Benchtop In-Flow Raman-Analyse
Kontinuierliche Erkennung und Identifizierung von Partikeln durch Raman-Spektroskopie
Obwohl Raman-Mikroskope im Laufe der Jahre verbessert wurden, um die Partikelanalyse zu vereinfachen und einen gewissen Grad an Automatisierung zu ermöglichen, bleiben die grundlegenden Einschränkungen bestehen.
Hier wird BRAVE B-Elementary vorgestellt. Mit diesem Raman-Modul für das Basisgerät BRAVE B-Curious machst du einen großen Schritt nach vorn und kannst Raman-Spektren kontinuierlich und im Fluss auf Einzelpartikelbasis mit minimaler Probenvorbereitung aufnehmen.
Für eine vollständige Online-Analyse ist dieses Gerät auch als PAT-Sensor erhältlich.
Mit BRAVE B-Elementary ist die Raman-Analyse von Partikeln alles andere als mühsam. Je nach Probe muss vor Beginn der Analyse nicht einmal gefiltert werden. Einfach die Probe in das Gerät laden und auf „Start“ drücken. BRAVE B-Elementary ist das perfekte Werkzeug, um Einblicke in große Probenmengen zu gewinnen, z. B. für das Non-Target-Screening von Grundwasserproben. In Kombination mit den Partikelmessgeräten von BRAVE Analytics eröffnet das System neue Möglichkeiten für leistungsstarke und einzigartige Partikelanalysen.
Jeder, der schon einmal mit einem konventionellen Raman-Mikroskop gearbeitet hat, weiß, wie viel Zeit für das Filtern der Probe und das Aufbringen auf den Probenträger aufgewendet wird. Die Ergebnisse haben ihren Preis, und die Zeit für die Probenvorbereitung wäre oft besser an anderer Stelle investiert. Wäre es nicht großartig, den aufwendigen Teil der Probenvorbereitung zu eliminieren und direkt mit der chemischen Analyse zu beginnen?
Mit BRAVE B-Elementary kannst du:
Ist es möglich, die Grundlagen der optischen Pinzette so anzupassen, dass Partikel in der Strömung stabil genug gehalten werden, um ihre Raman-Spektren auszulesen? Die Antwort lautet: Ja. Aufbauend auf unserem Wissen über optische Fallen (OF2i®) haben wir einen Laseraufbau entwickelt, der die Partikel entweder verlangsamt oder für kurze Zeit anhält, während sie durch die Messzelle fließen. Der daraus resultierende Raman- Analyzer arbeitet im Durchfluss und identifiziert bis zu 60 Partikel pro Minute anhand ihrer Raman-Spektren – bei automatisierter Probenhandhabung und fast ohne Probenvorbereitung.
Sehen wir uns das Schema des OF2i®-Raman-Aufbaus an, hier die Messung von 5 µm großen Polystyrol (PS)-Kugeln.
(a) Fluidische Kräfte transportieren die Partikel durch die Zelle; ein fokussierter Laserstrahl manipuliert die Partikel optisch.
(b) Eine SCMOS-Kamera nimmt das gestreute Raman-Signal der einzelnen Partikel mit bis zu 30 Bildern pro Sekunde auf. Das Kamerabild zeigt das aufgezeichnete Licht von drei 5 µm Polystyrolkügelchen. (siehe Referenz 1)
(c) Die Analyse des Kamerasignals (Raman-Spektren) wird mit einem Referenzspektrum verglichen. (siehe Referenz 1)
(d) Das OF2i®-Signal nutzt die Geschwindigkeit der einzelnen Partikel zur Berechnung der Partikelgröße. (siehe Referenz 2)
1. Šimić M, Neuper, C, Hohenester, U, & Hill, C. (2023). Optofluidic force induction as a process analytical technology. Analytical and Bioanalytical Chemistry, 451(21), 5181-5191.
