Che cos'è un calorimetro a scansione differenziale?

Un calorimetro a scansione differenziale è uno strumento che misura il modo in cui i campioni rispondono alle variazioni di temperatura. Un campione viene utilizzato perché i cambiamenti che subisce quando la temperatura aumenta o diminuisce sono già noti. Viene utilizzato come confronto con un altro campione, per il quale viene testata la risposta ai cambiamenti di temperatura. Ogni campione viene conservato in un contenitore chiamato crogiolo e i materiali che il dispositivo è progettato per testare sono di solito molecole biologiche, come acidi nucleici o proteine.

I test effettuati utilizzando il calorimetro a scansione differenziale si basano sul campo della calorimetria a scansione differenziale (DSC), che prevede l'analisi di quanto siano stabili le molecole e i sistemi biologici. Viene misurata l'energia associata allo sviluppo delle molecole e il loro equilibrio tra essere ripiegati o aperti. Quando le molecole cambiano stato o il campione si scioglie o si solidifica, i cambiamenti nella loro capacità di calore consentono ai ricercatori di classificarli. Le molecole sono considerate più stabili quando le temperature sono più alte e il materiale è in uno stato in cui almeno la metà delle molecole sono in transizione.

Per misurare qualsiasi nuovo campione, deve essere confrontato con il tasso di variazione per un altro tipo di materiale. Le differenze di temperatura vengono misurate anche quando i contenitori sono vuoti e vengono utilizzati come base per calcolare una capacità termica specifica. La velocità con cui la temperatura cambia è la stessa per entrambi i contenitori e si verifica nello stesso intervallo di temperatura. Sono misurate capacità di calore da 212 ° F a 2.192 ° F (da 100 ° C a 1.200 ° C). Un calorimetro a scansione differenziale può anche misurare i cambiamenti di fase che si verificano in un intervallo di temperatura da 68 ° F a 2.732 ° F (20 ° C a 1.500 ° C).

Le velocità di riscaldamento sono generalmente costanti, ma è possibile eseguire lievi variazioni nella frequenza o oscillazioni con un calorimetro a scansione differenziale modulato. In una scansione, questa funzione consente ai ricercatori di comprendere meglio la capacità termica di una sostanza e di misurare anche gli effetti reversibili e non reversibili del calore su un campione durante il periodo di oscillazione. Lo strumento fornisce un metodo più sensibile di caratterizzazione delle molecole.

I sistemi di calorimetro a scansione differenziale sono generalmente utilizzati per caratterizzare i polimeri e per la stabilità delle proteine. Sono utilizzati in campi specializzati, come l'ingegneria delle proteine, lo studio degli anticorpi e la comprensione della natura degli acidi nucleici, dei lipidi e delle membrane. Le interazioni molecolari possono essere misurate su una scala molto piccola e gli scienziati possono anche studiare come le alterazioni strutturali delle molecole abbiano un effetto su determinati intervalli di temperatura e velocità di variazione.