SAMENVATTING
Physicochemische Methoden in de Farmacie
Hoofdstuk 4: Lichtverstrooiing
1. Eiwitgeneesmiddelen als toepassingsgebied
1.1 Voorbeelden
Proteïne- en peptidegeneesmiddelen worden gebruikt voor een brede waaier aan aandoeningen.
Voorbeelden zijn: adalimumab (Humira), epoëtine alfa (Epogen), casirivimab/imdevimab (REGEN-COV),
eptacog alfa (NovoSeven), trastuzumab (Herceptin) en insulinepreparaten (Lantus, Humalog).
1.2 Eiwitstructuur
Eiwitten zijn grote moleculen opgebouwd uit aminozuren. Ze worden op vier niveaus beschreven:
Structuurniveau Therapeutische relevantie
• Primair: aminozuurvolgorde • Therapeutisch actief pas vanaf
• Secundair: lokale vouwing (α-helix, β-sheet) tertiaire/quaternaire structuur
• Tertiair: 3D-vouwing via zijketeninteracties • Grote moleculen: aspirine 21 atomen vs. IgG-
• Quaternair: meerdere aminozuurketens antilichaam 25.000 atomen
• Grootte en vorm zijn bepalend voor werking
1.3 Fysicochemische eigenschappen
Eigenschap Toelichting
Molecuulmassa Bepaald via sequentieberekening, gelelectroforese (schatting) of
massaspectrometrie (exact). Uitgedrukt in Dalton (Da).
Grootte & vorm Meeste eiwitten zijn globulair. Grootte en vorm variëren sterk (bv. insuline vs.
antilichaam). Meetbaar via lichtverstrooiing.
Lading Netto lading afhankelijk van pH en pKa van ioniseerbare groepen.
Isoelectrisch punt (pI) = pH waarbij netto lading = 0.
Stabiliteit Fysische instabiliteit: ontplooiing, aggregatie, precipitatie. Aggregatie =
misgevouwen eiwitten die polymeriseren. Gevaarlijk voor patiënt.
Lichtverstrooiing laat toe om al deze eigenschappen — molecuulmassa, grootte, lading en aggregaten —
te meten.
2. Basisprincipes van licht
2.1 Eigenschappen van licht
Licht is elektromagnetische straling met eigenschappen van zowel golven als deeltjes. Primaire
eigenschappen: frequentie/golflengte, spectrum, intensiteit, voortplantingsrichting en polarisatie.
Physicochemische Methoden in de Farmacie | Samenvatting | p. 1
, 2.2 Interacties van licht met materie
Type Principe Toepassing in labo
Absorptie & Moleculen absorberen licht bij Fotometrie / Wet van Lambert-Beer: A = εℓc
transmissie specifieke golflengte
Refractie Brekingsindex neemt toe met Abbé-refractometer voor
concentratie (Snell) concentratiebepaling
Verstrooiing Licht verandert richting bij Turbidimetrie (doorgelaten) & Nefelometrie
botsing met deeltjes (verstrooid)
2.3 Verstrooiingsregimes
Rayleigh-verstrooiing (kleine deeltjes) Mie-verstrooiing (grote deeltjes)
• Deeltjesgrootte < λ/10 (bijv. < 65 nm bij λ = 650 • Deeltjesgrootte ≥ λ (diameter gelijkaardig of
nm) groter)
• Verstrooiing in alle richtingen (isotropisch) • Verstrooiing vooral in de voorwaartse richting
• Intensiteit ∝ r⁶ en ∝ 1/λ⁴ • Hoekafhankelijkheid van verstrooid licht w
• Blauw licht wordt het sterkst verstrooid gebruikt om deeltjesgrootte te berekenen
• Verklaring voor de blauwe lucht (kleine • Grotere deeltjes: meer asymmetrische
luchtmoleculen) verstrooiing
• Wolken = grote waterdruppels → alle λ gelijk → • Meerdere dipolen tegelijk (multipolair)
wit licht
• Een invallende lichtgolf laat een klein deeltje
trillen als een dipool, en dat trillende dipool straalt
zelf opnieuw licht uit
3. Statische lichtverstrooiing (SLS)
3.1 Principe
Bij statische lichtverstrooiing meet men de gemiddelde intensiteit van het verstrooide licht. Het oscillerende
elektrische veld induceert een oscillerende dipool in het deeltje; die dipool re-emitteert licht.
Gebruikt de Rayleigh methode
Formule (Rayleigh-theorie):
Is(θ) ∝ c × M × (dn/dc)²
Is(θ) Gemeten intensiteit van verstrooid licht
c Molecuulconcentratie (known)
M Molecuulmassa (te bepalen)
dn/dc Brekingsindexincrement (known)
Grotere deeltjes Verstrooien r⁶ keer meer licht dan kleine deeltjes
3.2 Multi-Angle Light Scattering (MALS) (geavanceerde versie van SLS, zowel Rayleigh als
Mie)
In plaats van één detector worden meerdere detectoren rondom de cuvet geplaatst. Zo meet men de
hoekafhankelijkheid van het verstrooide licht:
Physicochemische Methoden in de Farmacie | Samenvatting | p. 2
Physicochemische Methoden in de Farmacie
Hoofdstuk 4: Lichtverstrooiing
1. Eiwitgeneesmiddelen als toepassingsgebied
1.1 Voorbeelden
Proteïne- en peptidegeneesmiddelen worden gebruikt voor een brede waaier aan aandoeningen.
