Este documento describe los principios básicos de la dispersión de luz estática y dinámica. La dispersión de luz estática se usa para medir masas moleculares mediante la relación entre la intensidad de luz dispersada y la concentración y masa molecular. La dispersión de luz dinámica mide el tamaño de partículas basado en las fluctuaciones en la intensidad de luz causadas por el movimiento browniano. Ambos métodos proporcionan información sobre el tamaño y estado de agregación de moléculas y partículas en sol

1. DISPERSIÓN DE LUZ
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2. DISPERSIÓN DE LUZ
John William Strutt
Lord Rayleigh
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3. DISPERSIÓN DE LUZ
El fotón incidente induce un dipolo oscilante en la nube electrónica.
Al cambiar el dipolo, la energía se irradia-dispersa en todas direcciones.
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4. DISPERSIÓN DE LUZ
Se puede analizar de diferentes maneras:

Intensidad promedio (Estática)
(SLS, static light scattering)

Fluctuaciones en la intensidad (Dinámica)
(DLS, dynamic light scattering)
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5. DISPERSIÓN DE LUZ ESTÁTICA
Medida de masas moleculares
Intensidad promedio de dispersión es función de la
masa molecular y el 2do coeficiente virial

K = constante óptica
MM = masa molecular
A2 = 2do coeficiente virial
C = Concentración (g/L)
R = relación de Rayleigh
(término que incluye la intensidad)
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6. DISPERSIÓN DE LUZ ESTÁTICA
Constante
Relación de Rayleigh
Factor de forma,
= 1 si r < 60 nm
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7. DISPERSIÓN DE LUZ ESTÁTICA

La intensidad de luz dispersada que produce una
macromolécula es proporcional al producto de la masa
molecular promedio y la concentración de la macromolécula (I
α MMC)

Si no hay dependencia entre la intensidad de dispersión y el
ángulo de medida, se puede determinar MM con medidas en
un solo ángulo

Un gráfico de Debye permite la determinación de:
MM absoluta
 2do coefciente virial (A2)

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8. DISPERSIÓN DE LUZ ESTÁTICA
2do Coeficiente Virial
 Propiedad termodinámica que describe la fuerza de
interacción entre la molécula y el solvente
Si A2 > 0, las moléculas tienden a permanecer en
solución (la proteína prefiere el buffer)
 Si A2 = 0 la fuerza de la interacción proteína-solvente
es equivalente a la fuerza de la interacción proteínaproteína (el solvente se llama solvente theta)
 Si A2 < 0, la proteína tiende a precipitar o agregar

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9. DISPERSIÓN DE LUZ ESTÁTICA

Señal de dispersión R α MM C

Debido a alta MM, los agregados dispersan
fuertemente
Variación angular en la Intensidad de luz
dispersada se relaciona con el tamaño de la
molécula
 La
luz dispersada por agregados muestra
dependencia angular, mientras que la luz dispersa
por monómeros y dímeros no.

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10. DISPERSIÓN DE LUZ ESTÁTICA
o
Pros
Determinación de MM rápida y exacta (promedio) de macromoléculas en
solución
Combinando SEC-MALS se puede determinar MM con una precisión ± 5%
Dependencia angular de señal de LS detecta agregados
SEC-MALS permite detectar y cuantificar poblaciones de proteínas según sus
MM
Puede determinar estado oligomerico de polipeptidos modificados (prot-ácidos
nucleicos, glicosilados, etc.
o Contras
Para medir MM promedio, necesita separación para distinguir estados
oligoméricos.
Posible perdida de muestra durante filtración y fraccionamiento.
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11. DISPERSIÓN DE LUZ DINÁMICA
Permite determinar el tamaño
de moléculas y nanopartículas
La velocidad de fluctuaciones
depende del tamaño de la
partícula - molécula
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12. DISPERSIÓN DE LUZ DINÁMICA
Fluctuaciones son resultado del movimiento browniano y puede
correlacionarse con el coeficiente de difusión y el tamaño
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13. DISPERSIÓN DE LUZ DINÁMICA




La temperatura tiene que ser estable y exactamente
determinada (regular la viscosidad y evitar la convección)
Las partículas más grandes se mueven más lentamente
A mayor temperatura, más rápido se mueven las moléculas
La velocidad del movimiento Browniano está definido por el
coeficiente de difusión translacional (D)
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14. DISPERSIÓN DE LUZ DINÁMICA
Pros
 En cubeta, muy rápida detección de agregados y
evaluación de la polidispersión de la muestra con un
amplio rango dinámico
 Adecuado para estudiar cinética de agregación
 Detector disponible para placas, parara screening
Contras
 Mide radio hidrodinámico, es cual es afectado por la
forma de la partícula
 No puede distinguir entre cambios de forma o estado de
oligomerización
 Necesita fraccionamiento para resolver oligómeros
presentes en una mezcla
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15. PREPARACIÓN DE LA MUESTRA

Las moléculas de polímeros son normalmente
pequeñas comparadas con las partículas de polvo
o de otros materiales extraños a la muestra o
disolvente.

Los disolventes y soluciones de polímeros deben
clarificarse por filtración o por ultra centrifugación.
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16. PREPARACIÓN DE LA MUESTRA

La diferencia entre el índice de refracción del
disolvente y del polímero debe de ser la mayor
posible.

El disolvente debe producir por sí mismo una
dispersión relativamente baja, y el sistema
polímero-disolvente no debe poseer un segundo
coeficiente de virialidad demasiado elevado.

Disolventes mixtos deben evitarse, a no ser que
posean ambos el mismo índice de refracción.
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17. Esquema de los componentes
esenciales de un fotómetro de
dispersión de luz
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18. RANGO DE APLICACIÓN

La dispersión de luz por las disoluciones se ha
utilizado para medir pesos moleculares tan bajos
como el de la sacarosa y tan elevados como los de
las proteínas.

En la práctica, pesos moleculares de polímeros
comprendidos entre 10000-10000000 pueden
medirse con relativa facilidad, con posibilidades de
ampliar el rango en ambos sentidos en casos
favorables.

Existen restricciones a la aplicabilidad del método
de dispersión de luz a sistemas formados por
copolimeros.
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19. RANGO DE APLICACIÓN

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20. BIBLIOGRAFÍA
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


Billmeyer W.Fred, Ciencia de los
Polímeros, Revert, 1975, pp 76-79
Seymour B. Raimond, Carraher E. Charles, Introducción
a la química
de los polímeros, Revert, 1995, pp
105-107
Protein sizing by light scattering, molecular weight and
polydispersity, Malvern Instruments presentation.
http://nanoparticles.org/pdf/nobbmann.pdf
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