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QCM-D是什么?

石英晶体微量天平,药物和扩展的版本,如石英晶体微量天平与耗散监控,QCM-D,表面敏感的实时技术检测质量在传感器表面纳米级分辨率的变化。从本质上讲,这些工具是很小的质量平衡和molecule-surface交互检测质量的变化,即大规模吸收或质量损失,如分子吸附或使解除吸附。

除了质量的变化,QCM-D还捕获能量损失的变化。这个附加信息提供了洞察的粘弹性性质被研究,可以揭示系统结构以及结构变化,如肿胀、交联、崩溃,在传感器表面的分子层。

QSense质量”style=

药物在短暂的历史

在早期,QCM-technology被用来监测薄膜气相沉积和真空环境。几年后,它被介绍给使用液相。这个打开表面相互作用的分析,例如,生物分子和聚合物,通常形成软,和/或厚层在传感器表面。在这种类型的测量,延长药物:年代,测量能量损失,已被证明是特别有用,因为能量损失的信息可以帮助分析和量化的粘弹性层。

测量质量

为了从检测到的频率变化,Δf质量的量化数字,转换是必要的。频率和质量之间的关系在1959年首次被冈瑟索尔布雷和导致所谓的索尔布雷关系。这一发现导致了QCM-technology的诞生。

量化的软层

粘弹性模型是可能的,甚至知道它实际上是需要的,我们需要的信息系统中的能量损失,所谓的耗散。捕获的能量损失是与扩展的药物:如QCM-D。即。,in contrast to standard QCM, that captures one parameter, Δf,作为时间的函数,QCM-D技术捕捉两个参数,Δf和ΔD,作为时间的函数。

QCM-D是如何工作的呢?

药物是一种声学技术,即它的措施改变的声音。MHz的声音通常是政权,然而,而不是被人类的耳朵。

的核心技术是振动单元——薄石英晶体磁盘,两边电极沉积。通过一个应用电压、水晶可以兴奋的共振,共振频率与厚度(质量)的磁盘。如果厚度发生变化,所以将谐振频率,f。通过监测变化的共振频率,Δf,可以检测晶体厚度的微小变化(质量)。测量可以检测纳米分子质量变化,如吸附或绑定的表面,将检测到的质量增加,而质量下降将指示质量去除,例如通过分子解吸或表面的腐蚀。

除了测量Δf,这是衡量所有药物。:年代,QCM-D措施一个额外的参数,Δ耗散D。的耗散使信息系统中的能量损失,尤其有用软层的研究,该信息用于量化的层属性。

QCM-D单一谐波”style=

压电- QCM-technology的主要现象

正如上面提到的,药物技术的核心是揭示质量变化的传感器通过改变其共振频率。这种激励的关键传感器的质量可能是由压电材料制成的。压电是现象,夫妻的电气和机械状态的材料。这意味着当材料机械变形时,其面临着将收取,反之亦然,即材料施加电场时,材料就会变形。一般来说,药物传感器是由石英,但其他压电材料可以使用。

压电原理”style=

索尔布雷方程——转换频率改变质量变化

频率和质量之间的关系,使检测molecule-surface交互,于1959年首次发现的冈瑟索尔布雷,导致所谓的索尔布雷关系。

的状态方程是一个线性频率变化和质量变化之间的关系

索尔布雷的等式一”style=

在哪里C,所谓的质量灵敏度常数,是一个常数与石英和的性质有关n = 1、3、5…的数量吗谐波使用。

索尔布雷方程是有效的,传感器必须薄层,刚性和牢牢地附着在晶体表面。当水化系统进行了研究,例如聚合物或生物分子在液体中,往往不满足条件和索尔布雷关系会低估了大众。在这种情况下,还有其他方法来量化层属性,例如通过所谓的粘弹性模型。

的耗散,使分析粘弹性层

QCM-D措施两个频率的变化,f,耗散,D。的D值给出了信息系统中的能量损失,揭示了软,或粘弹性层表面。这意味着D值将揭示层是否严格,如果索尔布雷方程可用于量化。在索尔布雷方程不能用的情况下,D价值贡献有价值的信息作为输入量化模型和提取质量,厚度和粘弹性性质。

药物敏感性

一个参数通常是在药物的背景下讨论质量敏感性,C,在索尔布雷方程,(eq 1)。这个常数,这通常被称为“敏感性”,说多少ng每厘米的材料²的传感器需要改变谐振频率1赫兹,即C越小,质量越高灵敏度。价值完全取决于晶体的基本共振频率,并定义为

