नैनोकण ट्रैकिंग विश्लेषण

नैनोपार्टिकल ट्रैकिंग विश्लेषण (एनटीए) तरल पदार्थों में कणों को देखने और उनका विश्लेषण करने की एक विधि है जो एक प्रकार कि गति की दर को कण आकार से संबंधित करती है। गति की दर केवल तरल की चिपचिपाहट और तापमान से संबंधित है; यह कण घनत्व या अपवर्तनांक से प्रभावित नहीं होता है। एनटीए तरल निलंबन में लगभग 10-1000 नैनोमीटर (एनएम) के व्यास वाले छोटे कणों के आकार वितरण प्रोफ़ाइल के निर्धारण की अनुमति देता है।

इस तकनीक का उपयोग एक अल्ट्रामाइक्रोस्कोप और एक लेजर रोशनी इकाई के संयोजन में किया जाता है जो एक साथ तरल निलंबन में छोटे कणों को ब्राउनियन गति के तहत चलते हुए देखने की अनुमति देता है। कणों द्वारा बिखरे हुए प्रकाश को चार्ज-युग्मित डिवाइस या ईएमसीसीडी कैमरे का उपयोग करके कई फ़्रेमों पर कैप्चर किया जाता है। फिर एक फ्रेम से दूसरे फ्रेम तक प्रत्येक कण की गति को ट्रैक करने के लिए कंप्यूटर सॉफ्टवेयर का उपयोग किया जाता है। कण गति की दर स्टोक्स-आइंस्टीन समीकरण के माध्यम से गणना की गई एक गोले के बराबर हाइड्रोडाइनमिक त्रिज्या से संबंधित है। तकनीक कण-दर-कण आधार पर कण आकार की गणना करती है, गतिशील प्रकाश बिखरने जैसी संयोजन तकनीकों में अंतर्निहित कमजोरियों पर काबू पाती है। चूंकि वीडियो क्लिप विश्लेषण का आधार बनते हैं, इसलिए एकत्रीकरण और विघटन जैसी वास्तविक समय की घटनाओं का सटीक वर्णन संभव है। नमूनों को न्यूनतम तैयारी की आवश्यकता होती है, जिससे प्रत्येक नमूने को संसाधित करने में लगने वाला समय कम हो जाता है। सट्टेबाजों का सुझाव है कि अंततः विश्लेषण बिना किसी तैयारी के वास्तविक समय में किया जा सकता है, उदाहरण के लिए हवाई वायरस या जैविक हथियारों की उपस्थिति का पता लगाने पर।

एनटीए वर्तमान में कण प्रकार के आधार पर लगभग 10 से 1000 एनएम व्यास वाले कणों के लिए काम करता है। इस श्रेणी के सबसे निचले सिरे पर कणों का विश्लेषण केवल उच्च अपवर्तक सूचकांक वाली सामग्रियों, जैसे सोना और चांदी, से बने कणों के लिए संभव है। ऊपरी आकार की सीमा बड़े कणों की सीमित ब्राउनियन गति द्वारा प्रतिबंधित है; क्योंकि एक बड़ा कण बहुत धीमी गति से चलता है, सटीकता कम हो जाती है। विलायक की चिपचिपाहट कणों की गति को भी प्रभावित करती है, और यह भी, एक विशिष्ट प्रणाली के लिए ऊपरी आकार सीमा निर्धारित करने में भूमिका निभाती है।

अनुप्रयोग

एनटीए का उपयोग नैनोकण विष विज्ञान, दवा वितरण, एक्सोसोम (पुटिका)वेसिकल्स), सूक्ष्मवाहिकाएँ , बैक्टीरियल बाहरी झिल्ली वेसिकल्स और अन्य छोटे जैविक कणों, वाइरालजी और टीका उत्पादन, ईकोटोकसीकोलौजी , प्रोटीन एकत्रीकरण, आर्थोपेडिक के साथ काम करने वाली वाणिज्यिक, शैक्षणिक और सरकारी प्रयोगशालाओं द्वारा किया गया है। प्रत्यारोपण, स्याही और रंगद्रव्य, और नैनोबुलबुले।

