Metoda Du Noüy – Padday - Du Noüy–Padday method - Wikipedia

Metoda du Noüy – Padday je minimalizovaná verze prstenová metoda du Noüy nahrazení velkého platinového prstence tenkou tyčí, která se používá k měření rovnovážného povrchového napětí nebo dynamického povrchového napětí na rozhraní vzduch-kapalina. U této metody je tyč orientována kolmo na rozhraní a měří se síla na ni vyvinutá. Na základě práce Paddaye^[1] tato metoda nachází široké využití při přípravě a monitorování Langmuir – Blodgettovy filmy, vývoj inkoustů a povlaků, farmaceutický screening a akademický výzkum.

Detailní popis

Prut du Noüy Padday se skládá z prutu obvykle o velikosti několika milimetrů čtverečních, který tvoří malý prstenec. Tyč je často vyrobena z kompozitního kovového materiálu, který lze zdrsnit, aby byla zajištěna úplnost smáčení na rozhraní. Tyč se čistí vodou, alkoholem a plamenem nebo silnou kyselinou, aby se zajistilo úplné odstranění povrchově aktivních látek. Prut je připevněn na váhu nebo váhu pomocí tenkého kovového háku. Metoda Padday používá metodu maximální tažné síly, tj. Maximální síla způsobená povrchovým napětím se zaznamenává při prvním ponoření sondy ca. jeden mm do roztoku a poté se pomalu stáhl z rozhraní. Hlavními silami působícími na sondu jsou vztlak (kvůli objemu kapaliny vytlačené sondou) a hmotnost menisku ulpívajícího na sondě. Toto je stará, spolehlivá a dobře zdokumentovaná technika.^[1]^[2]^[3]^[4]^[5]

Důležitou výhodou techniky maximální tažné síly je, že ustupující kontaktní úhel na sondě je účinně nulový. Maximální tažná síla se získá, když vztlaková síla dosáhne svého minima,

Měření povrchového napětí používané v zařízeních Padday na základě metody du Noüyho prstence / maximální tažné síly je vysvětleno dále zde:

Sílu působící na sondu lze rozdělit do dvou složek:

i) vztlak vyplývající z objemu vytlačeného sondou a

ii) hmotnost menisku kapaliny ulpívající na sondě.

Ta je v rovnováze se silou povrchového napětí, tj.

{ displaystyle tau _ {p} gamma cos theta = m_ {m} g}

kde

${ displaystyle tau _ {p}}$ je obvod sondy,
${ displaystyle m_ {m}}$ je povrchové napětí a hmotnost menisku pod sondou. V zde uvažované situaci je objem vytlačený sondou zahrnut do menisku.
${ displaystyle theta}$ je kontaktní úhel mezi sondou a roztokem, který se měří, a je zanedbatelný pro většinu roztoků se sondami Kibron.

Síla měřená pomocí váhy je tedy dána vztahem

{ displaystyle F_ {p} = m_ {m} g + F_ {vztlak} = tau _ {p} gama + F_ {vztlak}}

kde

${ displaystyle F_ {p}}$ je síla působící na sondu a
${ displaystyle F_ {vztlak}}$ je síla způsobená vztlakem.

V bodě oddělení zmizí objem sondy ponořené do roztoku, a tedy i vztlak. Toto je pozorováno jako maximum v silové křivce, která se vztahuje k povrchovému napětí skrz

{ displaystyle gamma = { frac {F_ {max}} { tau _ {p}}}}

Výše uvedená derivace platí pro ideální podmínky. Neideálie, např. z tvaru defektní sondy, jsou částečně kompenzovány v kalibrační rutině pomocí řešení se známým povrchovým napětím.

Výhody a praxe

Na rozdíl od prstenu du Noüy nejsou při výpočtu povrchového napětí nutné žádné korekční faktory. Díky své malé velikosti může být tyč použita ve vysoce výkonných nástrojích, které používají 96jamkovou destičku k určení povrchového napětí. Malý průměr tyče umožňuje jeho použití v malém objemu kapaliny s 50 ${ displaystyle mu}$ V některých zařízeních se používají vzorky.^[6]

Tyč navíc umožňuje použití pro Wilhelmyho metodu, protože tyč není během měření zcela odstraněna. K tomu lze použít dynamické povrchové napětí pro přesné stanovení kinetiky povrchu v širokém rozsahu časových rozsahů.

Technika Padday také nabízí nízkou variabilitu obsluhy a nepotřebuje antivibrační stůl. Tato výhoda oproti jiným zařízením umožňuje snadné použití zařízení Padday v terénu. Je-li tyč vyrobena z kompozitního materiálu, je také méně pravděpodobné, že se ohne, a proto je levnější než dražší platinová tyč nabízená metodou du Noüy.

