많은 산업 분야에서 광학 현미경을 이용하여 매체 내에 부유하는 결정체의 식별 및 분석을 필요로 하고 있습니다. 제약 산업을 예로 들면 피부에 직접 바르는 크림 등의 전달체 내에 활성물질(약물)의 결정체가 부유 할 수 있습니다. 연구 개발이나 품질 관리 목적으로 이러한 부유 결정체의 특성을 분석해야 하는 경우가 있습니다. 그러나 전달체의 광학적 특성에 따라 결정체와 전달체 간의 대비가 부족하여 광학현미경만으로는 결정체를 식별하기 어려울 수 있습니다.
결정체는 복굴절되나 일반적으로 전달 매체는 그렇지 않으므로 교차편광현미경을 사용하면 원하는 결정체를 식별할 수 있습니다. 일반적으로 분석은 수동으로 이루어지며 작업자가 개별 결정체를 식별하고 크기를 측정합니다. 이러한 과정은 시간 소모가 크고 작업자의 기술 수준에 따라 주관적일 수 있으며 보통 통계적으로 유효하지 않습니다.
이 응용 노트에서는 수동 분석의 문제점을 해소할 수 있도록 교차편광 액세서리를 장착한 Morphologi G3을 이용한 자동 분석 기법을 설명합니다.
이 응용노트에서는 활성물질 결정체를 포함하고 있는 의약크림을 예시 물질로 사용했습니다. 이 결정체를 식별하고 길이를 측정한 다음 길이에 따라 결정체를 분류할 필요가 있습니다.
Morphologi G3에서 관찰할 수 있도록 이 크림의 부분 샘플을 두 개의 현미경 슬라이드 사이에 끼워 넓게 퍼지게 합니다. 투과와 반사 광원을 이용하여 Morphologi G3로 측정된 크림 이미지가 그림 1에 나와 있습니다. 광학현미경과 자동 이미지 분석 기법을 이용하여 크림을 관찰할 때 대비가 충분하지 않기 때문에 백그라운드와 결정체를 구분하기가 쉽지 않습니다.
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그러나 광 경로에 교차편광기를 놓으면 그림 2(회색 스케일 및 컬러 모두)와 같이 복굴절 결정체만 관찰됩니다. 이제 진한 배경으로 나타나는 전달체와 결정체 입자 사이의 대비가 훨씬 뚜렷해져 이미지 분석을 통해 결정체 입자 이미지를 배경에서 분리할 수 있습니다.
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Morphologi G3 소프트웨어는 자동으로 입자를 회색 스케일로 분석하거나 그랩 및 분석 기능이 있는 수동 현미경을 이용하여 컬러로 수동 분석하는 옵션을 제공하고 있습니다. 이번 측정에서는 약 20분 간 4.9 x 10.8mm의 스캔 영역을 자동으로 분석하였으며 서로 접촉하고 있는 입자들을 제외하기 위해 분석 후 필터(경도 <0.7)를 적용하여 결과적으로 약 9,000개의 입자가 선택되었습니다. 그림 3은 자동 분석 후 입자 이미지 예시를 보여줍니다. 각 입자들의 크기도 표시됩니다(마이크론). 사용자는 관심이 있는 입자들을 컬러로 볼 수 있습니다.
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입자의 크기 및 다른 형태학적 매개 변수를 기준으로 결과를 분류할 수 있습니다. 이번에는 입자 이미지의 길이를 기준으로 다음 등급으로 분류하였습니다.
그림 4는 일부 입자 이미지 예시와 함께 개수 기준으로 분류된 결과를 보여줍니다. 그림 5는 각 등급에서 입자의 백분율 숫자를 기준으로 동일한 결과를 나타냅니다.
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Morphologi G3에 편광 액세서리를 추가하면 크림이나 기타 매체에 들어있는 부유 결정체를 자동으로 식별하고 특성을 분석할 수 있습니다.
이러한 자동 분석을 통해 작업자의 시간을 절약하고 수동 측정에서 작업자의 주관이 개입할 여지를 줄일 수 있습니다. 또한 짧은 시간 안에 통계적으로 유효한 입자 개수를 측정하여 결과의 신뢰성과 재현성을 높일 수 있습니다.
