ZetaStar

Manuelle oder automatische Messungen von Größe, Partikelkonzentration und Zetapotenzial

Multiple Messfunktionen in einem Gerät

Der DynaPro ZetaStar kombiniert dynamische, elektrophoretische und statische Lichtstreuung, um Nanopartikelsuspensionen und makromolekulare Lösungen zu charakterisieren. Es ist ein einfach zu bedienendes, leistungsfähiges Werkzeug, das schnell Größe und Polydispersität, Zetapotenzial, Partikelkonzentration, Molmasse und Trübung/Opaleszenz für Moleküle, die in der Größe von Angström bis Mikron reichen, liefert. Analysieren und quantifizieren Sie virale Vektoren, Vesikel, Lipid-Nanopartikel, anorganische Nanopartikel, Nanoemulsionen, Polymere, Peptide, Proteine, Nukleinsäuren und mehr.

Manuelle Bedienung mit DYNAMICS Touch

DYNAMICS Touch ist eine intuitiv zu bedienende und leistungsfähige App, die direkt auf dem ZetaStar installiert ist und sich an Gelegenheits- und Nicht-Experten richtet. Über das Touchscreen-Display führt DYNAMICS Touch durch die Einrichtung der Messung und die Datenerfassung. Die Datenqualitätsindikatoren bieten Vertrauen in die Ergebnisse und helfen, zukünftige Messungen zu verbessern. Die Ergebnisse werden sofort auf dem ZetaStar angezeigt, während Datendateien und PDF-Berichte auf dem Gerät gespeichert, über das Netzwerk übertragen oder auf einen USB-Stick heruntergeladen werden können. Sie können den Bericht sogar an Ihr Handy senden!

Umfassende Analysen mit DYNAMICS

DYNAMICS ist unser leistungsfähiges PC-basiertes, umfassendes Softwarepaket zur Erfassung, Analyse und Berichterstattung von dynamischen, statischen und elektrophoretischen Lichtstreudaten. Es führt erweiterte Analysen durch und vergleicht mehrere Datendateien, um Trends zu erkennen und Statistiken zu erstellen. DYNAMICS kann das ZetaStar steuern und Daten direkt erfassen, eine Reihe von automatisierten Experimenten mit einem Autosampler durchführen oder DYNAMICS Touch Datendateien einlesen.

DYNAMICS wird mit einer 21 CFR Part 11-konformen Security Pack-Option angeboten, die den Einsatz des ZetaStar in einer GMP-Umgebung für die Qualitätskontrolle oder die Prozessüberwachung ermöglicht.

Mehr als nur ein typischer Zetapotenzialdetektor

Einzigartig unter den Zeta-Potenzial-Detektoren bietet der ZetaStar empfindliche und robuste DLS-, ELS- und SLS-Messungen sowohl in Küvetten als auch im Stop-Flow-Modus mit einer Durchflusszelle.

  • DLS/ELS: Der ZetaStar führt simultane dynamische und elektrophoretische Lichtstreuung (DLS/ELS) durch, um Größe, Polydispersität und Zetapotenzial zu bestimmen.
  • DLS/SLS: Die gleichzeitige Messung von dynamischer und statischer Lichtstreuung (DLS/SLS) ermöglicht Messungen von Größe, Polydispersität, Partikelkonzentration, Molmasse und/oder Trübung in nur 2 µL.
  • Automatisierung: Als Alternative zu manuellen küvettenbasierten Verfahren kann DLS/ELS mit einem Autosampler vollautomatisch durchgeführt werden.
  • Bequemlichkeit: DLS/ELS und DLS/SLS können auch in Einwegküvetten durchgeführt werden, um die Reinigung der Küvetten und mögliche Probenverschleppung zu vermeiden.
  • Geringes Volumen: DLS/ELS kann mit nur 65 µL Lösung durchgeführt werden, DLS/SLS mit nur 2 µL.
  • Schnelligkeit: DLS/ELS-Messungen können nur 15 Sekunden dauern, DLS/SLS-Messungen sogar noch weniger.
  • Hohe Salzkonzentration: Der ZetaStar kann das Zetapotenzial in Lösungen messen, die physiologischen Bedingungen oder Formulierungspuffern entsprechen, und zwar mit hoher Empfindlichkeit und ohne Beschädigung der empfindlichen biologischen Proben.

