电泳光散射技术 (ELS) 是一种用于测量分散体中颗粒或溶液中分子的电泳迁移率和 Zeta 电位的技术。
这种叫法来源于它与电泳(即带电颗粒在外加电场作用下相对于悬浮介质的运动)有关,且用于测量光被运动颗粒散射后发生的频移。
电泳光散射技术的原理
在 ELS 实验中,实际测量的是颗粒的迁移率,当样品的特定物理参数,即色散介质的介电常数和粘度以及亨利函数 (F(Κa)) 已知时,我们可以将迁移率转换为 Zeta 电位。
亨利函数是颗粒半径与电双层厚度的比值,对于非极性系统,该值通常近似为 1.0(Hückel 近似值);对于极性系统,该值通常近似为 1.5(Smoluchowski 近似值)。
通过转换为 Zeta 电位,可以更好地比较材料在不同实验条件下的特性;而当转换系数不明确时,可以直接使用颗粒的迁移率。
Zetasizer 是如何测量电泳迁移率的?
在实际测量中,会将分散体系注入带有两个电极的样品池中。使用电极施加电场,具有净电荷的颗粒或分子,或更严格地说,带有净 Zeta 电位的物质会以一种与其电荷成比例的速度向相反极性的电极迁移。
颗粒的迁移率和方向(代表了所带电荷的正负)由物相分析光散射 (PALS) 法确定。
PALS 用于分析光线经样品散射后产生的频移(多普勒偏移)相对于绕过样品的相干调制参考光束的相位差。将这两个光束结合,可产生一个调制信号,其因光束之间的相消干扰,频率要比光源小的得多。此“节拍”频率等于散射光束与参考光束之间的频率差,并用于确定颗粒的迁移率。利用 PALS 分析法,我们可以更加灵敏地测量更小的频移(适合迁移率较低的样品)以及直接确定颗粒所带电荷的正负。
使用 ELS 时实用的注意事项
执行 ELS 测量时,需要考虑到很多因素。Malvern Paranalytical 会充分所有这些因素,以确保您能够得到最准确和最精确的迁移率和 Zeta 电位测量结果。
其中包括:
- 一次性 Zeta 电位样品池 (DTS1070),以尽量减少样品交叉污染的可能性
- 独特的 M3-PALS 分析,可以生成有意义且精确的 Zeta 电位分布,并消除电渗的影响。
- 恒定电流测量模式,适用于电导率较高的样品,可以减少电荷屏蔽的影响并保持恒定的场强
- 全面的 Zeta 数据质量评估,软件自带功能,可确保您得到可能实现的最佳结果
- 多种 Zeta 样品池可用,可以分析更复杂和更具挑战性的样品
电泳光散射法的应用
电泳光散射 (ELS) 测量技术可广泛用于多种科研和工业领域的多种用途。
利用光散射和电泳的原理,ELS 可以精确地表征溶液中的颗粒和分子。
以下举例说明了 ELS 技术可发挥关键作用的一些关键领域。
纳米颗粒表征
Using zeta potential to assess protein adsorption to surfactant coated latex
ELS 和动态光散射法被广泛用于确定纳米颗粒的 Zeta 电位和颗粒大小。
这是对纳米技术、药物递送和材料学等多个领域非常关键的一种功能,因为了解纳米颗粒在溶液中的行为对于优化其性能至关重要。
蛋白质分析
Improving Protein Zeta Potential Measurements Utilizing A Novel Diffusion Barrier technique
在生物化学和生物物理学领域,研究人员可使用 ELS 方法来评估蛋白质配方的稳定性,
为药物开发和生物制药做出贡献。
胶体稳定性评估
ELS 通过测量颗粒的 Zeta 电位,可提供有关胶状分散体稳定性的重要见解。
这些信息对于油漆和涂料、化妆品、食品和饮料等行业非常关键,在这些行业中,保持胶体系统的稳定性对保证产品的质量和保质期至关重要。
聚合物表征
聚合物、塑料与橡胶
ELS 用于测定溶液中聚合物的 Zeta 电位。
这对于了解其胶体的稳定性至关重要。在聚合物科研和工程领域,胶体稳定性参数对于质量控制、配方优化以及了解不同加工条件下聚合物的行为必不可少。
环境监测
环境监测和分析
ELS 方法在环境科学领域同样应用广泛,可用于分析自然水、土壤和沉积物中的胶体系统。
研究人员使用 ELS 来研究胶体污染物、纳米颗粒和生物分子的迁移率和行为,为环境监测和风险评估做出贡献。
药物配方开发
药物配方开发
ELS 方法可通过提供药物制剂稳定性、聚集倾向和表面电荷方面的关键数据,在药物研究和开发中发挥关键作用。
这些数据可帮助制药公司优化配方参数,确保药品的安全性和有效性。
农业与食品科学
农业化学分析
在农业和食品行业,ELS 可用来分析乳剂、悬浮液和胶体成分的稳定性和质量。
通过监测颗粒大小和 Zeta 电位,ELS 可帮助提高产品的稳定性、质感和感官特性。
生物医学研究
生物与医药科学
在生物医学研究领域,ELS 可用于研究生物大分子,比如 DNA、RNA 和病毒等。
研究人员可利用 ELS 来研究分子相互作用、构象变化和聚集现象,促进诊断和治疗技术的进步。
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