使用BeNano 180 Zeta Max檢測高濃度樣品Zeta電位

一直以來，高濃度樣品Zeta電位檢測都是市場需求。在電泳光散射技術(shù)中，由于需要散射光透過樣品進(jìn)入前向的檢測器（通常角度在12-15°方向），樣品的濃度不能過高。常用電極包括插入式電極（光程10mm）和毛細(xì)管構(gòu)造電極（常見光程4mm），雖然毛細(xì)管電極的光程遠(yuǎn)低于插入式電極，具有一定的檢測高濃度樣品的能力，但是往往不能完全滿足需求，而且毛細(xì)管電極最低樣品量為0.75mL，也不能滿足微量樣品測試的需求。因此丹東百特開發(fā)了光程更短的高濃度電極，不但極大地提高了對(duì)高濃度樣品的檢測能力，而且所需樣品量僅為～250μ L，電極成本相對(duì)較低，可拋棄。

在這篇應(yīng)用報(bào)告中，我們使用丹東百特儀器公司最新推出的BeNano 180 Zeta Max納米粒度及Zeta電位儀和高濃度電極檢測了分散在水性環(huán)境中的脂肪乳的Zeta電位。

原理

電泳光散射技術(shù)ELS是利用激光照射樣品溶液或懸浮液，檢測前向角度的散射光信號(hào)。在樣品兩端施加一個(gè)電場，樣品中的帶電顆粒在電場力的驅(qū)動(dòng)下進(jìn)行電泳運(yùn)動(dòng)。由于顆粒的電泳運(yùn)動(dòng)，樣品的散射光的頻率會(huì)產(chǎn)生一個(gè)頻移，即多普勒頻移。利用數(shù)學(xué)方法處理散射光信號(hào)，得到散射光的頻率移動(dòng)，進(jìn)而得到顆粒的電泳運(yùn)動(dòng)速度，即電泳遷移率μ。通過Herry方程，我們把顆粒的電泳遷移率和其Zeta電位ζ聯(lián)系起來：

其中ε為介電常數(shù)，??為溶劑粘度，f（κα)為Henry函數(shù)，κ為德拜半徑倒數(shù)，α代表粒徑，κα代表了雙電層厚度和顆粒半徑的比值。

我們采用丹東百特公司的BeNano 180 Zeta Max納米粒度及Zeta電位儀進(jìn)行測試。儀器使用波長671 nm、功率50 mW的激光器作為光源，設(shè)置在12度角的APD檢測器進(jìn)行散射光信號(hào)采集。采用PALS相位分析光散射技術(shù)，可以有效檢測低電泳遷移率樣品的Zeta電位信息。

樣品制備和測試條件

一個(gè)原濃度為20%的脂肪乳樣品，通過加入蒸餾水稀釋為不同濃度，采用毛細(xì)管電極和高濃度電極對(duì)樣品進(jìn)行比對(duì)檢測。

測試在25℃下進(jìn)行，每個(gè)濃度下，使用兩種電極均進(jìn)行三次檢測，得到平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差。

測試結(jié)果和討論

檢測結(jié)果如圖2所示，不論是毛細(xì)管電極還是高濃度電極，在每個(gè)濃度下的檢測結(jié)果重復(fù)性都很好，顯示了較低的標(biāo)準(zhǔn)偏差。兩個(gè)電極的Zeta電位都隨濃度增大而降低。

Zeta電位隨脂肪乳樣品濃度增加而降低是由兩個(gè)因素導(dǎo)致的：一是濃度增大后顆粒的電泳運(yùn)動(dòng)受限，受阻的電泳運(yùn)動(dòng)使檢測結(jié)果降低；二是強(qiáng)烈的多重光散射也會(huì)導(dǎo)致檢測值降低。

從結(jié)果可以看出，在濃度小于0.6%的范圍內(nèi)，兩個(gè)電極的結(jié)果一致性較好；但是在濃度為0.6%～2%的范圍內(nèi)，毛細(xì)管電極的檢測結(jié)果明顯比高濃度電極低，這是由于多重光散射對(duì)結(jié)果的影響。在濃度6%以上，兩個(gè)電極的結(jié)果都趨近于0，此時(shí)濃度太高，脂肪乳顆粒幾乎無法有效進(jìn)行電泳運(yùn)動(dòng)。

從結(jié)果可以看出，在一個(gè)寬泛的較高濃度范圍（對(duì)于脂肪乳樣品而言為0.6%～6%）內(nèi)，高濃度電極的檢測結(jié)果相較于毛細(xì)管電極更高，說明其受多重光散射的影響更小。使用高濃度電極可以有效提升設(shè)備對(duì)高濃度樣品的檢測能力和準(zhǔn)確性。