DLS e Espectroscopia de Correlação

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Espalhamento de Luz Dinâmico
(Dynamic light scattering - DLS)
Espectroscopia de Correlação de Fótons
(Photon correlation spectroscopy PCS)
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GNanoBio-FCFRP
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DLS
• A técnica DLS basea-se no:
– Movimento Browiano
– Espalhamento de luz 
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Movimento Browniano
Partículas e moléculas em suspensão estão em constante
movimento, denominado de movimento browniano.
Este movimento é induzido pelo constante bombardeamento de
moléculas do solvente, que estão se movendo, devido à sua
energia térmica
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Movimento Browniano
• A Velocidade do Movimento Browniano é definida pelo 
coeficiente de difusão translacional (D)
• O movimento Browniano é inversamente proporcional ao 
diâmetro da partícula 
• O movimento Browniano depende da Temperatura e da 
Viscosidade do Meio
é Diâmetro da Partícula ê Movimento Browniano
é Viscosidade ê Movimento Browniano
é Temperatura é Movimento Browniano
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• Se as partículas ou moléculas são iluminados com um
laser, estas espalham a radiação sendo que a
intensidade da luz espalhada depende do tamanho das
partículas
Princípio da Medida de DLS
• Devido ao movimento Browniano das partículas e
moléculas há flutuações de intensidade de luz
espalhada. Estas flutuações são correlacionada com o
tamanho da partícula usando a relação de Stokes-
Einstein.
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Flutuações da intensidade da luz espalhada
A luz espalhada sofre interferências construtivas ou destrutivas
em torno das partículas
Através de cálculos matemáticos é possível associar essa
variação de intensidade de espalhamento de luz em função do
tempo ao tamanho das partículas dispersas em suspensão.
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Intensidade das flutuações de luz espalhada 
Partículas 
pequenas: 
curva ruído
Partículas 
grandes: 
curva suave
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Equação de Stokes-Einstein 
d (H) = diâmetro hidrodinâmico
D = coeficiente de difusão translacional (curva de correlação 
da intensidade)
K = constante de Boltzmann’s
T = temperatura
η = viscosidade
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Diâmetro Hidrodiâmico
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O Diâmetro hidrodinâmico é calculado com base em uma 
esfera com um coeficiente de difusão igual ao da partícula 
não esférica
Partículas não-esfércias
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Zetasizer Nano ZS
Malvern
He-Ne Laser
l = 633 nm
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Função de Correlação
• A correlação da posição da partícula em pequenas
mudanças de tempo é contida na função de correlação de
intensidade medida.
• A curva de correlação da intensidade medida é uma medida
Direta do coeficiente de difusão translacional (D).
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Gráfico de Função de Correlação
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Partículas Grandes: o sinal irá mudar lentamente e a
correlação irá persistir por longo período
Partículas pequenas: se movimentam rapidamente e a
correlação irá desaparecer rapidamente
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Partículas com z-average de 40 nm e 409 nm
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Correlograma de uma amostra com partículas 
agregadas ou partículas grandes 
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DLS
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Índice de Polispersão
• 0 a 0,05 – população monodispersa (padrão)
• 0,05 a 0,08 – população quase-monodispersa
• 0,08 a 0,3 – população com baixa polidispersão
• 0,3 a 0,6 – população com média polidispersão
• acima de 0,7 – população muito polidispersa
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Variação do índice de podispersão
(a) PdI = 0,497
(b) PdI = 0,087
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Variação do índice de podispersão
PdI = 0,693
PdI = 0,039
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DLS
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Intercept
• Na análise de DLS o equipamento compara a
similaridade do sinal inicial com o sinal em um tempo t
qualquer.
• Se os sinais foram exatamente sobrepostos, significa que
há uma correlação perfeita, ou seja, uma função de
correlação igual a 1 (eixo Y). Neste caso o ruído zero.
• Valores ideais para ter resultados aceitáveis e confiáveis:
entre 0,8 e 1
• Fatores que podem diminuir o valor do intercept: variações
na potência do laser, sujeira ou riscos na cela,
fluorescência da amostra.
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Preparação das Amostras
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Baixa
concentração “Monoespalhamento”
Alta 
concentração 
Partículas estão tão próximas que 
a radiação espalhada é 
retroespalhada por outras 
partículas
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Um único espalhamento
Múltiplos espalhamento
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Arranjo 
Óptico em 
173°
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Preparação das Amostras
• As amostras devem ser diluídas em água.
