CF2000. Система центробежного фракционирования наночастиц.

Наиболее современная система для разделения и фракционирования наночастиц с высоким разрешением!

Профессиональная модульная система

Новая установка CF2000 компании Postnova – это первая и единственная модульная система для фракционирования наночастиц в поле центробежной силы. Все модули системы, включая устройство автоматического ввода проб и детекторы, управляются при помощи единого программного обеспечения NovaFFF. В установке центробежного фракционирования CF2000 реализовано множество технических наработок и запатентованных компанией Postnova за многие годы лидерства в области фракционирования частиц в потоке (FFF). Благодаря уникальной конструкции система CF2000 обладает гибкостью, надежностью и производительностью, недоступной для других систем определения размеров частиц. Установка CF2000 позволяет проводить разделение наночастиц с высоким разрешение с одновременным определением их размера, тем самым устанавливая новые стандарты работы в лабораториях, и значительно превосходя существующие методики определения характеристик наночастиц.

Широкий диапазон разделения

Установка центробежного фракционирования наночастиц CF2000 обладает широким диапазоном разделения, что позволяет отделить мелкие частицы, например, белки или макромолекулы, от более крупных наночастиц. Система идеально подходит для разделения смесей наночастиц по размерам. Диапазон разделения также включает в себя и микрочастицы. Обычно на установке центробежного разделения CF2000 разделяют полимерные частицы, частицы оксида кремния, оксида титана, оксида цинка, золотые или серебряные наночастицы. Тем не менее, с ее помощью можно разделять различные взвешенные органические и органические частицы из природных, приповерхностных или сточных вод, комбинируя фракционирования с различными методами химического анализа состава отдельных фракций наночастиц. В противоположность традиционным методикам определения распределения частиц по размерам, фракционирование наночастиц не только позволяет регистрировать размеры частиц, но и собирать их после разделения, что дает гораздо большие возможности до дальнейшего анализа. Физическое разделение частиц позволяет избежать множества недостатков традиционных методов, например, ошибок, связанных с доминированием крупных частиц над мелкими. Также как и для любого метода фракционирования наночастиц в потоке, для центробежного фракционирования не требуется предварительной фильтрации образца. Возможность использования множетства растворителей, в том числе и нативных, значительно облегчает задачу разделения неустойчивых и коагулирующих смесей наночастиц и макромолекул.

Размеры частиц и разделение по плотности

В установке CF2000 реализуется принцип использования центробежной силы, в качестве средства разделения частиц. Частицы разделяются за счет динамической диффузии, которая зависит и от размера, и от плотности частиц. Данная комбинация позволяет осуществлять разделение частиц одного размера, но различной плотности. Оптимальных условий разделения можно достичь, подбирая растворитель и задавая программы нагрева. Круг основных пользователей данной системы постоянно расширяется, включая в себя лаборатории, занимающиеся проблемами окружающей среды, наноматериалами, пищевой, сельскохозяйственной и фармацевтической продукцией.

Детекторы для системы центробежного разделения частиц

Для обеспечения полноты детектирования физических свойств наночастиц после разделения и максимального соответствия требованиям различных потребителей, компания Postnova по желанию пользователя может укомплектовать систему CF2000 различными дополнительными модулями и детекторами, включая, например, рефрактометрические (RI), статическое (MALS) и динамическое светорассеяние (DLS). Все модули и детекторы, поставляемые компанией Postnova, специально оптимизированы не только для использования с системой центробежного разделения частиц, но и с другими системами фракционирования наночастиц компании Postnova. В дополнение к этому, систему CF2000 достаточно легко подключить к существующим детекторам различных производителей, для большинства из которых уже разработан соответствующий интерфейс. Это позволяет экономить ресурсы лаборатории, а также разрабатывать специальные приложения, среди которых необходимо отметить комбинацию системы фракционирования с масс-спектрометрическим детектором состава (ICP-MS). Последняя установка находит широкое применение при анализе наночастиц в природных объектах, а также в любых других объектах с незначительным числом наночастиц неизвестного состава.

Преимущества системы центробежного фракционирования

Основным отличием системы центробежного фракционирования наночастиц от множества анализаторов размеров частиц, присутствующих на мировом рынке, является уникальная возможность разделения с высоким разрешением. В системе фракционирования не используются предположения и алгоритмы, она лишь физически разделяет смесь наночастиц на фракции с высочайшим разрешением по размерам.

Технология центробежного разделения, лежащая в основе установки CF2000, позволяет в одном эксперименте разделять малые, средние и крупные наночастицы, что помогает избежать эффекта экранирования мелких частиц крупными. Это   приводит к гораздо более точному анализу распределения частиц по размерам по сравнению с существующими технологиями, основанными на регистрации светорассеяния.

Использование полого канала разделения позволяет использовать практически любой элюент, который идеально подходит для частиц в образце. Это дает возможность использования нативного растворителя, что предохраняет частицы от агрегирования и коагуляции, и позволяет моделировать реальные условия пребывания наночастиц. С другой стороны, используя различные элюенты, меняя ионную силу, рН или концентрацию раствора, можно легко исследовать кинетику агломерации или поведение наночастиц в различных растворителях.