ZetaStar

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Schnell und einfach: In Verbindung mit der benutzerfreundlichen On-Board-App DYNAMICS Touch sind schnelle und zuverlässige Ergebnisse nur wenige Klicks entfernt.

Maximale Leistung: Gepaart mit der vollen Leistung des PC-basierten DYNAMICS kann der ZetaStar erweiterte Lösungseigenschaften bestimmen, darunter:

  • Kolloidale Stabilität: zweiter Virialkoeffizient (A2 oder B22) und Diffusionswechselwirkungsparameter (kD), Trübung oder Opaleszenz
  • Thermische Stabilität: Temperatur des Proteinschmelzens oder Aggregationsbeginns (Tm, Tonset, Tagg)
  • Beschleunigte Abbaukinetik: Entwicklung von Größe und Molmasse mit der Zeit bei erhöhter Temperatur.

Minimale Ausfallzeit: Da der ZetaStar aus einer Reihe von vor Ort austauschbaren Modulen besteht und keine optische Ausrichtung erforderlich ist, muss er Ihr Labor zur Wartung nie verlassen. Ein Wyatt-Techniker kann die meisten Reparaturen vor Ort durchführen.

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Ein ZetaStar verfügt über eine intuitive Onboard-App, DYNAMICS Touch, die es jedem ermöglicht, eine Küvette mit der Probe in das Gerät zu stellen und durch die Messung geführt zu werden.


Mehrere hochmoderne technologische Fortschritte verleihen dem ZetaStar gegenüber anderen DLS/ELS-Instrumenten erhebliche Vorteile hinsichtlich Leistung, Anwendungsbereich und Wartungsfreundlichkeit.

FIDELIS-Technologie

Im ZetaStar ist ein fortschrittliches Festkörper-Interferometer für die Laser-Doppler-Messung der Partikelbewegung unter einem angelegten elektrischen Feld implementiert. FIDELIS steht für "Fiber Interferometric Doppler Electrophoretic Light Scattering" (Faserinterferometrische elektrophoretische Lichtstreuung). Die mechanischen Schwingungen herkömmlicher PALS-Instrumente wurden im ZetaStar durch ein Faserinterferometer ersetzt, das ein Paar akusto-optische Modulatoren (AOMs) und spezielle polarisationserhaltende optische Fasern enthält.

Die AOMs erhöhen die Modulationsfrequenz auf 10 kHz, was das Signal-Rausch-Verhältnis und die Empfindlichkeit verbessert. Die gesamte FIDELIS-Einheit - Referenzstrahl-Fasern, AOMs, Sondenstrahl-Fasern, Strahlkombinierer und Detektor - besteht aus einem einzigen Monolithen, der zuverlässige ELS-Messungen mit höherer Bandbreite und Auflösung als herkömmliche PALS ermöglicht.

Darüber hinaus sorgt die fasergekoppelte Optik von Natur aus für die optische Ausrichtung und die Reinheit der optischen Oberfläche. Die FIDELIS-Technologie besteht aus einer Reihe von vor Ort austauschbaren Modulen, die eine maximale Betriebszeit des Geräts und die Produktivität des Benutzers gewährleisten. Das lateinische Wort FIDELIS bedeutet "treu" und steht für Daten von höchster Qualität, die keine Wartung oder Einstellung erfordern. Weitere Einzelheiten darüber, wie FIDELIS ELS-Messungen durchführt, finden Sie auf der Seite zur ELS Theorie.

FIDELIS

Die FIDELIS-Technologie verwendet fasergekoppelte Elemente: Laser, Splitter, akusto-optischer Modulator und Strahlkombinierer für ein robustes und monolithisches optisches ELS-System mit ausgezeichneter Empfindlichkeit und Geschwindigkeit.


