Cryo-TEM wird bevorzugt, weil es die Nanoemulsion durch einen Prozess des Schockgefrierens in ihrem nativen flüssigen Zustand erhält. Im Gegensatz zu Standard-TEM, das eine Dehydrierung und Färbung erfordert, die oft zum Kollabieren oder Verformen der Tröpfchen führt, bewahrt Cryo-TEM die wahre innere Morphologie und Verteilung der Probe. Dies ermöglicht die direkte Beobachtung von Strukturdetails, wie z. B. Medikamentenkristallisation und Tröpfchen-Monodispersität, ohne die Artefakte, die durch thermische Schäden oder Trocknung entstehen.
Durch das Schockgefrieren von Proben bei extrem niedrigen Temperaturen umgeht Cryo-TEM die zerstörerischen Präparationsschritte der traditionellen Mikroskopie. Es bietet eine ungefilterte, hochauflösende Ansicht der wahren Beschaffenheit der Formulierung und stellt sicher, dass die Daten das tatsächliche Produkt und nicht Präparationsartefakte widerspiegeln.
Die Herausforderung der Bildgebung von Weichmaterialien
Der Dehydrierungsartefakt
Nanoemulsionen sind flüssige Systeme. Um mit einem Standard-TEM abgebildet zu werden, müssen Proben typischerweise getrocknet werden, um das Vakuum des Mikroskops zu überstehen.
Dieser Prozess entfernt die kontinuierliche Phase und führt oft dazu, dass die weichen Nanotröpfchen kollabieren oder aggregieren.
Das Problem mit der Färbung
Standard-TEM verwendet häufig Schwermetallfärbungen, um Kontrast zu erzeugen.
Obwohl diese Färbungen für harte Materialien wirksam sind, können sie feine Details in Weichmaterialien verdecken oder chemische Veränderungen hervorrufen, die das Oberflächenbild der Tröpfchen verändern.
Erhaltung des nativen Zustands
Schockgefriertechnologie
Cryo-TEM nutzt Vitrifikation – das schnelle Einfrieren der Probe bei extrem niedrigen Temperaturen.
Dies "fixiert" die flüssigen Komponenten sofort an Ort und Stelle und erzeugt eine Momentaufnahme der Emulsion in ihrer nativen flüssigen Umgebung.
Verhinderung von Strukturverformungen
Da die Probe nicht dehydriert wird, behalten die Tröpfchen ihre ursprüngliche Form und ihr ursprüngliches Volumen.
Dies eliminiert das Risiko von thermischen Schäden und Schrumpfung, die Forscher bei der Verwendung traditioneller Methoden häufig in die Irre führen.
Erschließung kritischer Struktureinblicke
Visualisierung der inneren Morphologie
Cryo-TEM bietet Transparenz in das Tröpfchen, nicht nur in seine Kontur.
Dies ermöglicht Ihnen, die feine Mikrostruktur zu überprüfen und potenzielle Probleme wie Medikamentenkristallisation innerhalb der Ölphase zu identifizieren.
Bestätigung der wahren Monodispersität
Sie können die Partikelgrößenverteilung genau beurteilen und bestätigen, ob die Tröpfchen gleichmäßige Kugeln sind.
Da die räumliche Anordnung erhalten bleibt, können Sie zwischen echten Nanotröpfchen und geschwollenen Mizellen unterscheiden, ein Unterschied, der bei getrockneten Proben oft verloren geht.
Häufige Fallstricke, die es zu vermeiden gilt
Fehlinterpretation von Aggregaten
Bei der Verwendung von Standard-TEM verklumpen die Tröpfchen oft, wenn das Lösungsmittel verdunstet.
Verwechseln Sie diese Trocknungsartefakte nicht mit tatsächlicher Partikelaggregation in Ihrer Formulierung; dies kann zu unnötigen Prozessänderungen führen.
Übermäßige Abhängigkeit von der Oberflächenform
Standard-TEM kann Ihnen eine grob kugelförmige Form zeigen, offenbart aber oft nicht die innere Komplexität.
Die alleinige Abhängigkeit von Standard-TEM kann dazu führen, dass Sie innere Phasentrennung oder Kristallisation übersehen, die die Wirksamkeit der Medikamentenabgabe beeinträchtigen könnte.
Die richtige Wahl für Ihr Ziel treffen
Wenn Sie Nanoemulsionen charakterisieren, bestimmt die Wahl des Mikroskops die Zuverlässigkeit Ihrer Daten.
- Wenn Ihr Hauptaugenmerk auf Prozessoptimierung liegt: Verwenden Sie Cryo-TEM, um genaue Rückmeldungen zu Tensidverhältnissen und Rührprozessen auf der Grundlage der wahren Partikelgrößenverteilung zu erhalten.
- Wenn Ihr Hauptaugenmerk auf struktureller Integrität liegt: Verwenden Sie Cryo-TEM, um innere Medikamentenkristallisation zu erkennen und zwischen verschiedenen kolloidalen Strukturen wie Mizellen und Tröpfchen zu unterscheiden.
- Wenn Ihr Hauptaugenmerk auf grundlegender Morphologie liegt: Standard-TEM kann eine grobe Schätzung der Form liefern, aber seien Sie vorsichtig bei Dehydrierungsartefakten, die Ihre Größenmessungen verzerren.
Cryo-TEM verwandelt Mikroskopie von einem groben Schätzungswerkzeug in eine präzise Diagnose für die flüssige Realität Ihrer Formulierung.
Zusammenfassungstabelle:
| Merkmal | Standard-TEM | Cryo-TEM |
|---|---|---|
| Zustand der Probe | Dehydriert (getrocknet) | Vitrifiziert (native Flüssigkeit) |
| Strukturelle Integrität | Tröpfchen können kollabieren oder sich verformen | Ursprüngliche Form und Volumen erhalten |
| Artefaktrisiko | Hoch (Trocknung & Färbung) | Minimal (Schockgefrieren) |
| Innere Details | Oft durch Färbungen verdeckt | Hohe Auflösung innerer Phasen |
| Am besten geeignet für | Harte Materialien / Grobe Form | Präzise Diagnostik von Weichmaterialien |
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Referenzen
- Omar Sarheed, Markus Drechsler. Formation of stable nanoemulsions by ultrasound-assisted two-step emulsification process for topical drug delivery: Effect of oil phase composition and surfactant concentration and loratadine as ripening inhibitor. DOI: 10.1016/j.ijpharm.2019.118952
Dieser Artikel basiert auch auf technischen Informationen von Enokon Wissensdatenbank .
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