纳米材料的等电点 – 问答
纳米材料的等电点 IEPs
在最近由Ana Morfesis主讲的网络研讨会上，名为“纳米材料的电位及等电点特性”，我们收到了如此多的参会者提问，以至于在活动期间无法一一解答。
感谢大家的参与！
由于如此强烈的兴趣，我们提供了以下问题和答案的列表，以便所有感兴趣的人受益。我们还提供了一个常见金属氧化物的IEP表，如左侧所示。
对于无法参加现场活动的人，该会话已被记录并可回放。
我们可以从纳米颗粒的ζ电位值估计每单位面积的表面电荷吗？
原则上，这在曲折的方式中是可能的：您可以启用高级蛋白质工具/计算器，并查看“蛋白质电荷及F(κ a)”选项卡。使用计算器需要输入电泳迁移率、流体动力学半径Rh、离子强度、溶液粘度和温度。计算器将预测对应于测量电泳迁移率的“计算Z”电荷数。每单位面积的表面电荷密度将为
表面电荷密度 = “计算Z” / { 4 π Rh^2 }
测量在缓冲液（例如磷酸盐缓冲液）中稀释的样品时，确定所施加电压的最佳方法是什么？
任何存储的zeta记录的应用电压可以通过将其添加到记录视图中找到，编辑工作空间可参考此博客（在显示自定义参数的标题下，FAQ 编辑工作空间），并将“测量电压”添加到记录视图中，或者简单地将“电压和电流 (M)”图表添加到工作空间中，以使其成为可用报告的一部分。
为了确定应施加的电压，最简单的方法是让系统使用自动模式。作为替代，对于敏感样品，可以手动选择电压以获得良好的相位图。有关指导，此帖子关于高离子强度样品可能有用。
您推荐用于制药行业中不溶于水的API颗粒的细胞是哪种：用于水分散的0.8 mL细胞，还是1 mL细胞？主要目的是测量小于200 nm颗粒的zeta电位和尺寸。
如果样品应在非水分散体中测量，则对于电位最好的选择是与浸入式电池ZEN1002结合使用的玻璃比色杯PCS8501。仅用于测量尺寸，则根据使用的溶剂，溶剂耐受的低体积比色杯ZEN0040可能适合。关于非水颗粒悬浮的更多详细信息可在此技术说明里找到。
关于胶体稳定的ζ电位限值，我想知道它是否也应该依赖于粒径？
ζ电位不应依赖于粒径。因此，通常应用的“经验法则”~30mV适用于从很小的~nm尺寸到几个微米的纳米颗粒。
IEP和PZC之间有什么区别？
这是一个相当棘手的问题。对于大多数目的，零电荷点PZC相当于等电点IEP。一些出版物认为PZC由所有电荷组成，而IEP仅包括表面电荷。然而，IEP通常通过滴定和电泳迁移率测量，将包括与周围缓冲介质的（相互作用）离子。IEP可以通过使用与pH值对比滴定的电泳光散射测量。
是否有可能像在HFA推进剂中一样测量非水分散体的电位？如果是的话，怎么做？
是的，可以测量非水分散体的电泳迁移率。电位法本身的实用性可能值得商榷，因为该理论实际上只在水介质中定义。然而，由于应用场使得整体迁移仍然可以提供有关有机介质中颗粒总电荷的信息。用于非水制样的样品中有两个特殊的比色杯：玻璃比色杯中的浸入式电池ZEN1002和高浓度zeta细胞ZEN1010。此外，请查阅此关于非水颗粒悬浮的技术说明。
在zeta电位预测会不稳定的情况下，能否通过立体稳定来稳定系统？
可以。单靠立体稳定就可以导致胶体分散体的稳定。在水样品中通常遇到电荷稳定，许多配方通过结合静电和体积排斥来获得稳定。因此，即使电位相对较低，当存在体积排斥（也称为排除体积相互作用）时，系统仍可能稳定。
另请查看此关于稳定性和电位概念的技术说明。
我对一次性比色杯的电极有个问题。我尝试进行ZP（蒸馏水中溶解的二氧化硅，20mM NaCl 溶液）测量，但过了一会儿，电极开始腐蚀。为什么？你能预防吗？
电极由于电化学氧化还原反应而腐蚀。腐蚀过程受到施加电压、施加时间和电导率的影响。如果缓冲液中盐分较少，则此现象可能会减少但永远不会完全防止电极氧化。如果样品和数据质量允许，可以降低施加电压。为了减少这些影响，可以在自动模式下将最大子运行数设置为20-40次。如果到了约第30次子运行，相位图仍然无法重复显示，则没有必要收集更多。您可能还会对扩散屏障法和应用说明：聚合物涂层的二氧化硅颗粒、尺寸和电位感兴趣。
我们可以使用您的设备测量阳离子聚合物溶液的等电点吗？
Zetasizer可以用于获取水中聚合物溶液的ζ电位。测量等电点涉及在不同条件（pH）的多次样品准备。样品准备可以通过自动滴定器MPT2附件自动化，最多可以处理三个滴定瓶。请查看此关于等电点的自动化测定的应用说明。
