Stopped-Flow Mérőműszer biofizikai mérésekhez

A Stopped flow kifejezést mind a méréstechnika, mind a műszer megnevezéséhez használjuk.
Ez az egyik leggyakrabban használt gyorskinetikai méréstechnika. Stopped flow műszerrel kis mennyiségű oldatok vizsgálását végezhetjük, amikor is a minták speciális fecskendőkből áramlanak egy nagy hatékonyságú keverőn keresztül a vizsgálati cellába. A keverőben és utána a folyadék áramlása közben egyensúlyi helyzet (steady state) alakul ki nagyon rövid idő alatt. A gyors keveredés után a minta csak néhány milliszekundum "öreg" mire a vizsgálati cellához ér, ahol a megfigyelés valójában történik. A kevert minta azután egy megállító fecskendőbe jut, ami az áramlást ideiglenesen leállítja. A minta egy része a vizsgálati cellában marad és ahogy a mintában a reakció előrehalad, megfelelő mérési technikával a reakciókinetika követhető.

Mit mérhetünk?

A keveredő oldatok (szinte) bármely fotometriai sajátságának változását. Az abszorpció / emisszió / fluoreszcencia változását (növekedését / csökkenését) szolgálhat vizsgált "jelként".
A leggyakoribb kinetika követési módszer az abszorpciós- és fluoreszcencia spektroszkópia amikhez egy megfelelő spektrometriás-mérőcella szükséges.

Miért változik a "jel"?

Az oldószerek és oldott anyagok kémiai (fizikai) kölcsönhatása miatt azoknak tulajdonságai megváltoz(hat)nak. Kémiai kötése megjelenése, felbomlása, elektromos töltések felvétele, leadása, 3D-struktúra változása ... közvetett módon lehetnek a vizsgálat alapjai és alanyai.
Csak egymással kölcsönható és ennek eredményeképpen (legalább az egyik anyag esetén) fotometriai tulajdonság megváltozásával járó anyagokat érdemes összekeverni. Semmi mást.

Single Mixing Stopped-Flow

Két oldat keveredik, ezért csak két fecskendőt használ ez a technika. Az oldatok egyszerre hagyják el a fecskendőket. Figyelembe kell venni, hogy az egyenletes elkeveredés után mindkét oldat koncentrációja felére csökken az eredetihez képest.

A stopped flow technika egyik legnagyobb előnye az, hogy csak néhány cm³-nyi anyagot igényel. Ez a csakély térfogat is több méréshez lehet elegendő, ugyanis a minimálisan szükséges térfogatot a vizsgálati cella határozza meg (0,002-0,020 cm³), aminek teljes átmosásához (az előző, már elöregedett minta kiürítéséhez) szükséges térfogat körülbelül 0,05-0,1 cm³.

Double Mixing Stopped-Flow

A multi-mixing alkalmazás széles skáláját foglalja magába, ahol kettőnél több oldat keveredik össze. Ebben az esetben az A és B jelű fecskendőkből egyszerre áramlik ki a folyadék, amihez képest a C és D jelűekete késleltetni lehet. Habár ez utóbbiak is egyszerre ürülnek, azonban késleltetéssel (delay loop) azok egymáshoz képest időben eltolhatók. Így alakíthatjuk ki a megfelelő időbeliséget 3-4 folyadék összekeverésénél.

Változtatható arányú (nem azonos térfogatú A,B,C,D minta) összekeverést is beállíthatunk. Ezen kívül mikrotérfogatú keverést is végezhetünk speciális cellák és fecskendő(meghajtó)k segítségével.

A Stopped flow műszer egységei

Kiegészítők:

Asztali számítógép (szoftveres folyamat-vezérlés, adatfelhalmozás és feldolgozás)
Termosztát (hőmérséklet stabilizálás)

A fő egység részei:

Lámpa (fényforrás)
Monokromátor (hullámhossz kiválasztás)
Mechanikai egység (fecskendők, csövek, vizsgálati cella, pumpák...)
Detektor(ok) ( abszorpció vagy fluoreszcencia mérésére)

Extrák:

A reagensek környezetének fizikai jellemzői is fontosak lehetnek. Anaerob alkalmazásokhoz, 0°C alatti hőmérséklethez, nagynyomású folyadékáramoltatáshoz speciális stopped flow rendszerekre van szükség. Cirkuláris dichroizmus és konduktometriás méréseket is végezhetünk speciálisan felszerelt stopped flow műszerekkel.

Kulcsszavak:
stopped flow vagy stopped-flow, gyorskinetikai mérés, fluoreszcencia, abszorpció, fecskendő, mixer (keverő), vizsgálati cella, reakció, reagens, oldat