Veränderung der chemischen Zusammensetzung der Unterphase während Grenzflächen-Rheologiemessungen.
Grenzflächen-Austauschzelle
Die Grenzflächen-Austauschzelle erweitert das patentierte Produktangebot von TA Instruments für die Grenzflächen-Rheologie und bietet die Möglichkeit, die Zusammensetzung der unteren Fluidschicht (Unterphase bzw. Subphase) während rheologischer Messungen direkt zu beeinflussen. Dieses einzigartige Verfahren erlaubt die Charakterisierung der Grenzflächen als Reaktion auf eine veränderte Unterphasenzusammensetzung und bietet die Möglichkeit, die Auswirkungen der Veränderung bei pH-Wert, Salzgehalt oder Wirkstoffkonzentrationen zu quantifizieren oder neue Proteine, Tenside oder andere aktive Bestandteile einzuleiten.
Technologie
Die Grenzflächen-Austauschzelle besteht aus drei Hauptkomponenten: der Doppelwandring-Geometrie, einem Austauschzellengefäß mit Einlass- und Auslassöffnungen sowie einer computergesteuerten Spritzenpumpe. Die Zellenkonstruktion basiert auf den numerischen Strömungssimulationen von Schroyen et. al. (1) und ist darauf optimiert, die Homogenität der Komposition zu maximieren und dabei eine konstante Grenzflächenhöhe aufrechtzuerhalten sowie die Scherrate an der Grenzfläche beim Pumpen von Fluid in die Zelle zu minimieren.
(1) Schroyen et. al., Rheologica Acta, Band 56, Ausgabe 1, S. 1–10
Austauschzellengefäß
Austauschzellengefäß
Das speziell entwickelte doppelwandige Gefäß für Grenzflächenmessungen (2) verfügt über exakt platzierte Fluideinlass- und Auslassöffnungen, um die Unterphase während einer rheologischen Messung auszutauschen. Während des Versuchs wird die neue Unterphase durch die vier Öffnungen am Boden der Zelle eingeleitet, während gleichzeitig das gleiche Phasenvolumen durch die vier Öffnungen unterhalb der Fluid/Fluid-Grenzfläche abgeleitet wird. Dieser simultane Austausch und die ausbalancierte Gefäßkonstruktion stellen eine gleichmäßige Infusion und Entnahme der Phasen sicher. Darüber hinaus bleibt das Volumen der Unterphase sowie die Lage der Grenzfläche während des gesamten Versuchs konstant.
(2) US-Patentnr. # 7,926,326
Doppelwandring
Doppelwandring
Die Grenzflächen-Austauschzelle verwendet den Doppelwandring (DWR) mit extrem niedriger Trägheit als Messgeometrie. Dank des großen Durchmessers und des diamantförmigen Querschnitts „haftet“ die Grenzfläche sozusagen am Ring und macht den DWR zur bevorzugten Messplattform, wenn es um empfindliche und qualitative Daten für die Grenzflächen-Rheologie geht.
Spritzenpumpe
Spritzenpumpe
Der Austausch der Unterphase wird präzise durch eine simultane Infusion/Entnahme mit einer Spritzenpumpe ausgeführt, die über die TRIOS-Software gesteuert und programmiert wird. Zwei Spritzen auf jeder Seite ermöglichen einen vollständigen und gleichmäßigen Austausch des Unterphasenvolumens, während die Grenzflächenhöhe konstant gehalten wird. Bei einer repräsentativen Durchflussmenge von 6 ml/min kann das Unterphasenvolumen in der Zelle innerhalb von 8 Minuten vollständig ausgetauscht werden.
Anwendungen
Kontrollierte Infusion von Seifenlösung
Die Grenzflächenstärke eines Proteinnetzwerks, das in einer Öl/Wassergrenzfläche adsorbiert wurde, kann durch Faktoren wie den pH-Wert, Salzkonzentration und das Vorhandensein von Tensiden beeinflusst werden. In diesem Beispiel hatte sich ein starkes und stabiles Netzwerk aus Rinderserumalbumin an der Grenzfläche zwischen einer phosphatgepufferten Kochsalzlösung und Dodekan gebildet.
Als Nächstes wurde die Pufferlösung in der Unterphase mit einer stark verdünnten Seifenlösung ausgetauscht. Innerhalb von Minuten nach der Infusion der Seifenlösung sank das Grenzflächenmodul um mehrere Größenordnungen, was eine dramatische Zerstörung der Proteingrenzfläche widerspiegelt. Die Einleitung der Tenside senkt die Oberflächenspannung und verdrängt Proteinmoleküle von der Grenzfläche. Im Laufe der Zeit sorgt die fortlaufende Ansammlung der Tenside an der Grenzfläche für eine katastrophale Zerstörung der ursprünglichen Proteingrenzfläche durch eine orogenetische Verlagerung oder Phasenseparationsprozesse.