如果在ζ电位测量过程中发生絮凝，会影响结果吗？
如果您的样品已经絮凝，那么在测量ζ电位时没有特定的害处：只要相位图质量良好，系统就可以确定高达100微米颗粒的ζ电位。如果在施加电压过程中或者由于施加电压的结果发生絮凝，这表明可能有导致样品降解的电化学相互作用。可能有必要研究样品是否在不施加电压的情况下仍然絮凝（即，只是在比色杯中放置几分钟），或者减少施加电压是否不会引起絮凝。
请参阅此技术说明：ζ电位的最大尺寸100微米。
Malvern Nano系列中显示的表面ζ电位和ζ电位之间有什么区别？
ζ电位是颗粒在滑动面的有效电位。表面ζ电位是从探针颗粒与带电表面的距离函数测量得到的平面表面的外推ζ电位。
本测量技术的详细信息可在此应用说明：表面ζ电位中找到，并与关于硅材的应用示例一起详细描述。查看此Malvern youtube频道中的表面ζ方法培训视频。
如何测量固体粉末的ζ电位，它不能溶解在任何液体中，应该在固态下测量？
ζ电位是一个系统参数，描述了颗粒在水介质中的滑动面处的静电电位。ζ电位不能在空气或固态下测量。如果粉末可以在液体中分散，例如水，则可以测量该液体中分散颗粒的ζ电位，只要颗粒尺寸小于100微米且沉降足够慢以完成合适质量的相位图数据。
请参阅此关于ζ电位的最大尺寸100微米的技术说明。
为什么胶体不稳定区在+/- 30 mV？30 mV是否接近室温下的热能？
这是一个很棒的问题。30mV的经验法则来自实验经验。此电压时，颗粒间的静电排斥通常比随机热布朗运动更强，并防止颗粒间“偶然碰撞”。
如何稳定一次性细胞中悬浮液的zeta电位读数，该悬浮液的zeta结果晃来晃去？此外，能否提供关于在一次性细胞中进行zeta电位测量时应使用何种浓度的一般概念？
在实时测量期间的“专家建议”选项卡中提供了一些建议，以及在突出相关重复运行时提供的建议。如果大体上趋势一致朝一个方向，这可能是温度效应。样品可能需要更多时间来平衡开始测量，或者如果焦耳加热导致漂移，可能需要在重复运行间加入等待时间。
zeta测量的计数率应足以获得良好的相位图。如果计数太低，zeta质量报告应该会标记出来。这可以通过增加样品浓度来克服。（对于吸收样品，此建议有例外，减少浓度可能改善，因为光必须穿过比色杯到另一侧的探测器。）只要足够的未散射光被透射，Zetasizer应该能够处理广范围的样品浓度。一个含混的经验法则是：如果能通过样品读报纸，那么测量应该就没问题。（顺便提及这也适用于传统90度散射光学用于尺寸测量）
能否再谈谈盐的影响—可以预测添加盐后PZC是否会改变吗？我正在测量DI和添加了NaCl的氧化铁颗粒。非常感谢精彩的演讲！！
等电点只有在发生特定的离子吸附时才会改变。因此，如果钠离子Na+或氯离子Cl-任何一个特异性结合于氧化铁颗粒表面，那么可能会发生漂移。据我们所知，除了通过实验确定外，没有办法完全预测这点。（或尝试检查是否已发表研究，但通常颗粒的生产和稳定方式不同，这会改变其等电点）此处有一张图总结了氧化铝样品中特异性和非特异性离子吸附效应，通过等电点的重叠（非特异性）和漂移（特异性离子被吸附）可以观测到。
当您对pH8的样品进行pH滴定，并希望从pH 4-12进行测量时，如何进行样品滴定？在添加酸和碱时，您如何考虑离子的添加？
有多种方式可以进行滴定，并且它们会导致不同结果，因为ζ电位是一个系统依赖的量。换言之，不可能仅通过“样品在pH7”完全描述一个样品，而是需提供围绕缓冲液的组分和电导率、离子强度、离子类型、pH，添加剂的全描述。
要进行简单滴定，可以选择HCl和NaOH，如果它们适合样品。如果样品中有需保留添加剂（例如100mM蔗糖），则必须在两端点（即要使用的酸和碱）都包含此成分。导电性变化是实验的一部分，这就是为什么记录导电性。典型的滴定图，其中示出等电点以及不稳定和稳定区域（此图适用于咖啡补充剂）。
对于负载有两种酰胺硫醇端基（附于纳米颗粒）于羧基链其他末端的金纳米颗粒，您会期望看到怎样的ζ电位？（在不同实验中，一种配体短于另一种）
整体电荷将是样品中所有成分的结果。裸金可能具有强负电荷，添加硫醇可能增加该负电荷，羧基链可能使滑动面移动得更远，进而降低ζ电位的强度/幅度。另见此关于胶体金的应用说明。
