結構生物化學/脂類/膜研究技術/掃描量熱法
掃描量熱法是一種用於研究脂類、蛋白質和其他非有機體系相變的技術。掃描量熱法的基本原理是使用兩個池,一個包含已知比熱的緩衝液,另一個用於研究。在掃描量熱法中,同時向兩個池子新增熱量,同時記錄兩個池子的溫度。當出現溫度差時,量熱儀會識別需要向哪個池子新增熱量,以確保兩個池子的溫度始終相等。掃描部分來自隨時間不斷掃描/測量溫度和熱量。當被研究的池子達到相變時,它將需要更多的熱量才能將被研究池子的溫度升高到樣本池子的溫度。
掃描量熱法可以用來研究蛋白質和脂類的熔解溫度,Tm。根據概述中提到的相同原理,可以確定蛋白質何時發生變性。此外,當將焓和吉布斯自由能方程與量熱法結合使用時,可以確定蛋白質、脂類和其他大分子物質的相對含量和比熱。掃描量熱法使科學家能夠定量地闡明大分子物質中發生的結構和相互作用,否則這些資訊將無法得知。透過使用公式變化G=-RT(lnK) 可以透過掃描量熱法來測量穩定性,其中G是吉布斯自由能,R是氣體常數,T是開爾文溫度,K是平衡常數。
掃描量熱法可以有效地應用於研究相變。當固體進入液相時,它並不僅僅是一個離散的轉化,而是一個包含過渡態和涉及原子排列動力學的逐漸過程。固體和液體之間佔據的狀態稱為介晶態,透過使用掃描量熱法,我們可以觀察給定時間內的能量變化,並將該能量變化與原子分散和重新排列的速度相關聯。
使用密閉室,掃描量熱法可以用來確定儲存某種化合物的措施,或成功進行程式或研究所需的化學條件。氧化測試可以使用氮氣新增到包含目標化合物的系統中。如果發生氧化,並且根據速率,我們可以很容易地識別出一種條件是否適合或不適合儲存敏感化合物。因此,掃描量熱法是一個很好的安全工具。透過研究放熱事件,並評估特定化合物在不同熱量下的穩定性,掃描量熱法可以告訴我們材料的最大溫度及其在熱量下的微觀化學特徵。
聚合物通常被分解以識別其組成的不同部分。掃描量熱法可以使用資料庫和標準彙編來檢查成分。對單個取代基的掃描量熱法可以幫助識別複雜聚合物中未來會發現的部分。透過降解聚合物,我們還可以再次研究熱量和放熱特性,然後我們可以確定其成分。掃描量熱法還提供圖表,可以顯示結晶峰,這可以告訴我們結晶度百分比,這將使我們洞悉聚合物純度和冰點降低。當然,這可以應用於醫藥,因為掃描量熱法可以評估處理藥物所需的溫度,以確保藥物不會結晶並變得無法服用。此外,聚合物行業的聚合物交聯很常見,每次聚合物交聯時,掃描量熱法都會提供圖表曲線,顯示轉變時間,並可以進一步評估。