Die Dynamische Lichtstreuung (DLS) wird in der Biochemie, Biotechnologie und pharmazeutischen Entwicklung überall dort eingesetzt, wo die Größenverteilungen von Makromolekülen und Nanopartikeln schnell und einfach gemessen werden müssen.
 

Dynamische Lichtstreuung (DLS)

Größenverteilungen ohne Trennung einfach in Lösung

Die Dynamische Lichtstreuung (DLS) misst die Diffusionskoeffizienten Dt von Nanopartikeln und Kolloiden in Lösung durch Quantifizierung der Fluktuation des Lichtstreusignals. Aus den Diffusionskoeffizienten werden wiederum Größen und Größenverteilungen in Form des hydrodynamischen Radius Rh oder des hydrodynamischen Durchmessers dh berechnet.

DLS eignet sich für Batch-Messungen im Bereich von Rh-Werten von 0,2 nm bis zu 5.000 nm. Wyatt bietet sowohl automatisierte Hochdurchsatz DLS (High-Throughput DLS) als auch konventionelle, küvettenbasierte Formate an.


DLS Anwendungen

Im Folgenden einige der vielfältigen Anwendungen für DLS:

  • Abschätzung des Anteils von großen und kleinen Aggregaten in Protein - und Liposom - und sonstigen niedermolekularen Proben
  • Qualitätsprüfung von Biomolekülen vor der Durchführung von kostenintensiven SPR oder SANS Experimenten
  • Analyse von thermischer Stabilität und chemische Denaturierung. Unterscheidung Entfaltung und Aggregation
  • Bestimmung von Größe und Konzentration von Viren und VLPs
  • Quantifizierung von Selbstassemblierungsprozessen von Polypeptiden oder DNA
  • Bewertung der kolloidalen Stabilität als Vorstufe von Aggregation und Präzipitation
  • Messung der Viskosität von konzentrierten Biotherapeutika mit nur wenigen Mikrolitern Probenverbrauch

Dynamische Lichtstreuung ist auch als quasi-elastische Lichtstreuung (QELS) und Photonen-Korrelations-Spektroskopie (PCS) bekannt.


Automatisierte DLS

Automatisierte Messungen mit geringem Volumen und Probenverbrauch in Industriestandard-Mikrotiterplatten mit 96, 384 oder 1536 Wells eröffnen neue Horizonte für die Dynamische Lichtstreuung. Einige der Hochdurchsatz-Screening-Aufgaben, die mit dem DynaPro® Plate Reader durchgeführt werden können, sind:

  • Quantifizierung von Art und Grad der Aggregation in Hunderten von Pufferbedingungen für Formulierungs- und Kristallisationsstudien
  • Initiale Formulierungstest von biotherapeutischen Kandidaten
  • Bewertung der Effekte von Hilfsstoffen und des pH-Werts für die kolloidale Stabilität unter Verwendung des Diffusionsinteraktionsparameters kD
  • Bewertung der thermischen Stabilität von Formulierungen mittels der Aggregationstemperatur Tm
  • Screening von Substanzbibliotheken auf Hemmung oder Verstärkung von Protein-Protein-Wechselwirkungen
  • Integration von plattenbasierten Testprotokollen mit anderen Arten von plattenbasierten Readern

Darüber hinaus ist die mikrotiterplatten-basierte DLS eine attraktive Option für Labore mit mehreren Anwendern: Da keine teuren Quarzküvetten gewaschen werden müssen, kann jeder Anwender über eine kostengünstige, persönliche Einwegplatte verfügen, die für Hunderte von Experimenten ausreicht, ohne sich Gedanken über Kreuzkontaminationen mit anderen Experimenten machen zu müssen.

Literatur

Afonin, K. A.; Kasprzak, W.; Bindewald, E.; Puppala, P. S.; Diehl, A. R.; Hall, K. T.; Kim, T. J.; Zimmermann, M. T.; Jernigan, R. L.; Jaeger, L.; Shapiro, B. A. Computational and experimental characterization of RNA cubic nanoscaffolds. Methods  2014, 67, 256-265.

Akiyama, S. Quality control of protein standards for molecular mass determinations by small-angle X-ray scattering. J. Appl. Crystallogr.  2010, 43, 237-243.

An, W.; Zhang, H.; Sun, L.; Hao, A.; Hao, J.; Xin, F. Reversible vesicles based on one and two head supramolecular cyclodextrin amphiphile induced by methanol. Carbohyd. Res.  2010, 345, 914-921.

Ferré-D'Amare, A. R.; Burley, S. K. Dynamic light scattering in evaluating crystallizability of macromolecules. Method. Enzymol.  1997, 276, 157-166.

Mohr, J.; Chuan, Y. P.; Wu, Y.; Lua, L. H. L.; Middelberg, A. P. J. Virus-like particle formulation optimization by miniaturized high-throughput screening. Methods  2013, 60, 248-256.

BIBLIOGRAPHIE SUCHE

DLS-Instrumente

DLS in der Küvette

DynaPro NanoStar, protein size determination, nanoparticle size determination, hydrodynamic radius measurement, diffusion coefficient, molar mass determination

DynaPro® NanoStar® - Mit einem Probenvolumen von nur 1,25 µL und einer Temperaturregelung von -15 °C bis +150 °C geht das NanoStar weit über herkömmliche küvettenbasierte DLS-Instrumente hinaus. Er bietet einen optimierten Statischen Lichtstreudetektor parallel zum DLS-Detektionssystem, um die absolute molare Masse zu bestimmen.