2. Neuper C, Šimić M, Lockwood Thomas E., Gonzalez de Vega Raquel, Hohenester Ulrich, Fitzek Harald, Schlatt Lukas, Hill Christian and Clases David. Optofluidic Force Induction Meets Raman Spectroscopy and Inductively Coupled Plasma-Mass Spectrometry: A New Hyphenated Technique for Comprehensive and Complementary Characterizations of Single Particles. Analytical Chemistry. 2024; 96(21): 8221-8844.
Veröffentlichung in Analytical Chemistry:
"OptoFluidic Force Induction meets Raman Spectroscopy and Inductively Coupled Plasma - Mass Spectrometry: A new hyphenated technique for comprehensive and complementary characterisation of single particles"
Neuper et al
OF2i®-Raman hat eine Reihe von Vorteilen im Vergleich zu handelsüblichen Raman-Mikroskopen.
OF2i®-Raman st ideal für High-Throughput-Screening.
OF2i®-Raman eignet sich ideal für die chemische Analyse großer Flüssigkeitsvolumina. Selbst Anwender ohne spezielle Raman-Kenntnisse können das System bedienen: Probenbeladung und Reinigung sind automatisiert, und der Bedienaufwand ist deutlich geringer als bei herkömmlichen Raman-Mikroskopen.
OF2i®-Raman misst direkt im Durchfluss.
Während Raman-Mikroskope Einzelmessungen an Proben durchführen, ermöglicht OF2i®-Raman eine kontinuierliche Analyse direkt im Probenstrom – über Minuten oder sogar Stunden hinweg. Die kombinierte Methode ist zudem empfindlich genug, um selbst extrem niedrige Konzentrationen nachzuweisen.
OF2i®-Raman bietet Einzelpartikel-Sensitivität.
Das OF2i®-Raman-System detektiert und erfasst einzelne Partikel, während sie durch die Messzelle strömen. Für jedes vorbeiströmende Partikel wird ein Raman-Spektrum aufgezeichnet.
OF2i®-Raman benötigt nur minimale Probenvorbereitung.
Mit OF2i®-Raman ist kein Probenträger erforderlich. Die Messung erfolgt direkt in der nahezu nativen Flüssigkeit. Je nach Probe ist möglicherweise nicht einmal eine vorherige Filtration notwendig. Das System erfasst Raman-Spektren von Partikeln direkt in der Flüssigkeit.
OF2i®-Raman in wissenschaftlichen Publikationen
Möchtest du mehr über die theoretischen Grundlagen der BRAVE-Technologien, deren Machbarkeitsnachweise und die spannende Kombination mit anderen Analysetechniken erfahren?
Entdecke unsere wissenschaftlichen Veröffentlichungen.
BRAVE B-Elementary macht die Raman-Analyse einfacher als je zuvor. Die Analyse deiner Proben läuft weitgehend automatisiert im Hintergrund – so hast du Zeit für wichtigere Aufgaben.
Unsere BRAVE-Geräte basieren auf einer modularen Plattform, sodass du dein System optimal an deine Anforderungen anpassen kannst. Die Grundlage für die Raman-Analyse bildet das BRAVE B-Curious Nanopartikelanalysengerät. Dadurch erhältst du zusätzlich Informationen zur Partikelgröße und Partikelkonzentration deiner Proben.
BRAVE products for a BRAVE world
Zeitaufgelöste PSD und Partikelgrößenbestimmung
Ermöglicht die kontinuierliche Überwachung der Partikelgrößenverteilung direkt aus dem Behälter. Ideal für die Überwachung von Agglomeration, Bildung, Auflösung, Aggregation, Dissoziation, Assemblierung und mehr. Größenbereich: 50 nm* bis 3 µm* (*probenabhängig)
Partikelkonzentration und Partikelanzahl
Ermöglicht den Nachweis von kleinen Partikeln von ca. 5 nm bis 50 nm. Gewährt Einblick in das Agglomerations- und Aggregationsverhalten.
Ermöglicht die Erkennung und Größenbestimmung von Large-Particle-Tails, LPC, großen Aggregaten und Anomalien. Auch zur Erkennung von PFAT5. Größenbereich: 2 µm* bis 80 µm* (*probenabhängig)
Ermöglicht die Erkennung, Identifizierung und Analyse von Partikelpopulationen mittels Raman-Spektroskopie.