药物质量敏感性”style=

在υ_问是石英的剪切波速,ρ_问石英板的密度,f₀是基本的共振频率。在情商。2,越高基本模式,理论质量敏感性越高。作为一个例子,5 mhz晶体的理论质量敏感度17.7 ng / (cm²∙Hz)和10 mhz的水晶和4.4 ng /厘米²∙赫兹)。

色彩的重要性

药物是一种声学技术,像一个声学仪器,药物晶体可以在几个不同的谐波,兴奋地产生共鸣n。为,切药物晶体厚度剪切振动的模式,只有奇次谐波,n= 1,3,5,…。激励是可能的。最低的共振频率,n = 1,被称为基本和n = 3、5、7等色彩的基本。作为一个例子,如果5 hmz基频,然后可用泛音共振将15 MHz, 25兆赫,35 MHz等等。

每个谐波测量将提供独特的信息系统在研究和解释药物的数据时是有用的。此外,来自多个色彩也很关键的信息在执行粘弹性模型,该模型包含了几个未知参数,和至少相同数量的测量变量需要喂到模型中。

QCM-D使用是什么时候?

QCM-D技术是用于学术和工业设置在整个研究过程中得到答案。技术使它有用的性质在广泛的领域——molecule-surface交互的领域发挥重要作用。

根据研究的焦点,当然项目的阶段,QCM-D技术用于回答不同的问题。

Explore-characterize-optimize”style=

答:探索——地图系统行为增加你的理解

QCM-D技术广泛应用于基础研究和其他项目类似的角色来帮助回答等基本问题”当/如果…会发生什么?”和“这个分子与表面如何在这些条件?”Examples of questions that QCM-D are used to answer are:

- 如果我改变脂质混合物——将一种双层?
- 将蛋白质绑定到功能化表面在pH值呢?
- 在什么温度下聚合物刷会肿胀倒塌状态?

b .描述或验证表面相互作用过程,或系统行为

如果工作更多的应用,QCM-D技术可以用于验证某个surface-interaction行为。例如,它可以用于:

- 验证双分子层形成
- 仔细检查蛋白质绑定到表面功能化
- 验证聚合物刷肿胀在已知T /崩溃过渡

c .优化,确定最佳性能参数的函数(s)

如果项目在开发阶段,它可以调整相关参数,确定最优条件和设置性能或获得某种表面的交互行为。在这种情况下,QCM-D可以帮助回答这样的问题:

- 什么是双分子层形成的最优lipid-ratio吗?
- pH值将得到最快的蛋白质吸收吗?
- 聚合物链的配置我应该得到一个相变T吗?

分子尺寸范围和薄膜厚度

QSense QCM-D措施在纳米尺度上,探测距离是1 ~ 1,根据层属性。

典型的研究是生物分子,分子和实体表面活性剂、聚合物、纳米颗粒,细胞和其他结构在相同的尺寸范围。

长度范围”style=

不同的条件

大多数表面相互作用过程依赖于上下文溶剂表面化学和环境等条件。理解系统的研究是很重要的模拟这些现实条件。

QSense QCM-D技术允许你改变关键参数如:

- 表面材料
- 样品浓度
- 温度
- 溶剂
- pH值
- 离子强度

应用领域的例子

几十年来,药物技术已经被用于监测薄膜沉积在真空和气体。时发现,药物也可用于测量液相在80年代,可能的应用显著增加的数量。今天,药物,和扩展版本,如QCM-D,被用在广泛的领域表面相互作用过程需要探索和控制。例子包括生物材料、纳米毒理学、清洁产品和洗涤剂,石油和天然气,CMP。雷竞技下载安卓版

QCM-D-applications”style=

你可以用QCM-D提取信息

QSense QCM-D监视器molecule-surface交互以及图层的属性在传感器表面形成的。收集到的数据可以描述系统的研究下,和可以被回答的问题例如:

- 有molecule-surface交互发生吗?
- 有多少材料吸附/使解除吸附或绑定吗?
- 有多快这个过程吗?