Quellen
„A versatile subphase exchange cell for interfacial shear rheology”, B. Schroyen, D. Z. Gunes, J. Vermant, Rheologica Acta, 2017, Band 56 (1), S. 1–10
Webinar: Interfacial Rheology von Prof. Gerry Fuller, Stanford University
- Beschreibung
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Grenzflächen-Austauschzelle
Die Grenzflächen-Austauschzelle erweitert das patentierte Produktangebot von TA Instruments für die Grenzflächen-Rheologie und bietet die Möglichkeit, die Zusammensetzung der unteren Fluidschicht (Unterphase bzw. Subphase) während rheologischer Messungen direkt zu beeinflussen. Dieses einzigartige Verfahren erlaubt die Charakterisierung der Grenzflächen als Reaktion auf eine veränderte Unterphasenzusammensetzung und bietet die Möglichkeit, die Auswirkungen der Veränderung bei pH-Wert, Salzgehalt oder Wirkstoffkonzentrationen zu quantifizieren oder neue Proteine, Tenside oder andere aktive Bestandteile einzuleiten.
- Technologie
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Technologie
Die Grenzflächen-Austauschzelle besteht aus drei Hauptkomponenten: der Doppelwandring-Geometrie, einem Austauschzellengefäß mit Einlass- und Auslassöffnungen sowie einer computergesteuerten Spritzenpumpe. Die Zellenkonstruktion basiert auf den numerischen Strömungssimulationen von Schroyen et. al. (1) und ist darauf optimiert, die Homogenität der Komposition zu maximieren und dabei eine konstante Grenzflächenhöhe aufrechtzuerhalten sowie die Scherrate an der Grenzfläche beim Pumpen von Fluid in die Zelle zu minimieren.
(1) Schroyen et. al., Rheologica Acta, Band 56, Ausgabe 1, S. 1–10
Austauschzellengefäß
Austauschzellengefäß
Das speziell entwickelte doppelwandige Gefäß für Grenzflächenmessungen (2) verfügt über exakt platzierte Fluideinlass- und Auslassöffnungen, um die Unterphase während einer rheologischen Messung auszutauschen. Während des Versuchs wird die neue Unterphase durch die vier Öffnungen am Boden der Zelle eingeleitet, während gleichzeitig das gleiche Phasenvolumen durch die vier Öffnungen unterhalb der Fluid/Fluid-Grenzfläche abgeleitet wird. Dieser simultane Austausch und die ausbalancierte Gefäßkonstruktion stellen eine gleichmäßige Infusion und Entnahme der Phasen sicher. Darüber hinaus bleibt das Volumen der Unterphase sowie die Lage der Grenzfläche während des gesamten Versuchs konstant.
(2) US-Patentnr. # 7,926,326
Doppelwandring
Doppelwandring
Die Grenzflächen-Austauschzelle verwendet den Doppelwandring (DWR) mit extrem niedriger Trägheit als Messgeometrie. Dank des großen Durchmessers und des diamantförmigen Querschnitts „haftet“ die Grenzfläche sozusagen am Ring und macht den DWR zur bevorzugten Messplattform, wenn es um empfindliche und qualitative Daten für die Grenzflächen-Rheologie geht.
Spritzenpumpe
Spritzenpumpe
Der Austausch der Unterphase wird präzise durch eine simultane Infusion/Entnahme mit einer Spritzenpumpe ausgeführt, die über die TRIOS-Software gesteuert und programmiert wird. Zwei Spritzen auf jeder Seite ermöglichen einen vollständigen und gleichmäßigen Austausch des Unterphasenvolumens, während die Grenzflächenhöhe konstant gehalten wird. Bei einer repräsentativen Durchflussmenge von 6 ml/min kann das Unterphasenvolumen in der Zelle innerhalb von 8 Minuten vollständig ausgetauscht werden.
- Anwendungen
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Anwendungen
Kontrollierte Infusion von Seifenlösung
Die Grenzflächenstärke eines Proteinnetzwerks, das in einer Öl/Wassergrenzfläche adsorbiert wurde, kann durch Faktoren wie den pH-Wert, Salzkonzentration und das Vorhandensein von Tensiden beeinflusst werden. In diesem Beispiel hatte sich ein starkes und stabiles Netzwerk aus Rinderserumalbumin an der Grenzfläche zwischen einer phosphatgepufferten Kochsalzlösung und Dodekan gebildet.
Als Nächstes wurde die Pufferlösung in der Unterphase mit einer stark verdünnten Seifenlösung ausgetauscht. Innerhalb von Minuten nach der Infusion der Seifenlösung sank das Grenzflächenmodul um mehrere Größenordnungen, was eine dramatische Zerstörung der Proteingrenzfläche widerspiegelt. Die Einleitung der Tenside senkt die Oberflächenspannung und verdrängt Proteinmoleküle von der Grenzfläche. Im Laufe der Zeit sorgt die fortlaufende Ansammlung der Tenside an der Grenzfläche für eine katastrophale Zerstörung der ursprünglichen Proteingrenzfläche durch eine orogenetische Verlagerung oder Phasenseparationsprozesse.
- Quellen
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Quellen
„A versatile subphase exchange cell for interfacial shear rheology”, B. Schroyen, D. Z. Gunes, J. Vermant, Rheologica Acta, 2017, Band 56 (1), S. 1–10
Webinar: Interfacial Rheology von Prof. Gerry Fuller, Stanford University
