ゼータ電位測定

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ゼータ電位は、ナノ粒子が持つ正味の表面電荷に関連しています。 荷電粒子のコロイド安定性を決定し、さまざまな条件でのシステムの性能を理解するために重要です。

ゼータ電位試験およびその他の分析技術の詳細については、キャラクタリゼーションサービスのランディングページをご覧ください。 また、サンプルの準備と結果の解釈に関する詳細については、上記のzeta potentialビデオシリーズを見ることができます。

ゼータ電位分析のためのサンプルを提出

ゼータ理論

ゼータ電位は、すべての固液および液液コロイド系によって示される物理的性質である。 すべての分散した粒子の表面を取り囲むのは、粒子の表面の反対側の電荷を有するイオンの薄い層であり、スターン層と呼ばれる。 さらに表面からは、ブラウン運動または沈降のために媒体を通過するときに粒子と共に移動する表面とは反対の電荷のより緩く関連するイオンのさらなる層があります。これは二重層と呼ばれています。 ゼータ電位は、イオン、分子および他の薬剤がもはや粒子の表面に関連付けられていないバルク分散媒体に対する滑り（せん断）平面の端部での電圧とし 隣接する2つの粒子が同じ符号の十分に高いゼータ電位を有する場合、それらは同様の電荷を有する粒子間の反発静電気力のために凝集しない。

粒子を安定させるもう一つの方法は立体障害によるものです。 ナノ粒子は、ナノ粒子が接触および凝集するのを物理的に防止する天然に存在するまたは操作された配位子または表面基を有することができる。 しかしながら、立体障害を可能にする表面を有するナノ粒子をコーティングすることは、ナノ粒子の特性または機能を変化させることができ、しばしば 多くの場合、ゼータ電位は、水性環境中でナノ粒子安定性を得るための主要なメカニズムである。

測定力学

nanoComposixでは、173度の検出角度で動作する632nm HeNeレーザーを搭載したMalvern Zetasizer Nano ZS装置を使用してゼータ電位測定を行います。 ゼータ電位測定では、サンプルは使い捨ての折り畳まれた毛細管セルに装填される。 セルには、外部の機器の印加電圧と接触する2つの導電性電極があり、内部の液体サンプルと接触するように折り込まれています。

セル内の荷電粒子は、そのゼータ電位に比例する速度で媒体を移動します。 より大きさの高いゼータを持つ粒子は速い速度で移動し、低いゼータ電位を持つ粒子はよりゆっくりと移動する。 粒子は、散乱光のドップラー周波数シフトを介して粒子速度を間接的に測定するレーザーによって照明される。 この周波数シフトは、電気泳動移動度の値に変換することができる。 ゼータ電位は，Ｈｅｎｒｙ方程式を用いて溶媒誘電率，粘度および他の定数を用いた電気泳動移動度から計算した。

ほとんどのゼータ測定は水性系で行われますが、かなりの誘電率を持つ溶媒中に分散したコロイドはゼータ電位を示します。 溶媒が分極可能である限り、イオンは部分的に溶解したままであり、表面に会合し、印加された電位は粒子の二重層に到達する。 これはクロロホルム、THFおよび短鎖アルコールのような溶媒の分散させたコロイドの測定を可能にする。 これらの溶媒の測定は特別なゼータの細胞の使用を要求する。

折り畳まれたキャピラリーセルは、特に高塩または他の導電性媒体で測定を行った場合、時間の経過とともに腐食によって劣化します。 このため、ゼータセルが適切に測定されていることを確認するために、標準的な参照材料でゼータセルをチェックすることが重要です。 NanoComposixでは、既知のゼータ電位を持つポリスチレンラテックス標準を使用して、毎日細胞を校正します。

ゼータ電位の重要性

ゼータ電位の知識は、懸濁液、エマルションまたはナノ粒子分散のためのより効果的な製剤開発をもたらす、製剤の最適化に役立

ゼータは、粒子の長期安定性を予測するために使用することができます。 例えば、±60mVより大きいゼータ電位を有する粒子は、優れた安定性を有し、-10mVと+10mVの間のゼータ値を有する粒子は、立体的に保護されていない限り、急速な凝集を経験する。

ゼータ電位の符号と大きさは、表面化学の変化を決定するための二次的な指標としても使用できます。 例えば、非常に負のクエン酸で覆われたナノ粒子分散体からPEGのような中性ポリマーに移動するとき、ゼータ電位の大きさの減少を見ることが期待され 同様に、クエン酸塩または他の負に帯電した表面からＢＰＥＩまたはアミンに移動するとき、ゼータ電位が負から正に変化する兆候を見ることを期待する。

pH&塩依存性

溶液条件を定義せずにゼータ電位値を単独で使用することは、事実上無意味な数です。 ゼータ電位はpHおよび塩依存性が強く、溶液pHを測定し、すべてのゼータ電位測定で報告する必要があります。

例えば、ナノ粒子を含む溶液を酸で滴定してpHを低下させると、酸性プロトンが電気二重層に会合し、粒子はより陽性になる。 逆は、塩基滴定に関して真である; 基盤を加えることはコロイドをより否定的にさせます。

この普遍的なpH依存性は、すべてのコロイド材料、すなわち等電点、すなわちIEPの重要な特徴をもたらします。 ＩＥＰは、ゼータ電位がゼロであるｐＨとして定義される。 プラズモン貴金属ナノ粒子や非機能化シリカのような特定のクラスの材料は、非常に低いIEPsを示す-彼らはすべてで負のZPを運ぶ傾向があることを意 反対は酸化アルミニウム、セリウムの酸化物および他の多くの製陶術および金属酸化物に関して本当です; それらは非常に高い等電点による肯定的なZPsを最高で水素イオン濃度指数表わします。

材料の等電点に関してどこにいるかを知ることは、最終的な用途における安定性と性能を評価するのに役立ちます。 同様に、コロイド系のゼータ電位はまた、所与のpHでイオン依存性を示す。すべてのコロイド系は塩content有量に関してガウス関係を示す。 ゼロ塩の限界では、電気二重層を抑制するイオン種がほとんどなく、ゼータ電位は大きな絶対値を有する。 溶液の塩含有量が増加すると、電気二重層が圧縮され、ゼータ電位が低下する。 ある時点の後、電気二重層は崩壊し、それは周囲の媒体と同じになり、粒子は凝集効果を受けやすいままになる。 この挙動につながる塩の特定の濃度は、材料に依存する関数です。

ゼータ電位解析のためのサンプルを提出