Так как основным параметром, влияющим на разделение частиц в центробежном поле, является их масса, то метод центробежного фракционирования можно использовать для разделения частиц одного размера, но различной массы – одинаковых по размеру частиц различной химической природы. Например, так можно разделять системы квантовых точек, или другие объекты, в которых одновременно могут присутствовать полые и заполненные оболочки.

Установка CF2000 была разработана как модульная система фракционирования, которую легко совместить с существующими детекторами, например, UV, DLS, MALS, SAXS. Более того, систему центробежного фракционирования наночастиц можно использовать для получения отдельных фракций наночастиц, которые, после анализа на проточных детекторах можно перенести на стационарные детекторы, например, на электронный микроскоп, с помощью которого можно получить необходимые данные о составе и форме наночастиц.

Программное обеспечение NovaFFF

При разработке программы NovaFFF компанией Postnova была реализована стратегия: «Одно программное обеспечение для всех устройств». Оно включает в себя средства управления различными модулями установки, системы сбора данных с детекторов, средства обработки данных, а также средства экспорта и составления отчетов.

NovaFFF – легкость использования:

• Максимальная гибкость: простое интегрирование новых модулей, например, устройств автоматического ввода проб, насосов и различных детекторов
• Функции безопасности и мониторинга: давление в канале и в насосе, ручное или автоматическое отключение системы при превышении заданного давления. 
• Сбор информации об эксперименте: давления, потоки, показания детекторов в реальном времени на экране компьютера и в файле данных
• Журнал событий: записываются важные действия и события
• Управление с компьютера по сети LAN: интегрирование системы в локальную сеть компании (LAN) с собственным IP-адресом для каждой из систем фракционирования. Современный протокол связи с использованием TCP/IP.
• Уникальная возможность интегрирования FFF-LS: совместное управление системой фракционирования и детектором светорассеяния из одной программы.
• Отсутствие необходимости запуска нескольких программ: нет необходимости запуска нескольких программ, копирования методов из нескольких программ, проблем со стабильностью работы и совместимостью – все это благодаря комплексному решению NovaFFF.

Модули:

• Модуль хранения элюента (PN7140)
• Изократический насос (PN1130)

Модули работы с образцом:

• Модуль дезинфекции ультрафиолетовым излучением (PN7205 UVD)
• Устройство автоматической подачи проб (PN5300)

Детекторы:

• 21-угловой детектор светорассеяния (PN3621 MALS)
• 9-угловой детектор светорассеяния (PN3609 MALS)
• RI – Дифференциальный рефрактометр (PN3150)
• Детектор ультрафиолетового излучения (PN3211)
• Детектор по флуоресценции (PN3411)

Диапазон температур: Комнатная температура: пределы от 5°C до 50°C

Диапазон измерений: Наночастицы: 7 нм - 20 мкм (в зависимости от плотности образца)

Наименьшие размеры:

• Al₂O₃ – 12,5 нм,
  MnO₂ – 12,5 нм,
  Fe₂O₃ – 12,3 нм,
  Глина – 17,3 нм,
  Si – 19,9 нм,
  Au – 7,6 нм,
  Ag – 8,4 нм.

Картридж канала: cпециальный канал для центробежного разделения компании Postnova

• Внутренний объем: около 1,5 мл
• Толщина внутреннего канала: 250 мкм (другие – по запросу)
• Внешний диаметр кольца канала: 180 мм

Применение растворителей: Все обычные водные и органические растворители

Возможность подключения других детекторов: Для центробежного фракционирования можно использовать следующие виды детекторов:

• Динамическое светорассеяние – DLS
• Статическое светорассеяние - MALS
• Поглощение ультрафиолетового и видимого света UV/VIS
• Другие детекторы: данные по совместимости предоставляются по запросу.

Диапазон потоков: Основной поток от 0,01 до 5,0 мл/мин на выходе из канала

Давление: Максимальное давление в канале до 25 атм

Центробежная сила: От  2 до 2680 g

Скорость вращения: Максимум 4900 об/мин

Центробежное поле: Постоянное, линейно или экспоненциально затухающее поле

Время анализа: Обычно от 30 до 90 мин; возможно более долгое или короткое время

Электропитание: 100-230 В / 0.6 кВт / 50-100 Гц

Требования к компьютеру: Windows XP, минимум 1024 Мб RAM, 2 порта Ethernet

Программное обеспечение: Программное обеспечение NovaFFF для управления системой (устройство автоматического ввода проб, насосы и детекторы), считывания данных (сигналы с детекторов, давление, потоки), обработки данных и составления отчетов (расчет по графику Цимма, калибровка по стандартам).

Расходные материалы: Прокладки и поршни насосов, прокладки клапанов. Картридж канала сделан из инертных специальных материалов. После некоторого срока использования его можно регенерировать и использовать повторно много раз.

Объем ввода образца: Обычно от 10 до 100 мкл со вводом с автоматического устройства или ручным вводом. При вколе большего количества образца может возникнуть уширение линий.

Масса вводимого образца: Лимитирующим параметром является перегрузка канала, которая в основном определяется размерами канала. Для приведенного выше размера канала обычное количество вводимого образца составляет около 10 - 100 мкг. Максимальная масса образца, в зависимости от его природы, может достигать до 500 мкг.