V typickém experimentu je tyč spuštěna pomocí ručního nebo automatického zařízení na analyzovaný povrch, dokud se nevytvoří meniskus, a poté je zvednuta tak, aby spodní okraj tyče ležel na rovině nerušeného povrchu. Jednou z nevýhod této techniky je, že nemůže zakopat tyč do povrchu pro měření mezipovrchového napětí mezi dvěma kapalinami.

Praktické využití

Praktické použití nástroje, který používá jedinou sondu, spočívá v tom, že umožňuje vývoj zařízení s vysokou propustností. Pro formulaci v reálném čase pro porozumění pronikání léčiv do systému lze použít zařízení s vysokým výkonem povrchového napětí hematoencefalická bariéra (BBB), porozumění rozpustnosti léčiv, vývoj obrazovky pro testování toxicity léčiv, stanovení fyzikálně-chemických vlastností oxidovaných fosfolipidů a vývoj nových povrchově aktivních látek / polymerů.

Penetrace drog v BBB

Fyzikálně-chemické profilování špatně rozpustných kandidátů na léky provedené pomocí a HTS zařízení pro povrchové napětí. Povolená předpověď penetrace skrz hematoencefalická bariéra.

Vývoj obrazovky pro testování toxicity léků

Korelace s komplexy lék-lipid byla korelována s vysoce výkonným zařízením pro povrchové napětí k předpovědi fosfolipidóza zejména kationické léky.

Pochopení rozpustnosti léků

Rozpustnost léčiva byla dříve provedena třepací metodou. Zařízení s vysokou propustností 96 jamek umožnilo vývoj nové metody testování léků.

Oxidované fosfolipidy

Fyzikálně-chemické vlastnosti oxidovaných lipidů byly charakterizovány pomocí zařízení s vysokou propustností. Protože tyto oxidované lipidy jsou drahé a jsou k dispozici pouze v malém množství, je lepší zařízení pro povrchové napětí vyžadující pouze malé množství objemu.

Vývoj nových povrchově aktivních látek / polymerů

Profily povrchového napětí roztoků rozvětvených kopolymerů byly provedeny pomocí a HTS povrchový tenziometr jako funkční koncentrace polymeru k výrobě agregovaných emulzních kapiček spouštěných pH.

Viz také

Reference

^ ^A ^b Padday, J. F., Pitt, A. R., Pashley, R. M., 1974, „Menisci na volném povrchu kapaliny: povrchové napětí při maximálním tahu na tyči“, J. Chem. Soc., Far. Trans. I, 71 (10), 1919–1931 (1974)
^ Fischer, H., Gottschlich, R., Seelig, A., "Permeace bariéry krve a mozku: molekulární parametry řídící pasivní difúzi" J.Membrane Biol. 165, 201–211 (1998)
^ Christian, S. D., Slage, A. R., Tucker, E. E. a Scamehorn, J. F., „Inverted Vertical Pull Surface Tension Method“, Langmuir, 14 (X), 3126–3128 (1998)
^ Harkins, W. D. a Jordan H. F., „Metoda pro stanovení povrchového a mezifázového napětí z maximálního tahu na prstenci“, J. Am. Chem. Soc., 52 (5), 1751–1772 (1930)
^ Freud, B. B. a Freud, H. Z., „Teorie prstencové metody pro stanovení povrchového napětí“, J. Am. Chem. Soc., 52 (5), 1772–1782 (1930)
^ Suomalainen, P., Johans, C., Söderlund, T. a Kinnunen P. K.J., „Profilování povrchové aktivity léčiv aplikované na predikci propustnosti bariéry krevního mozku“, J. Med. Chem., 47 (7), 1783–1788 (2004)

[Padday-1] A ^b Padday, J. F., Pitt, A. R., Pashley, R. M., 1974, „Menisci na volném povrchu kapaliny: povrchové napětí při maximálním tahu na tyči“, J. Chem. Soc., Far. Trans. I, 71 (10), 1919–1931 (1974)

[2] Fischer, H., Gottschlich, R., Seelig, A., "Permeace bariéry krve a mozku: molekulární parametry řídící pasivní difúzi" J.Membrane Biol. 165, 201–211 (1998)

[3] Christian, S. D., Slage, A. R., Tucker, E. E. a Scamehorn, J. F., „Inverted Vertical Pull Surface Tension Method“, Langmuir, 14 (X), 3126–3128 (1998)

[4] Harkins, W. D. a Jordan H. F., „Metoda pro stanovení povrchového a mezifázového napětí z maximálního tahu na prstenci“, J. Am. Chem. Soc., 52 (5), 1751–1772 (1930)

[5] Freud, B. B. a Freud, H. Z., „Teorie prstencové metody pro stanovení povrchového napětí“, J. Am. Chem. Soc., 52 (5), 1772–1782 (1930)

[6] Suomalainen, P., Johans, C., Söderlund, T. a Kinnunen P. K.J., „Profilování povrchové aktivity léčiv aplikované na predikci propustnosti bariéry krevního mozku“, J. Med. Chem., 47 (7), 1783–1788 (2004)

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]