A dispersão de luz eletroforética (ELS) é uma técnica utilizada para medir a mobilidade eletroforética e o potencial zeta das partículas em dispersão ou moléculas em solução.
O termo vem da eletroforese (movimento de uma partícula carregada em relação ao seu meio de suspensão devido a um campo elétrico aplicado) e do fato de que o deslocamento de frequência da luz dispersa das partículas em movimento é medido.
Princípios de dispersão de luz eletroforética
Em um experimento de ELS, é na verdade a mobilidade da partícula que é medida, e isso pode ser convertido em potencial zeta quando alguns parâmetros físicos da amostra são conhecidos, ou seja, a constante dielétrica e a viscosidade do meio de dispersão e a função de Henry (F(Κa)).
A função de Henry é a relação do raio da partícula com a espessura elétrica da dupla camada e é frequentemente aproximada a 1,0 para um sistema não polar (aproximação de Hückel) ou a 1,5 para sistemas polares (aproximação de Smoluchowski).
Esta conversão para o potencial zeta permite uma melhor comparação de materiais sob diferentes condições experimentais, enquanto a mobilidade das partículas pode ser usada quando os fatores de conversão não estão bem definidos.
Como é medida a mobilidade eletroforética com o Zetasizer?
Em termos práticos, a dispersão é injetada em uma célula que contém dois eletrodos. Um campo elétrico é aplicado aos eletrodos, e as partículas ou moléculas que têm carga líquida ou, mais propriamente, potencial zeta líquido, migram em direção ao eletrodo de carga oposta com uma velocidade, proporcional à sua carga.
A mobilidade e direção das partículas (daí o sinal elétrico) são determinadas usando a dispersão de luz de análise de fase (PALS).
A PALS analisa a diferença de fase resultante do deslocamento de frequência (Doppler) da luz dispersa da amostra em comparação com um feixe de referência modulado mutuamente coerente que ignora a amostra. A combinação desses dois feixes produz um sinal modulado com uma frequência muito menor do que a fonte de luz devido a interferência construtiva e destrutiva. Esta frequência de "batimento" é igual à diferença de frequência entre os feixes dispersos e de referência e é utilizada para determinar a mobilidade das partículas. Com a PALS, aumentamos a sensibilidade a mudanças de frequência menores (para amostras de mobilidade mais baixa) e determinamos diretamente o sinal da carga sobre as partículas.
Considerações práticas ao usar o ELS
Há muitas coisas a considerar ao fazer uma medição do ELS. Na Malvern Panalytical, levamos em conta todos esses fatores para que você possa obter medições de mobilidade e potenciais zeta mais precisas.
Isso inclui:
- Células de potencial Zeta descartáveis (DTS1070) para minimizar o potencial de contaminação cruzada das suas amostras
- Análise única de M3-PALS para produzir distribuições significativas, precisas e de potencial zeta, ao mesmo tempo que nega o efeito electro-osmótico.
- Modo de medição de corrente constante para amostras de maior condutividade para reduzir os efeitos da triagem de carga e manter uma força de campo constante
- Avaliação abrangente da qualidade de dados Zeta a partir do software para garantir que você tenha os melhores resultados possíveis
- Uma ampla gama de tipos de células Zeta disponíveis para amostras mais complexas e desafiadoras
Aplicações de dispersão de luz eletroforética
As medições de dispersão de luz eletroforética (ELS) podem ser aplicadas a uma ampla gama de áreas de aplicação que abrangem vários domínios científicos e industriais.
Ao aproveitar os princípios da dispersão de luz e eletroforese, a ELS permite a caracterização precisa de partículas e moléculas em solução.
Abaixo estão algumas aplicações-chave onde a tecnologia ELS desempenha um papel crucial.
Caracterização da nanopartícula
Using zeta potential to assess protein adsorption to surfactant coated latex
A ELS e a dispersão de luz dinâmica são amplamente utilizadas para determinar tanto o potencial zeta quanto o tamanho de nanopartículas.
Isto é crucial em vários campos tais como a nanotecnologia, a liberação de medicamentos e a ciência dos materiais, onde compreender o comportamento de nanopartículas na solução é essencial para otimizar seu desempenho.
Análise de proteínas
Improving Protein Zeta Potential Measurements Utilizing A Novel Diffusion Barrier technique
Em bioquímica e biofísica, pesquisadores usam a ELS para avaliar a estabilidade de formulações proteicas.
Ela é usada para ajudar o desenvolvimento de medicamentos e fabricação biofarmacêutica.
Avaliação de estabilidade coloidal
A ELS fornece insights valiosos sobre a estabilidade de dispersões coloidais medindo o potencial zeta de partículas.
Essas informações são fundamentais para indústrias como tintas e revestimentos, cosméticos e alimentos e bebidas, onde manter a estabilidade dos sistemas coloidais é essencial para a qualidade e o tempo de prateleira do produto.
Tintas e revestimentos
Análise de alimentos e bebidas
Caracterização de polímeros
A ELS é empregada para determinar o potencial zeta de polímeros em solução.
Isso é vital para entender sua estabilidade coloidal, que é essencial na ciência e engenharia de polímeros para controle de qualidade, otimização de formulação e compreensão do comportamento do polímero sob diferentes condições de processamento.
Monitoramento ambiental
A ELS encontra aplicações na ciência ambiental para a análise de sistemas coloidais em águas naturais, solos e sedimentos.
Os pesquisadores usam a ELS para estudar a mobilidade e o comportamento de poluentes coloidais, nanopartículas e biomoléculas, auxiliando no monitoramento ambiental e na avaliação de riscos.
Desenvolvimento de formulação farmacêutica
A ELS desempenha um papel fundamental na pesquisa e desenvolvimento farmacêutica, fornecendo dados críticos sobre a estabilidade, propensão de agregação e carga superficial de formulações de medicamentos.
Isso ajuda as empresas farmacêuticas a otimizar parâmetros de formulação e garantir a segurança e eficácia dos medicamentos.
Ciência agrícola e alimentar
A ELS é utilizada em indústrias agrícolas e alimentares para analisar a estabilidade e a qualidade de emulsões, suspensões e ingredientes coloidais.
Ao monitorar o tamanho das partículas e o potencial zeta, a ELS ajuda a melhorar a estabilidade do produto, a textura e os atributos sensoriais.
Pesquisa biomédica
Na pesquisa biomédica, a ELS é usada para estudar macromoléculas biológicas, como DNA, RNA e vírus.
Os pesquisadores empregam ELS para investigar interações moleculares, mudanças conformacionais e fenômenos de agregação, facilitando avanços em diagnósticos e terapêuticos.
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A Malvern Panalytical oferece instrumentação líder que usa a dispersão de luz eletroforética para a medição da mobilidade eletroforética.
O Zetasizer oferece uma maneira simples, rápida e precisa para medir o potencial zeta, e usa uma célula capilar descartável exclusiva para garantir que não haja contaminação cruzada entre as amostras.
