Эксперименты по дифференциальной сканирующей калориметрии были проведены для анализа термостабильности и характеристик различных белков.
Содержание
Требования к обучению технике безопасности
- Экскурсия по лаборатории безопасности доктора Пирса
- Осведомленность о здоровье и безопасности работников
- WHMIS 2015 - Информационная система по опасным материалам на рабочем месте
- Лабораторная безопасность и обращение с опасными отходами
- Западные протоколы безопасности в области науки о поверхности
Проблемы безопасности с DSC
Возможность ожогов из-за нагретых ячеек прибора.
- Перед взаимодействием с образцом или печью убедитесь, что измерительная ячейка остыла.
- Не прикасайтесь к печи после эксперимента. Вместо этого используйте пинцет, чтобы удалить все необходимые детали.
Средства индивидуальной защиты
Средства индивидуальной защиты предназначены для обеспечения вашей безопасности, чтобы вы могли продолжать делать то, что хотите.
- Защитные очки – всегда необходимы
- Одобренные перчатки
- Лабораторный халат
паспорт безопасности
Знание того, какие химические вещества находятся в лаборатории и как они взаимодействуют друг с другом, имеет решающее значение, когда случаются несчастные случаи.
- Соответствующие паспорта безопасности следует просматривать онлайн.
- Обратите внимание на опасности, указанные на двери лаборатории. Если вы вносите какое-либо новое оборудование или материалы, вы должны согласовать их с ответственным лицом, указанным на двери лаборатории. Если ответственное лицо устарело, свяжитесь с администраторами отдела, чтобы обновить его.
Оборудование ДСК
- Инструмент: Mettler Toledo DSC 3
- Расположен по адресу: Surface Science Western, 999 Collip Circle, London ON.
- DSC Surface Science Вестерн
Возможности системы: [1]
- Диапазон температур: от −100 до 700 °C
- Атмосфера: азот или кислород
- Скорость нагрева: от 0,02 до 300 °C/мин.
- Скорость охлаждения: от 0,02 до 50 °C/мин.
- Дополнительные характеристики можно найти в брошюре продукта
Допуски
- Точность температуры: ±0,2 К
- Точность температуры: ± 0,02 К
- Частота дискретизации: максимум 50 значений в секунду
Калибровка
Сопутствующее программное обеспечение для DSC 3 оснащено функциями для выполнения калибровки и регулировки, в том числе: [2]
- Калибровка температуры ячейки посредством оценки начальной температуры плавления ячейки при скорости нагрева 1+
- Калибровка теплового потока и тау-лага путем оценки энтальпии плавления при скорости нагрева 1+
Общая методика калибровки следующая: [2]
- Выберите метод калибровки и вставьте эталонный образец; следуйте деталям метода
- Подготовить образец для испытаний и ввести в измерительную ячейку
- Начать измерение
- Просмотрите результаты калибровки и подтверждение в окне управления модулем программного обеспечения.
- Удалите образцы после того, как температура печи остынет.
Порядок работы
Приведенная ниже информация о работе DSC была взята из руководства пользователя Mettler Toledo DSC 3. [2]
Подготовка модуля ДСК и образца к эксперименту
- Убедитесь, что ячейка DSC, печь и другие детали чистые.
- Установите расход продувочного газа.
- 30 мл/мин или 50 мл/мин
- Герметично закройте алюминиевый эталонный тигель (эталонный тигель).
- С помощью пинцета снимите крышку печи и вставьте эталонную чашку в тигель на эталонный датчик.
- Эталонный датчик имеет маркировку «R».
- Используя пинцет, установите крышку печи на место.
- Взвесьте 10-15 мг образца и поместите его в алюминиевую кювету для образцов (тигель для образцов); запечатать кастрюлю.
Проведение эксперимента
- Выберите экспериментальный диапазон температур и скорость нагрева.
- Настройте экспериментальные условия в сопутствующем программном обеспечении и установите соединение.
- Включите DSC, переключив переключатель.
- Отправьте эксперимент в окно управления модулем программного обеспечения и нажмите «Пуск» в окне управления модулем.
- Подождите, пока измерительная ячейка достигнет желаемой температуры погружения.
- С помощью пинцета снимите крышку печи и поместите ее на опору крышки, так как она может быть горячей.
- С помощью пинцета вставьте чашку с образцом в тигель на датчик образца.
- Датчик пробы помечен буквой «S».
- Используя пинцет, установите крышку печи на место.
- Нажмите «ОК» в окне управления модулем, чтобы начать эксперимент.
- Модуль DSC будет отслеживать поток тепла и температуру от начальной температуры до конечной температуры, увеличивая скорость нагрева.
- DSC в конечном итоге достигнет температуры удаления после достижения конечной температуры.
- После достижения температуры удаления снимите крышку печи с помощью пинцета и поместите на опору крышки.
- С помощью пинцета извлеките чашу для образца и поместите на поднос для тигля.
- Нажмите «ОК» в окне управления модулем программного обеспечения, чтобы завершить эксперимент.
- Получите данные запуска из программного обеспечения.