Mas quanto?
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Importância do Fator de Diluição
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Count rate (Kcps) mínimo: 100-150
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Preparo de amostra
A amostra deve ser estável no meio de diluição durante todo o
tempo de análise
A amostra pode ser filtrada antes para remover impurezas
A amostra pode ser sonicada em banho de ultrason para
dispersar a mesma no meio de diluição
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Potencial Zeta
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Potencial Zeta
Quase todos os materiais macroscópicos ou particulados
em contato com um líquido adquirem uma carga elétrica
em sua superfície,
Essa carga pode ser devido a dissociação/ionização de
grupos funcionais na superfície da partícula e/ou pela
adsorção diferencial de íons da solução na superfície da
partícula.
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Potencial Zeta
Pode dar informações sobre:
• Interação com meio biológico
• Confirmar revestimento de
partículas
• Estabilidade da dispersão
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Potencial Zeta
• Estabilidade de partículas (maior valor em módulo da
carga superficial das partículas, maior estabilidade)
Alta Estabilidade: Valor de potencial 
zeta maior do que 30mV ou +30 mV
Estabilidade por carga
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Estabilidade Eletroestérica
Estabilidade Elétrica Estabilidade Estérica
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Potencial Zeta
A carga líquida na superfície da partícula afeta a
distribuição de íons na sua vizinhança, aumentando a
concentração de contra-íons junto à superfície. Assim,
forma-se uma dupla camada elétrica na interface da
partícula com o líquido (modelo da dupla camada elétrica)
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+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
++
++-
-
-
-
- -
-
-
-
-
-
-
-
-
-
- Contra-íon de carga negativa
+
+ Contra-íon de carga positiva
Camada de 
Stern: Os 
íons são 
fortemente 
ligados a 
partícula 
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+ +
-
-
-
-
+
-
+ +
+
Camada 
Difusa: íons 
estão menos 
firmemente 
associado.Profa. Priscyla D Marcato Gaspari – GNanoBio-FCFRP
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O potencial zeta é o 
potencial elétrico no 
plano hidrodinâmico 
de cisalhamento.
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Depende não somente 
da superfície da 
partícula mas do meio 
dispersante.
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0,95 Å 1,81 Å 
1,33 Å 1,81 Å 
Cl- K+ Diluir a amostra em 
solução de KCl de 
1 mM
Se a amostra foi preparada com água ou tiver baixa 
condutividade
Também pode ser 
usado tampão PBS 
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Medida de Potencial Zeta
Método de Laser Doppler Electrophoresis
O potencial zeta é medido através da aplicação de um campo
elétrico na dispersão.
As partículas com carga irão migrar para o elétrodo de carga
oposta
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Um feixe de laser passa através da amostra na célula capilar
durante a eletroforese e o espalhamento de luz do movimento
da partícula tem a frequência mudada
A mudança da frequência é diretamente proporcional a
mobilidade eletroforética das partículas
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Potencial Zeta é calculado pela Equação de Henry.
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Preparo de Amostra
• Diluição adequada
• Verificar a condutividade (menor que 5 mS/cm)
• Observar o gráfico Phase Plot e Frequency Plot
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Preparo de Amostra
• Observar o gráfico Phase Plot
Condutividade: 45,2 mS/cm
Concentração da 
amostra muito alta ou 
muito baixa; baixa 
mobilidade; alta 
condutividade 
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Baixa Condutividade
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Baixa Condutividade
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Preparo de Amostra
• Verificar se há bolhas de ar dentro da cubeta
• Verificar se os eletrodos estão oxidados
• Usar uma solução de etanol:água (80:20) para limpeza das
cubetas antes de guarda as mesmas
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Referências
• Bhattacharjee. DLS and zeta potential – What they are and
what they are not?. Journal of Controlled Release 235 (2016) 
337–351 
• Lin et al., Techniques for physicochemical characterization of
nanomaterials. Biotechnology Advances 32, 711-726.
• Lim et al., Characterization of magnetic nanoparticle by
dynamic light scattering. Nanoscale Research Letters 2013, 8
:381
• Sample Preparation DLS. Chapter 6
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Obrigada
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