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使用BeNano检测高浓度医用脂肪乳的Zeta电位

丹东百特仪器有限公司  2021-11-04  点击269次




图1. 不同浓度下的医用脂肪乳

高浓度样品的Zeta电位测试一直是用户的关注点,而如何阐释测试结果也是困惑用户的问题之一。颗粒体系的Zeta电位取决于颗粒表面的化学组成和溶液环境,例如pH,盐的种类和浓度,表面活性剂等等添加物的种类和含量。在一个稀释的浓度下,Zeta电位和颗粒物的含量之间没有必然联系,然而当体系浓度超过一个临界浓度时,需要考虑到颗粒所携带的电荷对于环境的贡献、颗粒之间的相互作用力等等因素对于测试结果的影响。

在这篇应用报告中,我们使用丹东百特仪器公司最新推出的BeNano90Zeta纳米粒度电位仪检测了分散在水性环境中的不同浓度下的医用脂肪乳的Zeta电位。BeNano中的毛细管电极,具有较短的4mm光程,即使对于浓度较高的样品也可以进行有效测试。

 

原理和设备

电泳光散射技术ELS是利用激光照射在样品溶液或者悬浮液上,检测向前角度的散射光信号。在样品两端施加一个电场,样品中的带点颗粒在电场力的驱动下进行电泳运动。由于颗粒的电泳运动,样品的散射光的频率会产生一个频移,即多普勒频移。利用数学方法处理散射光信号,得到散射光的频率移动,进而得到颗粒的电泳运动速度,即电泳迁移率μ。通过Herry方程,我们把颗粒的电泳迁移率和其Zeta电位ζ联系起来:

其中ε为介电常数,𝜂为溶剂粘度,f(κα)Henry函数,κ为德拜半径倒数,α代表粒径,κα代表了双电层厚度和颗粒半径的比值。丹东百特公司的BeNano90Zeta纳米粒度电位仪,使用波长671nm,功率50mW激光器作为光源,在90度角进行粒径检测,在12度角进行Zeta电位检测。采用PALS相位分析光散射技术。

 

样品制备和测试条件

脂肪乳原液浓度为20% w/v,由于脂肪乳的配方中没有发现盐类,所以使用蒸馏水将脂肪乳样品进行稀释,配置成不同浓度的样品。

通过BeNano90Zeta内置的温度控制系统开机默认测试温度控制为25℃±0.1℃。样品注入毛细管电极,利用电泳光散射进行Zeta电位测试。

每一个样品在放入样品池后进行至少三次测试,以检测结果的重复性和得到结果的标准偏差。

 

测试结果和讨论

图2.不同浓度脂肪乳的Zeta电位

通过图2不同浓度下脂肪乳的Zeta电位曲线可以看出,在2% - 20% w/v较高浓度范围内,样品的Zeta电位值的幅值极低大约在5-7 mV范围内。浓度低于2%时Zeta电位幅值随浓度降低逐渐升高,直至0.5%浓度。临界浓度出现在0.5%左右,0.5% - 0.002%的稀释浓度范围内,Zeta电位在-41mV至-44mV范围内小幅波动,可以认为电位值在这个区间内是稳定的。

高浓度下脂肪乳的Zeta电位幅值极低,这可能是由于两个原因造成的。

1.      由于脂肪乳颗粒浓度非常高,脂肪乳在电场力作用下的电泳运动受限,颗粒之间的相互碰撞和颗粒之间的相互作用力导致电泳速度较慢。

2.      脂肪乳本身所携带的电荷对于溶液环境做出了不可忽视的贡献,增加了整体溶液环境的离子强度。相对较高的离子强度一定程度屏蔽了脂肪乳颗粒的Zeta电位。

3.      随着浓度降低,以上两个原因造成的影响逐渐降低,Zeta电位值向真实值回归

 

我们可以认为,在临界浓度0.5%以上的较高浓度范围内检测到的Zeta电位为表观Zeta电位,并不代表体系的真实值。而在一个宽泛的稀释浓度范围内得到的相对稳定的Zeta电位值代表了体系的真实电位水平。

 

结论

这个应用报告中,我们采用了丹东百特公司的BeNano纳米粒度及Zeta电位仪对于一系列浓度下脂肪乳样品的Zeta电位进行了表征。结果展示出BeNano独有的光路体系和光程极短的毛细管电极对于高浓度样品的Zeta电位的表征能力。同时我们可以明显的看出颗粒物浓度对于Zeta电位的影响。为了准确的得到体系的Zeta电位,我们建议用户在不改变溶液环境的条件下,将高浓度样品进行一定程度的稀释,如果有必要的话更应该对于未知体系进行浓度滴定实验。