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电泳光散射 (ELS)

测量颗粒的 Zeta 电位和电泳迁移率

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

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

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。 

油漆和涂料

面向油漆和涂料行业制造商与研究人员的分析工具解决方案
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聚合物表征

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

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

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

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

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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我们的仪器仪表

Malvern Panalytical 提供领先的仪器,可使用电泳光散射测量电泳迁移率。 

Zetasizer 提供了一种简单、快速且准确的 Zeta 电位测量方法,并且使用独特的一次性毛细管样品池来确保样品之间不会发生交叉污染。 

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光散射系统

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测量类型
Zeta电位
技术类型
动态光散射
电泳光散射法
环境
环境 实验室 - 工作台 实验室 - 工作台 实验室 - 工作台