吸附和解吸与QCM-D如何衡量

吸附和解吸过程发生无处不在。他们在表面科学等领域发挥着重要的作用,生物材料、细胞和分子生物学、药物开发和生产,分子和纳米颗粒与各种表面在不同的上下文中。

吸附可以被定义为“粘连”的分子从液体或气相到一个表面上。解吸是相反的现象,当吸附分子从一个表面。QCM-D技术,本质上是一个平衡对小质量,可以实时监测分子吸附和解吸过程通过检测后的质量变化从表面分子吸收或释放的研究。

描述在固体表面吸附和解吸过程

这取决于应用程序和客观的研究,它可能与理解,描述优化吸附或解吸事件。无论哪种方式,这将是有关监控材料的数量被加入或离开水面,它也可能是相关调查的速率过程。每次材料中添加或删除从表面上看,有一个对应的改变质量将检测到实时QCM-D。

例子:评估蛋白质吸附在玻璃和塑料

作为一个例子,让我们看一看蛋白质吸附在两个不同的表面,一个玻璃表面和一个塑料。概述在图1中,我们遵循以下步骤。

1. 我们两个并行测量,一个在玻璃和塑料。测量从各自的表面在一个背景的解决方案。此时,表面是光秃秃的,这意味着零质量(图1)。
2. 接下来,我们介绍了蛋白质溶液和让它流在表面。QCM-D仪器捕捉两个参数,频率和耗散。频移代表质量反向变化,即消极转变意味着大规模的吸收,和积极的转变意味着质量损失。当蛋白质达到表面,有大量吸收这两个玻璃和塑料表面。然而,我们注意到玻璃表面上的吸附有点快比塑料的(图1 b)。
3. 30分钟后,我们清洗消除松散的蛋白质。这里我们看到质量损失的玻璃和塑料表面(图1 c)。
4. 在实验的最后,我们得出结论,最后的吸附量是较大的玻璃比塑料表面(图1 d)。

图1所示。(上)蛋白质吸附在塑料(PVDF)和玻璃与QCM-D(硼硅酸盐)测量。(底部)示意图说明蛋白质的吸附过程。

评估在不同条件下吸附和解吸

监测质量作为时间的函数,评价表面相互作用过程很简单。还可以比较行为在不同条件下通过改变例如浓度、温度、pH、离子强度。

除了这个例子所示,其他类型的吸附和解吸的事件可以通过测量特征质量吸收和质量损失包括,例如,表面相互作用的表面活性剂,聚合物和纳米粒子。

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