Was ist ein Differentialscanningkalorimeter?
Ein Differentialscanningkalorimeter ist ein Instrument, das misst, wie Proben auf Temperaturänderungen reagieren. Eine Probe wird verwendet, weil die Änderungen, die sie erfährt, wenn die Temperatur steigt oder sinkt, bereits bekannt sind. Es wird als Vergleich mit einer anderen Probe verwendet, für die die Reaktion auf Temperaturänderungen getestet wird. Jede Probe wird in einem Behälter aufbewahrt, der als Tiegel bezeichnet wird, und die Materialien, für die das Gerät entwickelt wurde, sind normalerweise biologische Moleküle wie Nukleinsäuren oder Proteine.
Die mit dem Differentialscanningkalorimeter durchgeführten Tests basieren auf dem Gebiet der Differentialscanningkalorimetrie (DSC), bei der untersucht wird, wie stabil biologische Moleküle und Systeme sind. Die Energie, die mit der Entfaltung von Molekülen verbunden ist, wird ebenso gemessen wie ihr Gleichgewicht zwischen gefaltet oder entfaltet. Wenn Moleküle ihren Zustand ändern oder die Probe schmilzt oder sich verfestigt, können Forscher sie anhand der Änderungen ihrer Wärmekapazität klassifizieren. Moleküle gelten als stabiler, wenn die Temperaturen höher sind und sich das Material in einem Zustand befindet, in dem sich mindestens die Hälfte der Moleküle im Übergang befindet.
Um eine neue Probe zu messen, muss diese mit der Änderungsrate für einen anderen Materialtyp verglichen werden. Die Temperaturunterschiede werden auch bei leeren Behältern gemessen und dienen als Basis für die Berechnung einer bestimmten Wärmekapazität. Die Geschwindigkeit, mit der sich die Temperatur ändert, ist für beide Behälter gleich und tritt in demselben Temperaturbereich auf. Es werden Wärmekapazitäten von 212 ° F bis 2.192 ° F (100 ° C bis 1.200 ° C) gemessen. Ein Differentialscanningkalorimeter kann auch Phasenänderungen messen, die in einem Temperaturbereich von 68 ° F bis 2.732 ° F (20 ° C bis 1.500 ° C) auftreten.
Die Aufheizraten sind in der Regel konstant, aber mit einem modulierten Differentialscanningkalorimeter können geringfügige Änderungen der Rate oder Oszillationen durchgeführt werden. Mit dieser Funktion können Forscher in einem Scan die Wärmekapazität eines Stoffes besser verstehen und auch die reversiblen und nicht reversiblen Auswirkungen von Wärme auf eine Probe während der Zeit messen, in der die Oszillation stattfindet. Das Instrument bietet eine empfindlichere Methode zur Charakterisierung von Molekülen.
Differentialscanning-Kalorimetersysteme werden im Allgemeinen zur Charakterisierung von Polymeren sowie der Stabilität von Proteinen verwendet. Sie werden in Spezialgebieten wie Protein-Engineering, der Untersuchung von Antikörpern und dem Verständnis der Natur von Nukleinsäuren, Lipiden und Membranen eingesetzt. Molekulare Wechselwirkungen können in sehr kleinem Maßstab gemessen werden, und Wissenschaftler können auch untersuchen, wie sich strukturelle Veränderungen in Molekülen auf bestimmte Temperaturbereiche und Änderungsraten auswirken.