El microbalanza de cristal de cuarzo es útil para detectar pequeñas concentraciones de otro compuesto y se puede aplicar a preguntas relacionadas con la mecánica de la materia blanda y los sistemas de biomateriales. La principal ventaja es que el microbalance de cristal de cuarzo es capaz de obtener información altamente precisa para tamaños de muestra pequeños. Al extraer información de propiedades mecánicas, es necesario trabajar con películas de un espesor adecuado.
Los investigadores deben tener cuidado de aplicar el modelado correcto para una película durante el análisis. La técnica es adecuada para estudiar una amplia gama de sistemas de materiales y para comprender cómo las propiedades mecánicas de los materiales poliméricos responden al medio ambiente. Después de encender todo el equipo necesario, retire el módulo de flujo de la plataforma de la cámara y desenrosque los tornillos pulgares grandes para abrir el módulo.
Seque la junta tórica en el módulo de flujo con una corriente de gas nitrógeno y compruebe que la junta tórica está acostada. Monte el sensor en la junta tórica colocando el sensor con el lado de la superficie activa hacia abajo y un electrodo en forma de ancla orientado hacia el marcador en el módulo de flujo. Encuentre las frecuencias de resonancia iniciales del sensor.
Coloque el tubo de la bomba de entrada en el 1X PBS. Encienda el flujo de la bomba externa a 25 microlitros por minuto e inspeccione visualmente el tubo para asegurarse de que el fluido fluye a través del tubo. Deje que el flujo de fluido se equilibre correctamente durante al menos 15 minutos.
En el software, pulse Start measurement para iniciar la medición y comenzar la adquisición de datos. Supervise los valores de frecuencia y disipación durante al menos cinco minutos para garantizar una línea de base estable. Detenga la bomba y mueva el tubo de entrada a la solución tampón de acetato de colágeno y reanude el flujo de fluido.
Tenga en cuenta la hora de este evento para su análisis posterior. Permita que los nuevos valores de frecuencia y disipación se equilibren durante ocho a 12 horas a un valor estable, luego detenga la bomba, mueva el tubo de entrada de nuevo a la solución 1X PBS y reanude el flujo de fluido. Tenga en cuenta la hora de este evento para su análisis posterior.
Una vez más, permita que los nuevos valores de frecuencia y disipación se equilibren durante 30 minutos a un valor estable. Finalice la adquisición de datos de la medición y, a continuación, guarde los datos. En primer lugar, coloque un sensor de cristal de cuarzo desnudo en un soporte de muestra conectado al analizador de red vectorial y al ordenador.
Encienda el analizador para aplicar una tensión oscilante al sensor y recoja un espectro de conductancia de referencia para el sensor en el aire, luego sumerja el soporte de muestra en un vaso de precipitados de 100 mililitros sin labios lleno de agua destilada y recoja un espectro de conductancia de referencia para el sensor desnudo en agua. Inserte una pequeña oblea de silicio en una solución de bromuro de potasio molar 0.5 en un ángulo para crear una diapositiva para el sensor de cuarzo durante el paso de recocido para evitar que la película salga del sensor. Prepárese para añadir el PEC a la superficie del sensor.
Si el complejo PEC se encuentra en dos fases, extraiga cuidadosamente aproximadamente 0,5 mililitros de la fase rica en polímeros en la pipeta. Manteniendo la presión sobre la bombilla de la pipeta para no permitir que la fase de polímero-pobre entre en la pipeta, extraiga la pipeta de la solución. Limpie el exterior de la pipeta con una toallita química.
Agregue suficiente solución gota sabia en la superficie del sensor de cuarzo para cubrir completamente la superficie. Asegúrese de que no haya burbujas visibles en la solución en la superficie del sensor. Gire la capa de la muestra PEC e sumerja inmediatamente el sensor en la solución de bromuro de potasio molar 0,5 para evitar la cristalización de la sal en la película.
Deje que la película se recocido durante al menos 12 horas. Transfiera el sensor a un vaso de precipitados lleno de agua destilada para eliminar el exceso de bromuro de potasio de la película y la parte posterior del sensor. Deje el sensor en la solución durante 30 a 60 minutos.
Realice una medición de la película aplicada a la superficie del sensor en el aire referenciado al sensor desnudo en el aire. Permita que los datos de la película se equilibren. A continuación, inserte el sulfato de calcio seco en un vaso de precipitados sin labios de 100 mililitros y mida el grosor de la película completamente seco.
Retire el sulfato de calcio del vaso de precipitados y enjuague el vaso de precipitados con agua destilada. Llene el vaso de precipitados sin labios de 100 mililitros con 30 mililitros de agua destilada. Inserte una barra de agitación para asegurarse de que el agua está circulando alrededor de la película.
Con referencia al sensor desnudo en agua, mida la película en agua durante unos 30 a 45 minutos o hasta que los datos de la película estén equilibrados. Preparar una solución de 15 mililitros de bromuro de potasio molar midiendo 5,35 gramos de bromuro de potasio en un cilindro graduado y llenar a 15 mililitros con agua destilada. Gire hasta que se disuelva.
Cara a la película lejos de donde se añade la solución de bromuro de potasio al agua para que la película no se disuelva. Añadir la solución de bromuro de potasio al vaso de precipitados con agua destilada en incrementos molares 0,1. Asegúrese de que el sistema esté equilibrado antes de añadir otra adición de la solución de bromuro de potasio.
Una vez adquiridos todos los datos, retire la película del soporte y colóquela en un vaso de agua destilada. Deje que la sal deje la película durante 30 a 60 minutos y seque al aire la película. En este estudio, la introducción de la solución de colágeno hizo que comenzara la absorción de proteínas, que se observó como una disminución constante de la frecuencia y un aumento en la disipación con el tiempo hasta la densidad de mesetas de colágeno adheridas en una línea de base estable.
Los cambios de frecuencia se correlacionan con la masa de la película y la disipación se correlaciona con la disipación de energía de la película. Se necesita un modelo teórico para obtener cuantitativamente las propiedades viscoelásticas. El análisis viscoelástico del colágeno utilizando un modelo de ley de potencia muestra la masa aérea, el módulo de cizallamiento complejo y el ángulo de fase viscoelástico respectivamente.
Las primeras 10 horas indican la etapa principal de adsorción del colágeno a la superficie del sensor con el período entre 10 y 20 horas mostrando la etapa de equilibrio antes del lavado tampón realizado a las 20 horas. Aquí está la gráfica del ángulo de fase viscoelástico y el módulo de cizallamiento complejo sobre el rango general de muestras medidas utilizando el QCM. La línea verde indica la relación lineal entre las dos propiedades.
Esta gráfica muestra cómo un PEC puede demostrar una amplia gama de propiedades mecánicas basadas en la relación de polímero, agua y sal en el sistema. La preparación de la muestra afecta directamente a los resultados de un experimento de QCM. Comprender qué datos desea aprender de una muestra informa de qué grosor debe tener la muestra.
El QCM es muy útil para detectar procesos ambientales y biológicos. También puede sondear el comportamiento reológico en el régimen de alta frecuencia para caracterizar la viscoelasticidad de los materiales.