Voorbeelden zijn: adalimumab (Humira), epoëtine alfa (Epogen), casirivimab/imdevimab (REGEN-COV),
eptacog alfa (NovoSeven), trastuzumab (Herceptin) en insulinepreparaten (Lantus, Humalog).
1.2 Eiwitstructuur
Eiwitten zijn grote moleculen opgebouwd uit aminozuren. Ze worden op vier niveaus beschreven:
Structuurniveau Therapeutische relevantie
• Primair: aminozuurvolgorde • Therapeutisch actief pas vanaf
• Secundair: lokale vouwing (α-helix, β-sheet) tertiaire/quaternaire structuur
• Tertiair: 3D-vouwing via zijketeninteracties • Grote moleculen: aspirine 21 atomen vs. IgG-
• Quaternair: meerdere aminozuurketens antilichaam 25.000 atomen
• Grootte en vorm zijn bepalend voor werking
1.3 Fysicochemische eigenschappen
Eigenschap Toelichting
Molecuulmassa Bepaald via sequentieberekening, gelelectroforese (schatting) of
massaspectrometrie (exact). Uitgedrukt in Dalton (Da).
Grootte & vorm Meeste eiwitten zijn globulair. Grootte en vorm variëren sterk (bv. insuline vs.
antilichaam). Meetbaar via lichtverstrooiing.
Lading Netto lading afhankelijk van pH en pKa van ioniseerbare groepen.
Isoelectrisch punt (pI) = pH waarbij netto lading = 0.
Stabiliteit Fysische instabiliteit: ontplooiing, aggregatie, precipitatie. Aggregatie =
misgevouwen eiwitten die polymeriseren. Gevaarlijk voor patiënt.
Lichtverstrooiing laat toe om al deze eigenschappen — molecuulmassa, grootte, lading en aggregaten —
te meten.
2. Basisprincipes van licht
2.1 Eigenschappen van licht
Licht is elektromagnetische straling met eigenschappen van zowel golven als deeltjes. Primaire
eigenschappen: frequentie/golflengte, spectrum, intensiteit, voortplantingsrichting en polarisatie.
Physicochemische Methoden in de Farmacie | Samenvatting | p. 1
, 2.2 Interacties van licht met materie
Type Principe Toepassing in labo
Absorptie & Moleculen absorberen licht bij Fotometrie / Wet van Lambert-Beer: A = εℓc
transmissie specifieke golflengte
Refractie Brekingsindex neemt toe met Abbé-refractometer voor
concentratie (Snell) concentratiebepaling
Verstrooiing Licht verandert richting bij Turbidimetrie (doorgelaten) & Nefelometrie
botsing met deeltjes (verstrooid)
2.3 Verstrooiingsregimes
Rayleigh-verstrooiing (kleine deeltjes) Mie-verstrooiing (grote deeltjes)
• Deeltjesgrootte < λ/10 (bijv. < 65 nm bij λ = 650 • Deeltjesgrootte ≥ λ (diameter gelijkaardig of
nm) groter)
• Verstrooiing in alle richtingen (isotropisch) • Verstrooiing vooral in de voorwaartse richting
• Intensiteit ∝ r⁶ en ∝ 1/λ⁴ • Hoekafhankelijkheid van verstrooid licht w
• Blauw licht wordt het sterkst verstrooid gebruikt om deeltjesgrootte te berekenen
• Verklaring voor de blauwe lucht (kleine • Grotere deeltjes: meer asymmetrische
luchtmoleculen) verstrooiing
• Wolken = grote waterdruppels → alle λ gelijk → • Meerdere dipolen tegelijk (multipolair)
wit licht
• Een invallende lichtgolf laat een klein deeltje
trillen als een dipool, en dat trillende dipool straalt
zelf opnieuw licht uit
3. Statische lichtverstrooiing (SLS)
3.1 Principe
Bij statische lichtverstrooiing meet men de gemiddelde intensiteit van het verstrooide licht. Het oscillerende
elektrische veld induceert een oscillerende dipool in het deeltje; die dipool re-emitteert licht.
Gebruikt de Rayleigh methode
Formule (Rayleigh-theorie):
Is(θ) ∝ c × M × (dn/dc)²
Is(θ) Gemeten intensiteit van verstrooid licht
c Molecuulconcentratie (known)
M Molecuulmassa (te bepalen)
dn/dc Brekingsindexincrement (known)
Grotere deeltjes Verstrooien r⁶ keer meer licht dan kleine deeltjes
3.2 Multi-Angle Light Scattering (MALS) (geavanceerde versie van SLS, zowel Rayleigh als
Mie)
In plaats van één detector worden meerdere detectoren rondom de cuvet geplaatst. Zo meet men de
hoekafhankelijkheid van het verstrooide licht:
Physicochemische Methoden in de Farmacie | Samenvatting | p. 2