Instrumente für automatisierte DLS

DynaPro® Plate Reader - Das einzige kommerziell erhältliche Instrument, das DLS und SLS direkt in situ in industriestandardisierte 96, 384 oder 1536 Mikrotiterplatten misst. Der Plate Reader bestimmt Größe und molare Massse, den zweiten Virialkoeffizienten A2 und den Diffusionsparameter kD. Der DynaPro Plate Reader kann mit Robotern gekoppelt werden um automatisierte multi-platten-basierte Assay-Protokolle zu ermöglichen. Der Plate Reader kann die Proben zwischen 4 °C und 85 °C temperieren. Eine integrierte Kamera beobachtet die Wells um Ausfällungen, Trübungen oder Befüllungsfehler zu detektieren.

DynaPro Plate Reader, DLS, sec analysis, quasi elastic light scattering, DynaPro NanoStar, QELS

Mobius - Das Mobius ist nicht nur der empfindlichste Zetapotenzialdetektor auf dem Markt, er ist auch ein DLS Detektor der Spitzenklasse. Das Mobius kann an einen Autosampler angeschlossen werden und ermöglicht so einen automatisierten Betrieb zur Charakterisierung vieler Proben.

Das Mobius ist auch der einzige Mobilitätsdetektor, der die Dynamische Lichtstreuung (DLS) gleichzeitig mit dem Zetapotenzial misst, und zwar im gleichen Lichtstreuvolumen, um eine mögliche Degradation der Probe während der Zetapotentialbestimmung zu detektieren.

mobius-atlas

On-Line DLS Detektoren

WyattQELS™ - Ein Modul zur Dynamische Lichtstreuung (DLS) für die Integration in die DAWN-, miniDAWN- oder microDAWN-MALS-Detektoren. Es ermöglicht die gleichzeitige MALS und DLS Messung im selben Lichtstreuvolumen.

Software

ASTRA® - Unsere Softwarelösung für die MALS und DLS Analyse im Chromatographie-, FFF- oder Batch-Modus. ASTRA ist in einer „21 CFR Part 11“-konformen Version erhältlich und bietet zusätzliche Optionen, wie beispielsweise die Partikelanalyse.

DYNAMICS® - Software für Batch DLS Messungen mit den DynaPro und Mobius Instrumenten, sowie zur Bestimmung von molarer Masse und A2 mit dem NanoStar und dem DynaPro Plate Reader und elektrophoretische Mobilität mit dem Mobius. Berechnet Größe und Größenverteilungen, Partikelkonzentration und leitet Parameter wie die Schmelztemperatur Tm, die Aggregationstemperatur Tagg und den Diffusionsparameter kD ab.

Im Mobius berechnet DYNAMICS auch das Zetapotenzial und die Ladung. Dabei können verschiedene Modelle für die Debey-Länge verwendet werden wie die Debye-Theorie, die Hückel-Theorie oder die Henry-Funktion.

DYNAMICS wird mit einer „21 CFR Part 11“-konformen Security-Pack-Option angeboten, die den Einsatz der DynaPro- und Mobius-Instrumente in einer GMP Umgebung ermöglichen.

Interessieren Sie sich für andere Techniken oder die Kombination anderer Techniken mit DLS?

SEC-MALS: Der Standard für die Charakterisierung von Proteinen, Biopolymeren und synthetischen Polymeren. Wyatt MALS Detektoren sind für ihre zuverlässigen und robusten Messungen bekannt.

FFF-MALS: Durch die Kopplung eines FFF-Systems mit MALS und/oder online DLS entsteht ein leistungsstarkes System zur genauen und robusten Charakterisierung von molarer Masse- und Größenverteilungen für einfache oder komplexe Proben.

CG-MALS: Wenden Sie CG-MALS an, um Selbst- und Hetero-Assoziation, Bindungsaffinität von pM bis mM, absolute molekulare Stöchiometrie (nicht nur molare Verhältnisse) und mehr zu charakterisieren.

MP-PALS: Das bahnbrechende MP Phase Analysis Light Scattering (MP-PALS) von Wyatt Technology erlaubt robuste ELS-Messungen von Proteinen und andere Biomoleküle in nativen Pufferlösungen. MP-PALS kann alles, was herkömmliche Zetapotenzial-Messgeräte können, und noch viel mehr.

SEC-IV: SEC-IV kann die optimale Methode zur Charakterisierung von Materialien sein, die nicht für die SEC-MALS-Analyse geeignet sind. Durch Hinzufügen eines DAWN MALS Detektors erweitern Sie ein einfaches SEC-IV-Setup in ein leistungsstarkes SEC-MALS-IV Polymercharakterisierungssystem. Dieses System ermöglicht die absolute Bestimmung von molarer Masse und Größe unabhängig von Konformation und Standards, die Charakterisierung verzweigter Polymere und von Copolymeren, sowie die Bestimmung der Mark-Houwink-Koeffizienten.