制合適的流動(dòng)相(如水、有機(jī)溶劑、緩沖液)。
操作建議:
使用高純度試劑(如HPLC級(jí)溶劑)配制流動(dòng)相,避免雜質(zhì)干擾。
對(duì)于需要調(diào)節(jié)pH的流動(dòng)相,使用精密pH計(jì)校準(zhǔn)并記錄pH值。
流動(dòng)相需脫氣處理(如使用超聲波脫氣或在線脫氣裝置)以避免氣泡干擾光散射信號(hào)。
流動(dòng)相過(guò)濾
流動(dòng)相中的微小顆??赡芏氯V柱或污染檢測(cè)器,需過(guò)濾去除。
操作建議:使用0.22μm或0.45μm濾膜過(guò)濾流動(dòng)相,并定期更換濾膜。
流動(dòng)相流速設(shè)置
根據(jù)色譜柱規(guī)格和樣品性質(zhì)設(shè)置合適的流動(dòng)相流速。
操作建議:參考色譜柱說(shuō)明書(shū)或預(yù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果,通常流速范圍在0.5~1.0 mL/min之間;對(duì)于MALS檢測(cè),流速需穩(wěn)定以避免信號(hào)波動(dòng)。