Parallele, optimierte optische Kanäle

Der ZetaStar verfügt über drei separate, parallele Detektionskanäle, von denen jeder für eine bestimmte Detektionsaufgabe ausgelegt ist. Bis zu zwei dieser Kanäle können gleichzeitig genutzt werden, um die Gesamtmesszeit zu minimieren.

  • DLS: DLS-Messungen erfordern eine sehr hohe Verstärkung und schnelle Reaktionszeiten, um das Eintreffen der einzelnen Photonen aufzulösen. Das fasergekoppelte, temperaturstabilisierte Avalanche-Photodioden-Einzelphotonenzählmodul (SPCM) des ZetaStar liefert 100-Nanosekunden-Zeitdaten an einen Multitau-Korrelator mit 512 Bins, um Rh von 0,2 nm bis 1 Mikron zu bestimmen. Optische Fasern mit einem der Streuwinkel von 90° (Seitenstreuung) und 163,5° (Rückstreuung) werden per Software ausgewählt, um das SPCM zu speisen, je nach gewünschter Konfiguration.
  • SLS: SPCMs haben in der Regel einen geringen dynamischen Bereich und eine erhebliche Nichtlinearität, was sie für SLS und ELS suboptimal macht. Der 90°-SLS-Kanal des ZetaStar ist mit einer hochlinearen, rauscharmen Photodiode ausgestattet, die einen Bereich von sechs Größenordnungen abdeckt. Es handelt sich dabei um dieselbe Photodiode, die auch in unseren Online-Mehrwinkel-Lichtstreudetektoren (MALS) verwendet wird. Dieser Detektor garantiert empfindliche und genaue Daten zur Partikelkonzentration sowie zur absoluten Molmasse von 300 Da bis 1 MDa (die Obergrenze hängt von der Molekülkonformation und dem gemessenen Rh ab). Der hohe lineare Bereich ist für Trübungsmessungen unerlässlich, um die Mehrfachstreuung in trüben Proben besser zu erfassen.
  • ELS: Ähnlich wie bei SLS sind ELS-Messungen mit nichtlinearen SPCMs mit hoher Verstärkung nicht gut geeignet. Stattdessen wird das in den 10°-Winkel gestreute Licht eingefangen und mit dem modulierten Referenzstrahl auf einer rauscharmen Photodiode mit großem dynamischen Bereich interferiert, die für den FIDELIS-Frequenzbereich unter 20 kHz optimiert ist.

els

Der ZetaStar misst die dynamische Rückstreuung gleichzeitig mit der ELS zur Bestimmung von Größe, Polydispersität und Zetapotenzial oder die DLS-Seitenstreuung zusammen mit der 90°-SLS zur Bestimmung von Größe, Polydispersität und Partikelkonzentration (bzw. Molmasse bei Makromolekülen).


Druckaufbau in der Messzelle für hochleitfähige Lösungen

Hochleitfähige Lösungen stellen eine große Herausforderung für ELS dar. Um ein nennenswertes elektrisches Feld zu erzeugen und eine Partikelbewegung auszulösen, muss eine hohe Spannung angelegt werden. Eine hohe Spannung kann jedoch zu Elektrolyse an den Elektroden führen, was die Bildung von Gasblasen bedingt, die den elektrischen Strom stören und ein Rauschen in der Messung verursachen.

Die PEEK-Durchflusszelle des ZetaStar kann unter Druck gesetzt werden, um die Blasenbildung zu verhindern und so eine wichtige Quelle für Messrauschen auszuschalten.

Neben der Druckbeaufschlagung der Durchflusszelle bietet der ZetaStar weitere Vorteile für die Messung des Zetapotenzials in Lösungen mit hoher Leitfähigkeit.

  • Das optimierte Design der PEEK-Durchflusszelle ermöglicht es dem Gerät, starke lokale Felder zu induzieren, während viel niedrigere Spannungen angelegt werden. Dies wiederum verlangsamt den Elektrodenabbau, reduziert die Joule-Erwärmung und sorgt insgesamt für eine bessere Konservierung der empfindlichen biologischen Proben.
  • Darüber hinaus sind die in der Durchflusszelle verwendeten festen Platinfolienelektroden weniger reaktiv als gängige Elektrodenmaterialien, was eine höhere Haltbarkeit Folge hat.