Неисправность
Приведенная ниже информация о выключении DSC была взята из руководства пользователя Mettler Toledo DSC 3. [2]
- Используя пинцет, удалите эталонную кастрюлю.
- Используя пинцет, установите крышку печи на место.
- Выключите модуль DSC, переключив переключатель.
- Выключите программное обеспечение.
Интерпретация результатов
Surface Science Western выводит результаты модуля DSC в виде текстового файла, который включает время выборки [с], тепловой поток [Вт/г], температуру пробы Ts [ºC] и эталонную температуру Tr [ºC]. Данные цикла ДСК можно использовать для построения графика зависимости теплового потока от температуры образца, чтобы построить кривую ДСК.
Тепловые эффекты
Эндотермические кривые
Кривые ДСК можно использовать для измерения термической стабильности. Отклонения от базовой линии означают тепловые эффекты. Базовый уровень определяется как ожидаемый сигнал, если не происходит никакого события перехода. [3] Важно отметить, что базовая линия не обязательно должна быть плоской линией, поскольку удельная теплоемкость вещества изменяется с температурой. [3] Рисунок 2 иллюстрирует приблизительную базовую линию в виде розовой линии.
Температуру начала можно интерпретировать как начало перехода денатурации (плавления). [3] На рис. 2 показана начальная температура в точке, где касательная первой длины пика пересекает базовую линию. [3]
Температуру окончания затвердевания можно интерпретировать как окончание перехода денатурации (плавления). [3] На рис. 2 показана конечная температура в точке, где касательная второй длины пика пересекает базовую линию. [3]
На рис. 2 показан эндотермический пик в месте пересечения двух касательных линий. [3] Эндотермический пик считается пиком плавления, если масса образца не сильно уменьшается в диапазоне нагрева и если образец заметно расплавился после диапазона нагрева (помимо других факторов). [4] При плавлении температура эндотермического пика эквивалентна температуре денатурации. [5] Чем выше температура денатурации, тем более термически стабилен образец, поскольку для разрыва связей в образце требуется большее количество тепла. [5]
Площадь под кривой ДСК также может дать оценку энтальпии [6] :
ΔH = K * ∫Tdt = K * A
Где H — энтальпия, K — калориметрическая постоянная (зависит от образца), T — температура образца, t — время образца, а A — площадь под кривой ДСК. [6]
Экзотермические кривые
Вышеприведенное относится к эндотермическим кривым (плавление). Аналогичный анализ можно использовать для экзотермических кривых (кристаллизации), которые имеют пики, направленные вверх. [3]
Неожиданные переходы в кривых
Из-за множества воздействий температуры на вещества кривые ДСК могут отличаться от типичной формы. Неожиданные переходы, с которыми сталкивается FAST, описаны ниже.
Большой эндотермический пусковой крюк
Рисунок 3 демонстрирует довольно большой «пусковой крюк» на кривой ДСК. Эта задержка может быть связана с разницей в теплоемкости между образцом горохового белка и эталоном. [7] Эта большая снижающаяся базовая линия препятствует обнаружению слабых пиков. [7] В литературе сообщается, что кривые ДСК белка гороха имеют 2 эндотермических пика из-за различных соединений, присутствующих в белке гороха, что не показано на рисунке 3. [ 5]
Рекомендации
- ↑ https://www.surfacesciencewestern.com/analytical-services/ Differential-scanning-calorimetry-dsc/
- ↑Перейти к:2.0 2.1 2.2 2.3 https://www.mt.com/ca/en/home/library/user-manuals/lab-analytical-instruments/ta-manuals.html
- ↑Перейти к:3.0 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 https://www.mrl.ucsb.edu/sites/default/files/mrl_docs/instruments/Interpreting%20DSC%20Data%20v1A.pdf
- ↑ https://www.eng.uc.edu/~beaucag/Classes/Characterization/DSCParts/Artifacts%20in%20DSC%20Usercom_11.pdf
- ↑Перейти к:5,0 5,1 5,2 Y. Ladjal-Ettoumi, H. Boudries, M. Chibane и A. Romero, «Изоляты белков гороха, нута и чечевицы: физико-химическая характеристика и эмульгирующие свойства — биофизика пищевых продуктов», SpringerLink, 7 августа 2015 г. [В сети]. Доступно: https://link.springer.com/article/10.1007/s11483-015-9411-6. [Доступ: 26 августа 2022 г.].
- ↑Перейти к:6.0 6.1 X. Sun, C. Li, Y. Chu, MA Medina и KO Lee, «Вариации температуры плавления и энтальпии материалов с фазовым переходом (pcms): анализ дифференциальной сканирующей калориметрии (DSC)», Taylor & Francis , 09 -Май-2018. [В сети]. Доступно: https://www.tandfonline.com/doi/abs/10.1080/01411594.2018.1469019?needAccess=true&journalCode=gpht20. [Доступ: 26 августа 2022 г.].
- ↑Перейти к:7.0 7.1 http://www.tainstruments.com/pdf/literature/TA039.pdf