质量,厚度和粘弹性性质

收集到的f和D在多个谐波允许定性信息,如揭示molecule-surface交互是否发生与否,以及定量信息质量,厚度,形成的层的粘弹性性质。这使得它可以研究分子吸附、解吸和绑定层退化和蚀刻。

时间分辨数据

这些信息是时间分辨,不仅可以表征形成的层,也可以按照动态过程,如膜的形成,膜退化和结构重组。

水分质量,构象和构象变化

分子吸附或绑定到表面时,周围的溶剂将两分子作为额外的动态质量通过直接水合作用和/或截留吸附膜。质量感觉药物:年代,包括分子在表面的质量和相关溶剂的质量。因此,它通常被称为“水分的质量”。

耦合的溶剂的量取决于表面的分子排列。例如,分子的构象,从表面上看,通常几个溶剂比分子是否会沿着表面紧密地排列。如果分子排列发生变化,将会有一个质量变化反映耦合溶剂的量。这个质量变化将被探测到的药物,可以检测和监控构象变化的分子层,这样的肿胀、交联和崩溃。

资产1 @4x”style=

吸附/解吸

资产2 @4x”style=

绑定和交互

资产4 @4x”style=

交联

资产5 @4x”style=

肿胀/崩溃

资产3 @4x”style=

降解和腐蚀

的例子如何QCM-D数据可用于不同的领域

这里我们展示的例子QCM-D什么信息可以提供三个不同地区的我)lipid-based研究,研究包括2)biomolecule-surface交互和3)聚合物的研究。

我在lipid-based QCM-D研究

QCM-D已经被使用约两个几十年来分析和描述脂质,基于系统。由于水化时间分辨信息质量和层柔软,它是一种无与伦比的技术在这一领域,它使脂类之间的交互动态监测和坚实的支持。

QCM-D允许你:

- 研究脂质,表面交互动力学
- 告诉区别之间的结构,如
  - 单层膜
  - 影响
  - 囊泡
- 研究分子/粒子与lipid-based交互系统

分析与QCM-D lipid-based系统”width=

在实践中,这意味着QCM-D可以用来:

- 分析脂质-固体表面相互作用动力学,如吸附速率和吸附量
- 揭示了结构的t他脂质体系,如完整的囊泡,单层膜和影响
- 检测结构重组,如囊泡破裂和融合
- 评估脂质膜质量
- 量化的层厚度
- 量化层的力学性能
- 分析分子间相互作用与脂膜

分析生物分子表面与QCM-D交互

至于脂质-基于系统,QCM-D被使用自的开始的这千禧年,分析biomolecular-based系统。

由于水化时间分辨信息质量和层柔软,技术使监测生物分子之间的相互作用动力学和表面。例如,您可以监视和描述事件如:

- 吸附/解吸
- 绑定
- 酶反应行动/
- 构象和结构变化
- 原纤维形成(图中没有显示)

与QCM-D生物分子相互作用分析”style=

在实践中,这意味着QCM-D可以用来:

- 分析生物分子-表面相互作用动力学。
  - 吸附/解吸/绑定
  - 吸附/眠/绑定
- 检测结构安排和重排
- 量化的层厚度
- 量化层的力学性能

QCM-D在聚合物的研究

由于水化时间分辨信息质量和层柔软,QCM-D是p关节擅长分析高度水合系统(结构)和系统的水化程度会随着时间而改变。

例如,您可以监视和描述事件如:

- 聚合物接枝
- 累积到聚合物的
- 构象变化,肿胀,崩溃和交联
- 分子与聚合物层的交互

尤其重要的是要注意,可analzyed过程作为分子和环境条件的函数,如:

- 分子结构
- 溶剂
- 温度
- 负责
- pH值
- 反离子
- 离子强度

分析与QCM-D聚合物系统”style=

在实践中,这意味着QCM-D可以用来:

- 分析聚合物层和多层膜的积累动态
- 描述结构和结构重组
  - 煎饼,蘑菇和刷子
  - 肿胀、崩溃,和交联

- 量化的层厚度
- 量化层的力学性能
- 分析分子与聚合物层的交互

QCM-D比较如何?

当你投资一个新的药物系统,比较是相关的类似的技术来评估药物仪器从不同的供应商,以确保你找到一个适合你的实验室。

比较QCM-D其他表面敏感技术

QCM-D通常是与其他表面敏感的实时技术相比,SPR和椭圆光度法等,也提供molecule-surface交互信息。所以QCM-D与这两种方法如何?