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Hohes elektrisches Feld für Lösungsmittel mit niedriger Leitfähigkeit

Wenn hingegen eine hohe Ionenstärke kein Problem darstellt, möchten Sie die Mobilitätssignale maximieren, um die schnellsten und genauesten Ergebnisse zu erhalten. Zusätzlich zu den sehr niedrigen Strömen kann der ZetaStar elektrische Felder von Hunderten von V/cm anlegen, um robuste Signale in der Gegenwart von schlecht leitenden Proben zu erlangen. Die fortschrittliche Technologie in diesem Gerät macht es zum vielseitigsten ELS-Detektor auf dem Markt.

 


Autosampler-Betrieb

Die ZetaStar-Durchflusszelle ermöglicht die automatische Probenhandhabung mit einem Standard-Autosampler. Ein Autosampler und eine Pumpe werden direkt von der DYNAMICS-Software gesteuert, um das System zu spülen, die Probe zu injizieren, die Messung durchzuführen und den Vorgang mit der nächsten Probe zu wiederholen. DYNAMICS kann so programmiert werden, dass eine gesamte Sequenz mit Lösungsmittelspülungen zwischen den Proben ausgeführt wird, um Verschleppungen zu vermeiden.

Automatisieren von Pufferbedingungen

Müssen Sie das Zetapotenzial oder die molekulare Nettoladung in Abhängigkeit von der Konzentration, dem pH-Wert, der Ionenstärke oder dem Hilfsstoff messen? Mit dem Autosampler können Sie vorbereitete Proben bei unterschiedlichen Pufferbedingungen durchführen und so die Zeit sparen, die Sie für die Durchführung jedes einzelnen Satzes benötigen.

Automatisierung ist nichts für Sie?

Wenn keine Automatisierung erforderlich ist, stehen mehrere bequeme Optionen für den manuellen Betrieb zur Verfügung: Die Proben können direkt in die Durchflusszelle (mit oder ohne Atlas) injiziert oder mit Hilfe von Quarz- oder Einwegküvetten und Tauchelektroden für ELS gemessen werden.

DLS/SLS/ELS

Wenn eine Probe mit allen drei Techniken analysiert werden muss, ist es einfach, dies mit einer Quarzküvette zu tun. Messen Sie zunächst DLS und SLS in der Quarzküvette für Größe, Partikelkonzentration, Molmasse und/oder Trübung. Dann setzen Sie die Tauchelektroden ein und messen DLS und ELS für die Partikelgröße und das Zetapotenzial.

Automatisierte ELS-Messungen werden mit dem ZetaStar und einem Autosampler durchgeführt.

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On-line MALS und DLS in einer gemeinsamen Durchflusszelle

Bei heterogenen Proben von Nanopartikeln oder Makromolekülen reichen Messungen im Batch-Betrieb (d. h. ohne Fraktionierung und automatisierte Beladung) in Bezug auf Auflösung und Analysetiefe nur bedingt aus. Für eine höhere Auflösung und ein tieferes Verständnis ist eine vorgeschaltete Trennung - in der Regel nach Größe - erforderlich.

Wyatt bietet zwei primäre analytische Trennmethoden für den Einsatz von Lichtstreuung an: Größenausschlusschromatographie (SEC) und Feldflussfraktionierung (FFF).

Die Analyten durchlaufen ein DAWN Mehrwinkel-Lichtstreuinstrument (MALS), oft zusammen mit anderen Detektoren wie UV/Vis, Brechungsindex und/oder Differentialviskosität. So werden nahezu homogene Fraktionen analysiert, um Verteilungen von Molmasse, Größe, Konformation, Zusammensetzung und mehr zu charakterisieren.

  • SEC-MALS wird hauptsächlich für Makromoleküle eingesetzt, während
  • FFF-MALS in erster Linie für Nanopartikel gedacht ist, obwohl es Überschneidungen zwischen diesen Techniken gibt.