Module für die Probenhandhabung
Jedes BRAVE-Gerät benötigt ein Fluid Automation Module. Die Spezifikationen und Leistungen dieses Moduls hängen von der Probe und deiner Anforderungen ab. Rede mit uns!
Für die 24/7-Produktionsüberwachung bietet BRAVE Analytics maßgeschneiderte Online-Lösungen.
*probenabhängig
BRAVE B-Elementary ist ideal für Routineuntersuchungen in der chemischen Analytik.
Für Personen mit Anwendungserfahrung ist es ein hervorragendes Werkzeug, um neue Erkenntnisse zu gewinnen.
BRAVE B-Elementary wird kontinuierlich weiterentwickelt und um neue Funktionen sowie Anwendungsbereiche erweitert. Hast du eine anspruchsvolle Probe oder eine analytische Herausforderung, die wir gemeinsam angehen könnten? Möchtest du herausfinden, wie BRAVE B-Elementary deine Raman-Workflows verbessern kann? Wir freuen uns auf deine Anfrage.
MESSUNG
Die OF2i®-Raman-Messung erfolgt direkt in Flüssigkeiten, während die Probe durch die Messzelle strömt.
SYSTEMAUFBAU
*probenabhängig
LASER
OPTOFLUIDISCHE FALLE
Die vielen Einsatzmöglichkeiten der optischen Pinzette
Christian Hill, heute CEO und CTO von BRAVE Analytics, entdeckte die Pionierarbeit von Arthur Ashkin erstmals während er seine Dissertation geschrieben hat. Chris suchte im Rahmen seiner Doktorarbeit am Institut für Biophysik (Medizinische Universität Graz) nach einer besseren Methode zur Messung von Partikelgrößen. Die Lektüre über das Prinzip der optischen Pinzette führte zu unzähligen Experimenten im kleinen Laserlabor auf dem Campus der Medizinischen Universität, die schließlich in einem „Heureka“-Moment gipfelten – und der Geburtsstunde des Optofluidic Force Induction (OF2i®)-Prinzips.
Das Einfangen von Partikeln auf dem Donut-Strahl
OF2i® nutzt die Fähigkeit des Lichts, Partikel zu manipulieren, zu bewegen und „einzufangen“, um optimale Bedingungen für die Bestimmung der zahlenbasierten Partikelgröße und Partikelkonzentration anhand der Geschwindigkeit jedes einzelnen eingefangenen Partikels zu schaffen. OF2i®-Messungen sind als PAT-Gerät und für das Labor erhältlich.
Das Einfangen von Partikeln in einem Laserstrahl hat nicht nur Vorteile für die Bestimmung der Partikelgröße. Der Aufbau des BRAVE B-Elementary-Raman-Moduls nutzt diese Fähigkeit, um Partikel während des kontinuierlichen Flusses abzubremsen oder sogar anzuhalten, um ein Raman-Spektrum auszulesen. Die Analyse ist schnell, benutzerunabhängig und hochempfindlich für sehr niedrige Konzentrationen.
Was die Zukunft bringt
Und weil wir wissen, dass Licht noch so viel mehr kann, arbeitet das BRAVE-Team bereits an weiteren Projekten zur Erweiterung und Ergänzung unserer bestehenden Geräte. Es kommen bald eine eigene Messzelle zur genauen Bestimmung großer Partikel (bis zu 5 µm) und vieles mehr auf den Markt.
BRAVE ANALYTICS
Unser Fachwissen
Als Partner des NanoPAT Projekts hat BRAVE Analytics Mittel aus dem Forschungs- und Innovationsprogramm HORIZON 2020 der Europäischen Union unter der Fördervereinbarung Nr. 862583 erhalten.
Als Partner des MOZART project (MOZART for safe & sustainable by-design metallic coatings & engineered surfaces (RIA)) haben wir Mittel aus dem Programm HORIZON 2020 der Europäischen Union erhalten.
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