La calorimetria è lo studio della variazione di calore in un campione e uno scanner differenziale è una macchina che misura questa differenza. Le singole sostanze reagiscono in modo diverso all’aggiunta di calore, quindi la tecnica della calorimetria a scansione differenziale può essere utilizzata per identificare i componenti di un campione. Gli usi del metodo della calorimetria a scansione differenziale includono l’analisi di campioni biologici come il liquido cerebrospinale per la presenza di proteine di interesse medico.
Gli atomi si uniscono per formare molecole usando legami fatti di energia. Il calore è una forma di energia che può rompere, o “denaturare” questi legami. Le singole sostanze iniziano a degradarsi a un livello specifico di energia termica aggiunta. Gli scienziati chiamano questo cambiamento di stato una “transizione di fase”.
L’esempio più noto di transizioni di fase nella vita quotidiana è quello dell’acqua. Una volta che l’acqua perde calore in un congelatore per raggiungere il punto di congelamento, la sua fase liquida si trasforma in una fase solida, che è il ghiaccio. D’altra parte, quando l’acqua raggiunge il punto di ebollizione, la sua fase liquida passa in una fase gassosa. La quantità di calore che una sostanza può assorbire prima di cambiare fase o rompersi è specifica per quella molecola e, se una macchina è sufficientemente sensibile, può identificare queste molecole attraverso la loro reazione al calore.
Una macchina che utilizza la calorimetria a scansione differenziale per testare i campioni deve essere in grado di aggiungere calore al campione e anche di tenere traccia della temperatura e della fase del campione. La tecnica richiede un campione di riferimento per confrontare le letture di calore del campione per garantire l’accuratezza e l’analista che esegue il test calorimetrico a scansione differenziale di solito verifica anche quello che viene chiamato un bianco. Spesso, un bianco contiene semplicemente il liquido in cui è sciolto il campione, quindi può essere sottratto dal campione per un risultato più sensibile.
Generalmente è necessaria solo una piccola quantità di campione per il test calorimetrico a scansione differenziale. Questo può essere un minimo di 1 millilitro di campione liquido, che l’analista mette in un minuscolo contenitore chiamato cella; queste, insieme ad altre celle contenenti il bianco ed il campione di riferimento, vengono poi caricate in macchina. La macchina aggiunge quindi energia termica ai tre singoli test, che può essere fornita aumentando la pressione all’interno della macchina per riscaldare i campioni.
Ogni risultato della macchina deve essere interpretato rispetto al campione di riferimento, in modo che l’analista possa vedere quanta energia termica può assorbire il campione sconosciuto prima di rompersi. La tecnica può essere abbastanza sensibile da identificare diverse molecole biologiche in un campione medico. Se queste molecole sono associate alla malattia, sia per la loro presenza che per i loro livelli, allora queste informazioni possono essere utilizzate per aiutare a diagnosticare la malattia.