Bei kleineren Molekülen wie Proteinen kann MALS die Größe nicht direkt über die Winkelabhängigkeit messen, so dass DLS eine wichtige ergänzende Technik ist. Bei Nanopartikeln ist der Formfaktor Rg:Rh, der durch MALS (Rg) und DLS (Rh) bestimmt wird, ein nützlicher Indikator für die Konformation.

Die innovative Lösung von Wyatt besteht darin, den MALS-Laser und die Durchflusszelle gemeinsam mit einem DLS-Detektor zu nutzen, anstatt einen weiteren Detektor in die Linie einzubauen, was eine Bandenverbreiterung, Verdünnung, Signalverschiebung und einen Auflösungsverlust zur Folge hätte.

Mit der Online-DLS-Option kann ein ZetaStar an eine MALS-Durchflusszelle gekoppelt werden und automatisch zwischen Online- und Batch-Modus (Küvette) umschalten. Im Online-Modus stellt die ASTRA Chromatographie Software eine Verbindung zum ZetaStar her, um DLS-Daten für ihre Analysen zu erfassen.

zetastar DAWN stack

zetastar DAWN backpanel

Die optische Faser wird von der Rückseite des DAWN an den Faseranschluss des ZetaStar angeschlossen, was die Verwendung von DLS bei Online-SEC-MALS-Messungen ermöglicht.


DYNAMICS - Software für elektrophoretische, dynamische und statische Lichtstreuungsmessungen im ZetaStar. Berechnet

  • Größe und Größenverteilungen
  • elektrophoretische Mobilität, Zetapotenzial und effektive Ladung
  • Molekulargewicht
  • Partikelkonzentration
  • thermische Stabilität über thermische Rampen als Temperatur des Proteinschmelzens oder Aggregationsbeginns (Tm, Tonset, Tagg)
  • Kolloidale Stabilität über den zweiten Virialkoeffizienten (A2 oder B22) oder den Diffusionswechselwirkungsparameter (kD)
  • Trübung/Opaleszenz
  • Kinetik aus der Entwicklung von Größe und Molmasse mit der Zeit

DYNAMICS ermöglicht den Vergleich mehrerer Proben und Messungen, auch wenn diese an unterschiedlichen Tagen oder mit unterschiedlichen Geräten durchgeführt wurden. Es unterstützt Wyatts NanoStar und DynaPro Plate Reader DLS/SLS-Instrumente sowie den ZetaStar und ältere DLS- und ELS-Geräte. DYNAMICS steuert auch Autosampler und Pumpen für die Hands-Off-Analyse von Dutzenden von Proben pro Tag.

DYNAMICS wird mit einer 21 CFR Part 11 konformen Security Pack Option angeboten, die den Einsatz von ZetaStar, NanoStar und DynaPro Plate Reader in einer GMP-Umgebung ermöglicht.

DYNAMICS


DYNAMICS Touch - Messen und analysieren Sie DLS-, ELS- und SLS-Daten direkt auf dem ZetaStar-Touchscreen mit der integrierten DYNAMICS Touch-App. Mit seiner benutzerfreundlichen und minimalistischen Oberfläche ermöglicht DYNAMICS Touch auch Laien die Durchführung von Messungen, führt sie durch den Messprozess und bewertet die Datenqualität mit umsetzbarem Feedback. Die Berichte können einfach an ein Netzwerk, einen USB-Stick oder ein Mobiltelefon gesendet werden. Natürlich können Sie Ihre DYNAMICS Touch-Daten zur erweiterten Datenanalyse in DYNAMICS importieren.

DYNAMICS Touch unterstützt auch das küvettenbasierte DLS/SLS-Instrument von Wyatt, NanoStar.