我知道为了获得任何颗粒在水溶液中的正确ζ电位值，必须使用支持电解质。然而，有些涉及纳米颗粒的论文声明不需要这样做，并且它们仅使用去离子水，这是正确的吗？
严格来说，水缓冲液中不需要最低离子强度，但对许多样品系统而言（特别是涉及蛋白质和生物分子的系统）通常需要一定量的对离子，以确保样品稳定。ζ电位可以在去离子水中测量，尽管如此，误用这个值可能不太实用，因为“真实”样品通常含有离子成分。（许多纳米颗粒系统通过某种表面活性剂稳定，如果没有盐，则该稳定体系可能会被剥离，参见如何从标准中获取正确数据的相关博客。）
为了获得水溶液中颗粒的准确ζ电位，应使用哪种水，蒸馏水、去离子水还是Milli-Q水？
水的类型并不重要，只要不含灰尘。更重要的是如何解释数据，当比较样品时，如果希望从数据中得出有意义的结论，需要进行相同稀释。
我尝试获取水溶液中赤铁矿的ζ电位值，所找到的IEP总是约为pH 3，为何如此？它不应约为7、8，因为是碱性材料。
请检查此出版物“南澳大利亚Middleback区的六种赤铁矿矿石的表面特性” (2012, 1(2): 73-83)国际矿业工程和矿物加工杂志，其中也报告了这一效应。
你是如何测试您在此展示的防晒霜的颗粒尺寸的？
对于防晒霜，颗粒可能适合用于激光衍射或动态光散射。对于两种方法，某种稀释会是必要的。幻灯片中报告的ZnO和TiO2颗粒尺寸增长（pH7）数据使用动态光散射获得。
我正在开发除草剂配方。它是30%悬浮液。但为了良好稳定性，它必须在pH3。应该如何做才能将pH值移动到5-6以保持稳定性？
您可以尝试添加如APMA/PEG之类的改性剂组合。此应用说明可能是解决不同但类似问题的灵感来源：“ζ电位在陶瓷加工中的重要性 – 氧化铝“。
如果电极变成深色，我还可以使用细胞吗？为什么电极在仅使用一次后就变暗了？
电极由铜和一层薄薄的金制成。这种电极材料可以被电化学反应氧化。电极可能仍可用，然而最好是通过标准测量（例如ζ电位传递标准DTS1235，请参见Malvern ζ传递标准的材料安全数据表DTS1235-MSDS，其中包含有关储存及组成的信息）来确认这一点。低电导率样品、较少子运行和较低施加电压有助于减少此变化。
我们可以用同一个细胞测量ζ电位和分子量吗？
一次性zeta比色杯DTS1070可用于进行zeta电位和尺寸测量。该细胞设计不是用于静态光散射测量，此类测量通常需要更高质量（通常是石英）比色杯，以避免由于轻微制造公差而产生的任何伪影。例如，一些来自塑料比色杯的眩光可能会影响总强度。这对于动态光散射没有影响，因为仅分析强度转变。但对于静态光散射，总强度被测量，眩光可能干扰，因为比色杯可能与其他略有不同（并且将相同比色杯重新定位也可能产生此效应）。您可以在测试浓度系列时通过较大的玻璃比色杯和zeta比色杯来验证这一点。但请注意，软件中需要一种变通方法以强制测量位置为5.5mm，因为软件中DTS1070比色杯不可用于分子量测量。
在分析ZP之前是否有优先声波分样品的优势？这些方法对在溶液中聚集的颗粒有多有效？特别是，我正在研究常规淀粉颗粒和纳米颗粒。
声波分样可能有助于破坏大团聚体，并在颗粒完全沉淀出分散体之前进行测量。总是好的做法是检查样品在声波处理后是否还稳定，并且颗粒不会再次聚集。另一个提示是匹配分散剂的密度，例如通过添加蔗糖。我们能够确定直径为100微米颗粒的ζ电位。
您说高浓度细胞可以管理最大10%样品的悬浮液。一次性毛细血管细胞可以管理什么浓度？在pH变化时，每种悬浮液中是否都存在等电点？我看到一篇无IEP的论文，这让我有些困惑。
最大浓度依赖于样品。如果样品相对清澈，在某种“不透明”程度下应该仍可测量。对于许多样品来说，这种情况实际上可能在百分比区域的细分。不是每种样品都有等电点。如果稳定性完全是非离子型且仅基于立体稳定，那么在较宽的pH范围内，材料可能保持未充电。
希望下次您寻找分散纳米材料的电荷时，上述提示和建议会对您有所帮助。
之前的内容
如果您有任何问题，请通过ulf.nobbmann@malvernpanalytical.com给我发电子邮件。谢谢！虽然表达的意见一般是作者的，但某些部分可能已被我们的编辑团队修改过。
这篇文章可能已被自动翻译
{{ product.product_name }}
{{ product.product_strapline }}
{{ product.product_lede }}
