Dispersionen sind heterogene Systeme, die aus mindestens zwei nicht mischbaren Phasen bestehen. Mit der Zeit neigen sie dazu, instabil zu werden. Für eine leichte Interpretation ihrer Destabilisierung bietet sich der MultiScan Stabilitäts-Index an. Der besteht aus einer einzigen Zahl, welche die globale Probenstabilität innerhalb eines definierten Zeitraums beschreibt.

Was sind Dispersionen?

Der MultiScan Stabilitäts-Index beschreibt die Stabilität von Dispersionen. Dispersionen sind heterogene Systeme, die aus mindestens zwei nicht mischbaren Phasen bestehen. Man unterscheidet dabei die disperse und die kontinuierliche Phase. Die disperse Phase besteht aus kleineren Partikeln oder Tropfen, die in der kontinuierlichen Phase verteilt sind. Die kontinuierliche Phase ist in der Regel in größerer Menge vorhanden und umgibt die dispersen Bestandteile.

Dispersionen können nach den Aggregatszuständen der dispersen und kontinuierlichen Phase unterteilt werden. Flüssige Dispersionen, bei denen die kontinuierliche Phase flüssig ist, können in drei Klassen unterteilt werden: Eine Emulsion entsteht, wenn sowohl die kontinuierliche als auch die disperse Phase flüssig sind. Eine Suspension entsteht, wenn die kontinuierliche Phase flüssig und die disperse Phase fest sind. Ein Schaum entsteht dann, wenn die kontinuierliche Phase flüssig und die disperse Phase gasförmig ist.

Mit der Zeit verändern sich Position und Verhältnis der Teilchen der beiden Phasen zueinander. Man spricht hierbei auch von Destabilisationsprozessen. Sie führen zur Veränderung der Dispersion und beeinflussen so ihre Stabilität. Wichtige Destabilisationsprozesse sind Sedimentation, Aufrahmung, Koaleszenz, Agglomeration und Aggregation sowie die Ostwald-Reifung. Der Stabilitäts-Index ist eine einfache Methode, diese Destabilisationsmechanismen miteinander zu vergleichen.

Stabilitäts-Index zur Klassifizierung von Dispersionen

Um den MultiScan Stabilitäts-Index von Dispersionen zu berechnen, muss erst eine optische Untersuchung der Stabilität erfolgen. Solche Untersuchungen können mit einem Dispersionsstabilitäts-Analysesystem wie dem MultiScan MS 20 von DataPhysics Instruments durchgeführt werden.

Die dafür verwendete Messmethode nennt sich Static-Multiple-Light-Scattering-Methode (SMLS). Die flüssige Probe wird in ein rundes Gefäß gefüllt und in einen Messturm gestellt. Im Messturm befinden sich zwei Lichtquellen und ein Lichtdetektor. Eine Lichtquelle befindet sich gegenüber dem Detektor und durchleuchtet die Probe – der Detektor erfasst das transmittierte Licht. Die zweite Lichtquelle befindet sich neben dem Detektor – der Detektor erfasst das rückgestreute Licht. Detektor und Lichtquellen scannen die Probe von unten bis oben in regelmäßigen Abständen ab. So lassen sich Veränderungen des transmittierten und rückgestreuten Lichts positions- und zeitaufgelöst bestimmen.

In der praktischen Anwendung ist es von großer Bedeutung, die Stabilität verschiedener Formulierungen quantitativ zu klassifizieren und zu vergleichen. Ein Vergleich der Stabilität von Formulierungen, der ausschließlich auf den Werten des transmittierten und rückgestrahlten Lichts beruht, macht den Einsatz komplizierter Rechentechniken erforderlich.

Zur Erleichterung des Vergleichs der Stabilität verschiedener Formulierungen hat DataPhysics Instruments den MultiScan Stabilitäts-Index eingeführt. Der MultiScan Stabilitäts-Index besteht aus einer einzigen Zahl, welche die globale Probenstabilität beschreibt. Konkret ist der MultiScan Stabilitäts-Index ist ein numerischer Wert, der zu einem bestimmten Zeitpunkt berechnet wird, indem alle zeitlichen und räumlichen Schwankungen des transmittierten und rückgestreuten Lichts zusammengefasst werden. Die Interpretation des MultiScan Stabilitäts-Index ist denkbar einfach: Eine Probe ist umso stabiler, je näher der Wert an der Null ist. Eine Probe ist umso instabiler, je höher der MultiScan Stabilitäts-Index ist.

Für eine vereinfachte Interpretation des MultiScan Stabilitäts-Index verfügt die MultiScan Software über eine Skala, die den Wert einordnet. Die Skala ist eingefärbt, was eine leichte Interpretation der Ergebnisse ermöglicht. Diese Skala basiert auf einer empirischen Analyse einer Datenbank mit Hunderten von Messungen.