DYNAMICS Touch


DLS-Messungen
Größenbereich (Radius) 0,2 nm bis 1 μm (Küvette); 0,2 nm bis 400 nm (Durchflusszelle)
Größenempfindlichkeit 0,1 mg/mL Lysozym (DLS 90); 1 mg/mL Lysozym (DLS Rückstreuung)
Temperaturbereich -10 ºC bis 120 ºC*
Detektionswinkel 90º (Seitenstreuung) & 163,5º (Rückstreuung)
SLS-Messungen
Molekulargewichtsbereich 300 Da bis 10 MDa**
Partikelkonzentration Maximale Größe 225 nm
Partikelkonzentration Bereich 108 bis 1015 Partikel/ml (abhängig von der Partikelgröße)
Trübungsbereich 1 bis 100 NTU
Molekulargewicht Empfindlichkeit 0,1 mg/mL Lysozym
Temperaturbereich -10 ºC bis 120 ºC*
Detektionswinkel 90º
ELS-Messungen
Leitfähigkeitsbereich 0 bis 7 mS/cm; 0 bis 100 mS/cm mit PEEK-Durchflusszelle und entweder Atlas (manueller Injektionsmodus) oder Autosampler, Pumpe und Gegendruckregler (automatischer Injektionsmodus)
Mobilitätsbereich “Keine praktische Grenze”
Mobilität Größenbereich 1 nm bis 50 µm
Empfindlichkeit für Mobilität 1 mg/mL Lysozym
Temperaturbereich 4 ºC bis 70 ºC*
Detektionswinkel 10º
Benetzte Materialien
Durchflusszelle PEEK, Platin, Quarz
Zeta-Einwegzelle Zyklisches Olefin-Copolymer, Polypropylen, Edelstahl 316
Eintauchküvette Quarz, Platin, Polyurethan
DLS-Einweg-Küvette Zyklisches Olefin-Copolymer
Optik
Laserleistungssteuerung Programmierbar 10% bis 100%
Laser-Wellenlänge 785 nm
Detektoren ELS-, SLS- und DLS-Detektoren
Zusätzliche Detektoren Lasermonitor für aktive Kompensation; Vorwärtsmonitor misst durchgelassenes Licht für Trübung und Laser/Zelldiagnostik
Elektronik
Datenerfassungszeit 1 bis 3600 s
Korrelator 512 Kanäle, 100 ns Abtastzeit in einem Multi-Tau-Layout
Hilfs-E/A Auto-Inject-Kontaktschluss, 2 analoge Eingänge (16 Bit, +/- 10 V)
USB 4 USB-Anschlüsse
Integrierter Computer
Kommunikation Ethernet
Front Display 162,5 mm, hochauflösender 16-Bit-Touchscreen zur Anzeige von Signaldiagrammen, Geräteeinstellungen und Diagnosen
Abmessungen 57 cm (L) x 36 cm (B) x 20 cm (H)

*Trockene Luft oder Stickstoff für den Betrieb unter 20 °C erforderlich.

**Die Obergrenze hängt von der Konformation ab: Sie ist auf einen maximalen hydrodynamischen Radius von 50 nm begrenzt.

Die Anforderungen an den Host-PC finden Sie unter Computeranforderungen.

Änderungen der Spezifikationen ohne Vorankündigung vorbehalten.

Andere DLS & ELS Instrumente

DynaPro Plate Reader - Das einzige erhältliche Instrument, das DLS und SLS für Größe und Molmasse direkt in situ in 96, 384 oder 1536 Standardmikrotiterplatten misst. Der störungsfreie DynaPro Plate Reader lässt sich in Roboter-Flüssigkeitshandhabungssysteme und plattenbasierte Assay-Protokolle mit mehreren Techniken integrieren. Temperaturgesteuert über 4 °C bis 85 °C.

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DynaPro NanoStar - Wie der ZetaStar bietet auch das NanoStar DLS/SLS-Gerät mit der integrierten DYNAMICS Touch-App eine bequeme Bedienung sowie eine umfassende Analyse mit DYNAMICS auf einem PC. Messen Sie Größe, Polydispersität, Partikelkonzentration, Trübung und molare Masse (aber nicht Zetapotenzial oder Ladung). Mit Probenvolumina von nur 2 µL und einer Temperaturkontrolle von -10 °C bis +120 °C geht der NanoStar weit über herkömmliche küvettenbasierte DLS-Geräte hinaus. Er bietet einen optimierten statischen Lichtstreudetektor parallel zum DLS-Detektionssystem, um die Molmasse und Partikelkonzentrationen zuverlässig zu bestimmen.

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