Characterization of hyaluronic acid with online multi-angle light scattering and differential viscometry
Aplikace | | Wyatt Technology | WatersInstrumentace
Hyaluronová kyselina (HA) je klíčovým biopolymérem v synoviální tekutině, očním humoru a pojivových tkáních. Díky schopnosti vázat vodu, její viskoelastickým vlastnostem a biokompatibilitě našla široké uplatnění v medicíně, farmakologii, oftalmologii a kosmetice. Přesná charakterizace molekulové hmotnosti, distribuce a konformace HA je nezbytná pro zajištění kvality a bezpečnosti produktů i pro výzkumné účely.
Cílem studie bylo popsat integraci technik SEC-MALS, online diferenciální viskometrie a diferenciální refraktometrie pro absolutní stanovení hyaluronové kyseliny bez potřeby kalibračních standardů. Studie demonstruje schopnost získat informace o molekulové hmotnosti (Mw), rozdělení (PDI), hydratačním poloměru (Rh), gyraci (Rg) a intrinsické viskozitě ([η]) v jediném měření.
Pro separaci byl použit systém Agilent 1100 HPLC s autoinjektorem a degaserem, kolony Polymer Labs Aquagel-OH (8 µm) s ochrannou kolonkou a mobilní fáze fosfátový pufr (PBS). Detekce probíhala sekvenčně:
Data sbíral a vyhodnocoval software ASTRA, který řeší korekci šíření pásma mezi detektory.
Studováno bylo sedm vzorků HA z různých zdrojů (bakteriální fermentace, pupeční šňůra, kuřecí hřebínek). Měřené hodnoty Mw se pohybovaly od 2,6×105 do 1,8×106 g/mol, PDI 1,02–1,45, Rg 57–208 nm, [η] 632–2671 mL/g a Rh 27–90 nm. Kombinace detektorů umožnila bezkalibrační stanovení molekulárních parametrů s vysokým poměrem signál/šum (>2000:1). Analýza Mark–Houwink–Sakurada (MHS) prokázala zakřivení logaritmických závislostí, což odráží přechod od napjatých, volně odvodněných konformací při nižší Mw k gaussovským řetězcům při vyšší Mw. Výsledné okamžité exponenty ai klesaly z ~1,1 na ~0,5 s narůstající molekulovou hmotností.
Integrace SEC-MALS, diferenciální viskometrie a refraktometrie umožňuje bezkalibrační, rychlou a opakovatelnou charakterizaci HA i jiných biopolymerů. Metoda poskytuje absolutní hodnoty molekulové hmotnosti, distribuce, konformace a viskozitních parametrů v jednom běhu, čímž šetří čas, spotřebu standardů a zvyšuje spolehlivost výsledků v QA/QC i výzkumných aplikacích.
Očekává se rozšíření online viskoelastických analýz polymerních materiálů v reálném čase, včetně studia komplexních směsí a interakcí s proteiny či léčivy. Další směřování vede k miniaturizaci obvodů, vyššímu rozlišení kolonek a automatizaci vyhodnocovacích algoritmů pro detekci nepravidelností a degradace materiálů.
Studie demonstrovala, že spojení SEC-MALS, diferenciální viskometrie a refraktometrie poskytuje komplexní a přesné informace o fyzikálně-chemických vlastnostech hyaluronové kyseliny bez nutnosti externích standardů. Metodika prokázala vysokou opakovatelnost a detailní vhled do molekulárních konformací v závislosti na hmotnosti.
GPC/SEC
ZaměřeníPrůmysl a chemie
VýrobceWaters, Agilent Technologies
Souhrn
Význam tématu
Hyaluronová kyselina (HA) je klíčovým biopolymérem v synoviální tekutině, očním humoru a pojivových tkáních. Díky schopnosti vázat vodu, její viskoelastickým vlastnostem a biokompatibilitě našla široké uplatnění v medicíně, farmakologii, oftalmologii a kosmetice. Přesná charakterizace molekulové hmotnosti, distribuce a konformace HA je nezbytná pro zajištění kvality a bezpečnosti produktů i pro výzkumné účely.
Cíle a přehled studie / článku
Cílem studie bylo popsat integraci technik SEC-MALS, online diferenciální viskometrie a diferenciální refraktometrie pro absolutní stanovení hyaluronové kyseliny bez potřeby kalibračních standardů. Studie demonstruje schopnost získat informace o molekulové hmotnosti (Mw), rozdělení (PDI), hydratačním poloměru (Rh), gyraci (Rg) a intrinsické viskozitě ([η]) v jediném měření.
Použitá metodika a instrumentace
Pro separaci byl použit systém Agilent 1100 HPLC s autoinjektorem a degaserem, kolony Polymer Labs Aquagel-OH (8 µm) s ochrannou kolonkou a mobilní fáze fosfátový pufr (PBS). Detekce probíhala sekvenčně:
- MALS (DAWN) pro absolutní stanovení molekulové hmotnosti a gyrace
- Diferenciální viskometrie (ViscoStar) se čtyřramenným kapilárním můstkem pro měření specifické viskozity
- Diferenciální refraktometrie (Optilab) pro koncentraci
Data sbíral a vyhodnocoval software ASTRA, který řeší korekci šíření pásma mezi detektory.
