Метод Дю Нуи – Паддея - Википедия - Du Noüy–Padday method

Метод дю Нуи – Паддея это уменьшенная версия метод кольца дю Нуюи замена большого платинового кольца тонким стержнем, который используется для измерения равновесного поверхностного натяжения или динамического поверхностного натяжения на границе раздела воздух-жидкость. В этом методе стержень ориентирован перпендикулярно границе раздела, и сила, приложенная к нему, измеряется. Основываясь на работе Padday,[1] этот метод находит широкое применение при подготовке и мониторинге Фильмы Ленгмюра – Блоджетт, разработка красок и покрытий, фармацевтический скрининг и академические исследования.

Подробное описание

Удилище Du Noüy Padday состоит из стержня, обычно размером порядка нескольких квадратных миллиметров, образующего небольшое кольцо. Стержень часто изготавливается из композитного металлического материала, которому можно придать шероховатость для обеспечения полного смачивание на интерфейсе. Стержень очищают водой, спиртом и пламенем или сильной кислотой, чтобы обеспечить полное удаление поверхностно-активных веществ. Штанга крепится к весам или весам с помощью тонкого металлического крючка. В методе Паддея используется метод максимального тянущего усилия, т.е. максимальная сила, обусловленная поверхностным натяжением, регистрируется при первом погружении зонда ок. один мм в раствор, а затем медленно отводят от границы раздела. Основными силами, действующими на зонд, являются плавучесть (из-за объема жидкости, вытесняемой зондом) и масса мениска, прилипшего к зонду. Это старый, надежный и хорошо задокументированный метод.[1][2][3][4][5]

Важным преимуществом метода максимального тягового усилия является то, что угол смачивания зонда фактически равен нулю. Максимальная сила тяги достигается, когда сила плавучести достигает минимума,

Измерение поверхностного натяжения, используемое в устройствах Padday, на основе метода кольца Дю Нюи / максимальной силы натяжения поясняется далее здесь:

Силу, действующую на зонд, можно разделить на две составляющие:

i) плавучесть, обусловленная объемом, вытесняемым зондом, и
ii) масса мениска жидкости, приставшая к зонду.

Последняя находится в равновесии с силой поверхностного натяжения, т.е.

куда

  • периметр зонда,
  • - поверхностное натяжение и вес мениска под датчиком. В рассматриваемой ситуации объем, вытесняемый зондом, входит в мениск.
  • - угол смачивания между зондом и измеряемым раствором; он незначителен для большинства растворов с зондами Kibron.

Таким образом, сила, измеряемая весами, определяется выражением

куда

  • сила, действующая на зонд, и
  • сила плавучести.

В точке отсоединения объем зонда, погруженного в раствор, исчезает, а значит, и член плавучести. Это наблюдается как максимум на силовой кривой, которая связана с поверхностным натяжением через

Приведенный выше вывод справедлив для идеальных условий. Неидеальности, например от дефекта формы зонда, частично компенсируются в процессе калибровки с использованием раствора с известным поверхностным натяжением.

Преимущества и практика

В отличие от кольца Du Noüy, при расчете поверхностного натяжения поправочные коэффициенты не требуются. Благодаря небольшому размеру стержень может использоваться в высокопроизводительных приборах, в которых для определения поверхностного натяжения используется 96-луночный планшет. Малый диаметр стержня позволяет использовать его в небольшом объеме жидкости с 50 l образцы используются в некоторых устройствах.[6]

Кроме того, стержень также позволяет использовать метод Вильгельми, поскольку стержень не удаляется полностью во время измерений. Для этого динамическое поверхностное натяжение может использоваться для точного определения кинетики поверхности в широком диапазоне временных масштабов.

Техника Padday также предлагает низкую дисперсию оператора и не требует антивибрационного стола. Это преимущество перед другими устройствами позволяет легко использовать устройства Padday в полевых условиях. Стержень, сделанный из композитного материала, также с меньшей вероятностью изгибается и, следовательно, дешевле, чем более дорогой платиновый стержень, предлагаемый по методу Дю Ную.

В типичном эксперименте стержень опускается с помощью ручного или автоматического устройства на анализируемую поверхность до образования мениска, а затем поднимается так, чтобы нижний край стержня лежал на плоскости ненарушенной поверхности. Одним из недостатков этого метода является то, что он не может погрузить стержень в поверхность для измерения межфазного натяжения между двумя жидкостями.

Практическое использование

Практическое применение прибора, в котором используется один зонд, заключается в том, что он позволяет разработать устройство с высокой пропускной способностью. Устройство с высокой пропускной способностью поверхностного натяжения может использоваться для составления рецептур в реальном времени для понимания проникновения лекарственных средств в гематоэнцефалический барьер (ГЭБ), понимание растворимости лекарств, разработка скрининга для проверки токсичности лекарств, определение физико-химических свойств окисленных фосфолипидов и разработка новых поверхностно-активных веществ / полимеров.

Проникновение наркотиков в ГЭБ

Физико-химическое профилирование слаборастворимых лекарственных препаратов-кандидатов, выполненное с использованием HTS устройство поверхностного натяжения. Допускается прогноз проникновения через гематоэнцефалический барьер.

Разработка экрана для проверки токсичности лекарств

Корреляция с комплексами лекарство-липид коррелировала с высокопроизводительным устройством поверхностного натяжения для прогнозирования фосфолипидоз в частности катионные препараты.

Понимание растворимости лекарств

Растворимость лекарства ранее определялась методом встряхивания. 96-луночное устройство с высокой пропускной способностью позволило разработать новый метод тестирования лекарств.

Окисленные фосфолипиды

Физико-химические свойства окисленных липидов охарактеризованы с помощью высокопроизводительного прибора. Поскольку эти окисленные липиды дороги и доступны только в небольших количествах, устройство поверхностного натяжения, требующее только небольшого объема, лучше.

Разработка новых поверхностно-активных веществ / полимеров

Профили поверхностного натяжения растворов разветвленных сополимеров получали с использованием HTS поверхностный тензиометр в зависимости от концентрации полимера для получения капель агрегационной эмульсии, вызываемой pH.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ а б Паддей, Дж. Ф., Питт, А. Р., Пэшли, Р. М., 1974, "Мениски на свободной поверхности жидкости: поверхностное натяжение от максимального усилия на стержне", Дж. Chem. Soc., Far. Пер. I, 71 (10), 1919–1931 (1974)
  2. ^ Фишер, Х., Готчлих, Р., Силиг, А., "Проникновение через гематоэнцефалический барьер: молекулярные параметры, управляющие пассивной диффузией" J.Membrane Biol. 165, 201–211 (1998)
  3. ^ Кристиан, С. Д., Слэйдж, А. Р., Такер, Э. Э. и Скамхорн, Дж. Ф., "Метод перевернутого вертикального растягивающего поверхностного натяжения", Langmuir, 14 (X), 3126–3128 (1998)
  4. ^ Харкинс, У. Д. и Джордан Х. Ф., «Метод определения поверхностного и межфазного натяжения по максимальному натяжению кольца», J. Am. Chem. Soc., 52 (5), 1751–1772 (1930)
  5. ^ Фрейд Б. Б. и Фрейд Х. З., "Теория кольцевого метода определения поверхностного натяжения", J. Am. Chem. Soc., 52 (5), 1772–1782 (1930)
  6. ^ Суомалайнен П., Йоханс К., Седерлунд Т. и Киннунен П. К. Дж. «Профилирование поверхностной активности лекарственных средств, применяемое для прогнозирования проницаемости гематоэнцефалического барьера», J. Med. Chem., 47 (7), 1783–1788 (2004)