Na sala limpa de um laboratório de pesquisa científica, um instrumento em forma de microscópio está usando o laser como uma “sonda”, penetrando soluções de proteínas, suspensões de nanopartículas e até mesmo polímeros moleculares, desenhando curvas de distribuição de tamanho de partículas e dados de peso molecular na tela. Este é o dispersor de luz laser dinâmico-estático, um instrumento analítico que combina a tecnologia de dispersão de luz dinâmica (DLS) e dispersão de luz estática (SLS) para desbloquear os mistérios microscópicos em áreas como nanomateriais, biomecromoléculas e outros.
O núcleo do difusor de luz laser dinâmico estático está no mecanismo físico da interação do laser com a matéria. Quando o laser monocromático é irradiado à amostra, as partículas ou moléculas em suspensão geram um movimento marrom devido ao movimento térmico, causando flutuações aleatórias na intensidade da luz dispersa. O módulo de dispersão de luz dinâmica analisa essa frequência de flutuação através de funções auto-relacionadas, calculando com precisão o raio e o coeficiente de difusão da fluidomecânica das partículas, com uma faixa de detecção de tamanho de partículas de 0,3 nm a 10 μm e resoluções de até 0,1 nm.
O módulo de dispersão estática da luz concentra-se na dependência angular da intensidade da dispersão da luz. Através de uma matriz de detectores de múltiplos ângulos, o dispositivo captura dados de intensidade da luz em diferentes ângulos de dispersão, combinando Zimm para gráficos ou ajuste Berry para obter simultaneamente o peso molecular médio em peso, o raio de rotação e o coeficiente de 2D da amostra.
No campo biomédico, os difusores laser dinâmicos e estáticos são o "padrão ouro" para o controle de qualidade de proteínas. Ao monitorar as mudanças no tamanho das partículas durante o armazenamento, os anticorpos podem alertar antecipadamente sobre a tendência à acumulação de proteínas e garantir a estabilidade dos produtos biológicos. Em estudos de terapia genética, os dispositivos são usados para caracterizar a distribuição de tamanho de partículas de veículos de vírus associados à gangliose (AAV), ajudando a otimizar o processo de veículos de vírus.
No campo da nanotecnologia, o dispositivo encarna o "microscópio de materiais". Desde a análise da estrutura porosa de materiais de estrutura orgânica metálica (MOFs), à avaliação da uniformidade dimensional de pontos quânticos de grafeno, até o monitoramento da estabilidade de nanopartículas de ouro colóide, sua capacidade de análise multiparâmetro fornece orientação intuitiva para o design de nanomateriais.
Atualmente, o difusor de luz laser dinâmico estático está evoluindo em direção à inteligência e multimodalidade. A introdução de algoritmos de IA aumentou significativamente a eficiência da análise de dados e reduziu o tempo de análise de tamanho de partícula em 80% através da otimização da adaptação de funções auto-relacionadas através de aprendizado profundo. Mais interessante é o avanço na tecnologia de ligação, que combina o dispositivo com a separação de fluxo de campo (FFF) ou cromatografia de obstrução dimensional (SEC) para permitir a separação e caracterização on-line de amostras complexas e, através do sistema de ligação SEC-DLS, analisar com sucesso o comportamento de dissolução de agregados de proteínas em colunas cromatográficas.
No campo da detecção em vivo, os difusores de luz dinâmicos com sonda de fibra óptica estão surgindo. O dispositivo usa fibra óptica flexível para importar o laser dentro do tecido biológico, permitindo o monitoramento em tempo real de parâmetros fisiológicos como dureza da matriz extracelular e microcirculação sanguínea, fornecendo novas ferramentas para o diagnóstico precoce de tumores.