Hlavní výsledky a diskuse
Studováno bylo sedm vzorků HA z různých zdrojů (bakteriální fermentace, pupeční šňůra, kuřecí hřebínek). Měřené hodnoty Mw se pohybovaly od 2,6×105 do 1,8×106 g/mol, PDI 1,02–1,45, Rg 57–208 nm, [η] 632–2671 mL/g a Rh 27–90 nm. Kombinace detektorů umožnila bezkalibrační stanovení molekulárních parametrů s vysokým poměrem signál/šum (>2000:1). Analýza Mark–Houwink–Sakurada (MHS) prokázala zakřivení logaritmických závislostí, což odráží přechod od napjatých, volně odvodněných konformací při nižší Mw k gaussovským řetězcům při vyšší Mw. Výsledné okamžité exponenty ai klesaly z ~1,1 na ~0,5 s narůstající molekulovou hmotností.
Přínosy a praktické využití metody
Integrace SEC-MALS, diferenciální viskometrie a refraktometrie umožňuje bezkalibrační, rychlou a opakovatelnou charakterizaci HA i jiných biopolymerů. Metoda poskytuje absolutní hodnoty molekulové hmotnosti, distribuce, konformace a viskozitních parametrů v jednom běhu, čímž šetří čas, spotřebu standardů a zvyšuje spolehlivost výsledků v QA/QC i výzkumných aplikacích.
Budoucí trendy a možnosti využití
Očekává se rozšíření online viskoelastických analýz polymerních materiálů v reálném čase, včetně studia komplexních směsí a interakcí s proteiny či léčivy. Další směřování vede k miniaturizaci obvodů, vyššímu rozlišení kolonek a automatizaci vyhodnocovacích algoritmů pro detekci nepravidelností a degradace materiálů.
Závěr
Studie demonstrovala, že spojení SEC-MALS, diferenciální viskometrie a refraktometrie poskytuje komplexní a přesné informace o fyzikálně-chemických vlastnostech hyaluronové kyseliny bez nutnosti externích standardů. Metodika prokázala vysokou opakovatelnost a detailní vhled do molekulárních konformací v závislosti na hmotnosti.
Reference
- S. Hokputsa et al., Eur. Biophys. J. 32, 450–496 (2003).
- R. Mendichi, A. Giacometti Schieroni, Biomacromolecules 4, 1805–1810 (2003).
- R. Mendichi, A. Giacometti Schieroni, Polymer 43, 6115–6121 (2002).
- R. Mendichi et al., Polymer 39, 6611–6620 (1998).
- L. Soltes et al., Biomed. Chromatogr. 16, 459–462 (2002).
- K. Kazuaki et al., J. Chromatogr. B 797, 347–355 (2003).
- N. Berriaud et al., Int. J. Biol. Macromol. 16, 137–142 (1994).
- R. Mendichi, A. Giacometti Schieroni, J. Appl. Polym. Sci. 68, 1651–1659 (1998).
Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.
Podobná PDF
Beyond GPC: UsinG LiGht sCatterinG for aBsoLUte PoLymer CharaCterization
2016|Waters|Ostatní
JUNE 2016 Beyond GPC: Using Light Scattering for Absolute Polymer Characterization TOC Table of contents Beyond GPC: USING LIGHT SCATTERING For Absolute Polymer Characterization Adding MALS Detection to GPC Overcoming Fear, Uncertainty, and Doubt in GPC: The Need for an…
Klíčová slova
mals, malsmolar, molarbranching, branchingbranched, branchedpolymerization, polymerizationpolymer, polymergpc, gpcsec, seccharacterizing, characterizingmass, massradius, radiusmol, molweight, weightprocesses, processesrms
AN1005: Identifying short-chain branched polymers with conformational analysis Chris Deng, Ph.D., Wyatt Technology Introduction Polymer branching is an important molecular parameter since it affects various macroscopic polymer properties such as crystallinity, melting temperature, toughness, ductility, and optical clarity.1-2 Two types…
Klíčová slova
lcb, lcbscb, scbpolymer, polymerconformation, conformationbranches, branchesslope, slopepolymers, polymersslopes, slopesbranching, branchingbranched, branchedmhs, mhslinear, linearlower, lowermacroscopic, macroscopicoptilab
ViscoStar - innovations in online viscometry for GPC
|Waters|Technické články
WP9005: ViscoStar - innovations in online viscometry for GPC Dan Some, Ph.D., Wyatt Technology Corporation Summary Online viscometers measure the intrinsic viscosity of polymers, proteins and peptides in conjunction with GPC in order to characterize essential physico-chemical properties: the distributions…
Klíčová slova
viscostar, viscostartransducer, transducerviscometer, viscometertransducers, transducersbridge, bridgepulse, pulsedifferential, differentialthermal, thermalpiezoresistive, piezoresistivepressure, pressureprevious, previousdone, donesakurada, sakuradageneration, generationactive
High Molecular-Weight Polysaccharide Characterization by SEC-MALS Using GTxResolve™ 1000 and 2000 Å SEC Columns
2026|Waters|Aplikace
Application Note High Molecular-Weight Polysaccharide Characterization by SEC-MALS Using GTxResolve™ 1000 and 2000 Å SEC Columns Katayoun Morakabi, Sophia Kenrick, Michelle Chen Wyatt Technology, LLC Published on January 30, 2026 Abstract Polysaccharides play critical roles across various industries, including food,…
Klíčová slova
columns, columnsmals, malssec, secpolysaccharide, polysaccharidemolar, molarpolysaccharides, polysaccharidesdls, dlsphotometer, photometergtxresolve, gtxresolvepolymer, polymeraqueous, aqueouspremier, premiermeasured, measuredradius, radiushydrodynamic