QCM-D vs SPR

QCM-D和表面等离子体共振(SPR)在许多方面是相似的。例如,这两种方法用于表面相互作用分析监控特定的相互作用,分子绑定,并吸附事件。这两种方法都是基于不同的技术和测量原则,然而,药物作为一个声学技术和SPR被一个光,有不同的实验能力和信息提取。

正如已经讨论的,药物措施谐振频率的变化,f振荡的石英晶体,对表面质量的变化很敏感。SPR,另一方面,表面等离子体共振的措施改变角度,ϴ,折射率的变化很敏感。除了f和ϴ,一些药物和SPR的仪器被设计用来捕捉额外的参数,然后扩大各自的技术可以提取的信息量。提供的信息输出时间分辨药物仪器范围从定性信息质量表面的变化,定量信息质量,厚度和粘弹性性质在高时间分辨率。提供的信息输出标准的SPR仪器范围从相对折射率变化信息/表面附近,定量信息的折射率、厚度、密度、和表面覆盖率。

概述QCM-D vs SPR下载”></a></span></span>
</span></p>
<h3>QCM-D vs椭圆光度法</h3>
<p>QCM-D和椭圆对称也显示许多相似之处。两种技术都提供了实时搜索结果在表面吸附和解吸和允许量化层表面质量密度的固液或气相界面。然而这两种方法的工作原理是不同的;药物措施声学变化,即。,changes of a sound signal, whereas ellipsometry measures optical changes, i.e., changes of a light signal.</p>
<p>正如前面提到的,这两种技术能够在表面质量的变化。由于工作原理不同,然而,<a href= 质量是感觉到两种方法之间的不同。质量感觉药物技术不仅包括分子吸附/绑定到传感器表面,而且溶剂的质量与吸附层有关。椭圆光度法,另一方面,措施质量不包括相关的溶剂。这就是为什么光学质量通常被称为“干质量”和声学质量通常被称为“湿质量”。因为这两种方法提供补充信息,使用结合设置,QCM-D和椭圆光度法可以同时运行在相同的表面,可以提取信息在耦合系统中溶剂的量的变化在研究中,这是信息那这两种技术可以提取使用时。
耗散。

简而言之,有三种不同的方法来测量能量损失——通过1)阻抗光谱,通过2)振动的衰减时间,或3)通过测量电阻。各种方法提供不同数量的信息系统研究。由于提供的额外inormation延长药物,例如可以揭示是否测量层是刚性的,如果索尔布雷方程可用于量化的质量。

概述耗散和为什么它是重要的是什么?下载”></a></span></span>
</p>
<h3>单谐波vs multi-harmonic药物</h3>
<p><span>像吉他弦,药物晶体可以兴奋在几个不同的谐波产生共鸣。一个<a href= 单一谐波药物激发晶体在某一频率而multi-harmonic药物激发晶体在多个频率。频率测量的数量由multi-harmonic药物可以从两个不同。单一谐波药物通常使用的基本而multi-harmonic药物使用基频和一个或几个色彩。

每个谐波测量提供信息系统研究。如果f和D收集在多个谐波,可以量化质量,软层的厚度和粘弹特性,即multi-harmonic吗QCM-D技术使量化的质量和厚度的刚性以及粘弹性层。

概述药物的工作原理和QCM-D技术下载”></a></span></span>
</p>
<h2>药物将满足您的需求?</h2>
<p><span></span>每个QCM-versions这里讨论了适用于不同类型的测量和实验环境。你应该去什么药物因此取决于您的特定应用程序和如何仔细你需要描述系统的计划。关键问题是:</p>
<ol>
<li>测量将在气相或液相的吗?</li>
<li>将<a href= 粘弹性层研究?

QCM-D测量

本文中涉及的地区

QCM-D是什么?

药物在短暂的历史

测量质量

量化的软层

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QCM-D是如何工作的呢?

压电- QCM-technology的主要现象

索尔布雷方程——转换频率改变质量变化

的耗散,使分析粘弹性层

药物敏感性

色彩的重要性

QCM-D使用是什么时候?

答:探索——地图系统行为增加你的理解

b .描述或验证表面相互作用过程,或系统行为

c .优化,确定最佳性能参数的函数(s)

分子尺寸范围和薄膜厚度

不同的条件

应用领域的例子

你可以用QCM-D提取信息

质量,厚度和粘弹性性质

时间分辨数据

水分质量,构象和构象变化

的例子如何QCM-D数据可用于不同的领域

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分析生物分子表面与QCM-D交互

QCM-D在聚合物的研究

QCM-D比较如何?

比较QCM-D其他表面敏感技术

QCM-D vs SPR

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