आईएनटीए

इंटरफेरोमेट्रिक नैनोपार्टिकल ट्रैकिंग विश्लेषण (आईएनटीए) एनटीए तकनीक की अगली पीढ़ी है। यह इंटरफेरोमेट्रिक स्कैटरिंग माइक्रोस्कोपी (iSCAT) पर आधारित है, जो कमजोर स्कैटरर्स के सिग्नल को बढ़ाता है। एनटीए के विपरीत, आईएनटीए के पास दो-पैरामीटर विश्लेषण के आधार पर बेहतर रिज़ॉल्यूशन है, जिसमें कण का आकार और प्रकीर्णन क्रॉस-सेक्शन शामिल है।

गतिशील प्रकाश प्रकीर्णन से तुलना

एनटीए द्वारा निर्मित विशिष्ट छवि।

गतिशील प्रकाश प्रकीर्णन (डीएलएस) और नैनोकण ट्रैकिंग विश्लेषण (एनटीए) दोनों नैनोकणों की ब्राउनियन गति को मापते हैं जिनकी गति की गति, या प्रसार स्थिरांक, डीटी, स्टोक्स-आइंस्टीन समीकरण के माध्यम से कण आकार से संबंधित है।

${(x,y)^{2} \over 4}=Dt={K_{b}T \over 3\pi \eta d}t$

कहाँ

• Dt फ़िक का विसरण का नियम है, जो विसरण गुणांक D और समय t का गुणनफल है
• $K_{b}$बोल्ट्ज़मैन का स्थिरांक है,
• T पूर्ण तापमान है,
• η श्यानता है
• d गोलाकार कण का व्यास है।

एनटीए में इस गति का वीडियो द्वारा विश्लेषण किया जाता है - व्यक्तिगत कण स्थिति परिवर्तन को दो आयामों में ट्रैक किया जाता है जिससे कण प्रसार निर्धारित होता है। डीटी को जानने के बाद, कण हाइड्रोडायनामिक व्यास निर्धारित किया जा सकता है।

इसके विपरीत, डीएलएस व्यक्तिगत रूप से कणों की कल्पना नहीं करता है, बल्कि एक डिजिटल सहसंबंधक का उपयोग करके समय पर निर्भर प्रकीर्णन तीव्रता के उतार-चढ़ाव का विश्लेषण करता है। ये उतार-चढ़ाव एक नमूने के भीतर बड़ी संख्या में कणों के समूह के सापेक्ष ब्राउनियन आंदोलनों से उत्पन्न होने वाले हस्तक्षेप प्रभावों के कारण होते हैं। परिणामी घातीय ऑटोसहसंबंध फ़ंक्शन के विश्लेषण के माध्यम से, औसत कण आकार की गणना की जा सकती है और साथ ही पॉलीडिस्पर्सिटी सूचकांक की भी गणना की जा सकती है। पॉलीडिस्पर्स नमूनों से उत्पन्न होने वाले बहु-घातीय ऑटोसहसंबंध कार्यों के लिए, डीकोनवोल्यूशन कण आकार वितरण प्रोफ़ाइल के बारे में सीमित जानकारी दे सकता है।

इतिहास

एनटीए और संबंधित प्रौद्योगिकियां बॉब कैर द्वारा विकसित की गईं। जॉन नोल्स के साथ, कैर ने 2003 में नैनोसाइट लिमिटेड की स्थापना की। यूनाइटेड किंगडम स्थित यह कंपनी, जिसके नॉल्स अध्यक्ष हैं और कैर मुख्य प्रौद्योगिकी अधिकारी हैं, ऐसे उपकरण बनाती है जो औद्योगिक और शैक्षणिक प्रयोगशालाओं में छोटे कणों का पता लगाने और उनका विश्लेषण करने के लिए एनटीए का उपयोग करते हैं। 2004 में पार्टिकल मेट्रिक्स जीएमबीएच की स्थापना जर्मनी में हनो वाचर्निग द्वारा की गई थी। पार्टिकल मेट्रिक्स ज़ेटाव्यू बनाता है जो समान एनटीए सिद्धांत पर काम करता है लेकिन नमूनाकरण, ज़ेटा क्षमता और प्रतिदीप्ति पहचान को बेहतर बनाने के प्रयास में विभिन्न प्रकाशिकी और तरल पदार्थों का उपयोग करता है।

यह भी देखें

• नैनोसाइट लिमिटेड
• अदभुत प्रकाश फैलाव