Medição de Potencial Zeta e Tamanho de Partículas: Características e Aplicações
O analisador de partículas é uma ferramenta avançada que oferece medições precisas de tamanho de partículas e potencial zeta em uma ampla gama de concentrações, desde soluções diluídas até concentradas (~40%). Este equipamento permite a medição multi-ângulo para realizar a distribuição do tamanho das partículas com maior separabilidade. Além disso, a medição do potencial zeta na superfície sólida em alta concentração de sal é uma característica de destaque.
Análise de Concentração de Partículas
O analisador utiliza a técnica de Dispersão de Luz Estática para analisar a concentração de partículas. A microrreologia é medida através da Dispersão Dinâmica de Luz, oferecendo análises detalhadas sobre a rede de gel e a heterogeneidade do gel, medindo a intensidade da luz espalhada e o coeficiente de difusão da amostra em múltiplos pontos.
Célula de Fluxo Padrão para Medições de Potencial Zeta e Tamanho de Partículas
Uma célula de fluxo padrão permite realizar dois tipos de medições, de potencial zeta e tamanho de partículas, sem a necessidade de substituição das amostras. O equipamento cobre uma ampla faixa de temperatura de medição, de 0°C a 90°C, e conta com uma função de gradiente de temperatura que possibilita análises de desnaturação (temperatura de fusão) de proteínas.
Medição de Mobilidade Eletroforética e Análise de Plotagem
Para garantir a precisão na medição do potencial zeta, o analisador realiza medições de mobilidade eletroforética e análises de plotagem. Um filtro passa-banda está disponível como opção adicional para refinar as medições.
Itens de Medição
| Parâmetro | Descrição |
|---|---|
| Distribuição do Tamanho de Partículas | Mede a variação no tamanho das partículas em uma amostra, importante para entender a uniformidade e a qualidade do material. |
| Potencial Zeta | Avalia a carga elétrica nas superfícies das partículas, influenciando a estabilidade das suspensões e colóides. |
| Peso Molecular | Determina a massa média das moléculas em uma substância, essencial para caracterizar polímeros e biomoléculas. |
| Microrreologia | Analisa o comportamento reológico de materiais em escalas micrométricas, ajudando a entender a viscosidade e elasticidade. |
| Concentração de Partículas | Mede a quantidade de partículas em uma solução, fundamental para controlar a dosagem e a eficiência de processos. |
| Análise Estrutural de Redes de Gel | Avalia a estrutura e a organização das redes de gel, importante para entender propriedades como a elasticidade e a força do gel. |
Faixa de Medição
| Parâmetro | Faixa de Medição |
|---|---|
| Potencial Zeta | Sem limitações efetivas |
| Mobilidade | -2×10⁻⁵ ～ 2×10⁻⁵ cm²/V・s |
| Tamanho de Partículas | 0,6 nm ～ 10000 nm*1 |
| Faixa de exibição | 0,1-106 nm |
| Peso Molecular | 340 ～ 2×10⁷ |
*1: Valor mínimo com análise de histograma: 0,2 nm
Condições de Medição
| Parâmetro | Descrição |
|---|---|
| Temperatura | 0 ～ 90°C |
| Concentração |
|
*2: (Latex112nm: 0,00001 ～ 10%, Ácido Taurocólico: ～ 40%)
Aplicações Principais
O analisador de partículas é ideal para pesquisas básicas e aplicadas na caracterização de partículas em diversos campos, como química de superfícies, inorgânicos, semicondutores, polímeros, biotecnologia, farmacêutica, e medicina, além de pesquisas de superfícies em amostras de filmes e estados planos.
Novos Materiais Funcionais
- Células de combustível (nanotubos de carbono, fulereno, filme funcional, catalisador, nano-metal)
- Bionanotecnologia (nano cápsulas, dendrímeros, Sistema de Liberação de Fármacos (DDS)), nanobolhas
- Material biocompatível
Cerâmica e Tintas
- Cerâmica (Sílica, Alumina, TiO2)
- Modificação de superfícies, controle de dispersão de sol inorgânico
- Controle de dispersibilidade, durabilidade e vida útil de tintas, negro de fumo e pigmentos orgânicos
- Amostras em estado de suspensão
- Filtro de cor
- Pesquisa de floculação
Semicondutores
- Pesquisa de objetos estranhos em wafers de silício
- Pesquisa de interação de abrasivos/aditivos na superfície do wafer
- Suspensão CMP
Polímeros e Químicos
- Estabilidade de dispersão de emulsão para prolongar a vida útil do produto
- Modificação de superfície de látex
- Pesquisa de função de polieletrólitos
- Controle de processos na produção de papel e pesquisa de aditivos de celulose
Farmacêutica e Alimentícia
- Estabilidade de dispersão de emulsão para prolongar a vida útil do produto
- Controle de dispersibilidade de lipossomas e vesículas
- Funcionalidade de surfactantes (micelas)
- Exossomos
- Vírus, partículas semelhantes a vírus (VLP)
- Proteínas
-
Princípios de Medição de Potencial Zeta e Tamanho de Partículas
Princípio de Medição do Tamanho de Partículas: Método de Dispersão Dinâmica de Luz
O método de Dispersão Dinâmica de Luz (Método de Correlação de Fótons) é utilizado para a medição do tamanho de partículas. As partículas dispersas em uma solução estão sujeitas ao movimento browniano, que é mais lento em partículas maiores e mais rápido em partículas menores. Quando um feixe de laser incide sobre as partículas em movimento browniano, a luz espalhada pelas partículas apresenta flutuações correspondentes a cada partícula individual. Essas flutuações são observadas pelo método de detecção de fótons tipo pinhole, permitindo o cálculo do tamanho das partículas e de suas distribuições.
Procedimento de Análise
Medição do Potencial Zeta: Método de Dispersão de Luz Eletroforética
A medição do potencial zeta é realizada utilizando o método de Dispersão de Luz Eletroforética (Método Doppler a Laser). Em geral, partículas coloidais possuem carga eletrostática positiva ou negativa. Ao aplicar campos elétricos na dispersão das partículas, estas migram em direções opostas. Quando as partículas em migração são irradiadas, a luz dispersa causa um deslocamento Doppler, que depende da mobilidade eletroforética, caracterizando o Método Doppler a Laser.
Vantagem da Medição de Eletro-Osmose
A eletro-osmose é o fluxo de líquido que ocorre dentro da célula durante a medição do potencial zeta. Se a parede da célula estiver eletricamente carregada, os íons contrários no meio migram em direção à parede da célula. Esse fenômeno ocorre quando os íons contrários migram para um eletrodo na parede da célula e para outro eletrodo próximo ao centro da célula. Medindo a mobilidade eletroforética aparente e analisando a eletro-osmose, é possível obter a camada estacionária correta, considerando a célula tingida, e calcular o potencial zeta correto utilizando a equação Mori-Okamoto.
Uobs(z)=AU0(z/b)2+⊿U0(z/b)+(1-A)U0+Up
z: Distância do centro da célula
Uobs(z): Mobilidade aparente em (z) dentro da célula
A=1/[(2/3)-(0.420166/k)]
k=2a e 2b são respectivamente o comprimento horizontal e vertical da fase quadrada da célula. Aqui a>b.
Para cima: Verdadeira mobilidade das partículas
U0: Mobilidade média nas paredes superior e inferior
⊿U0: Desnível de mobilidade nas paredes superior e inferior
Eletro-Osmose para Análise de Múltiplos Componentes
A medição aparente da eletro-osmose em múltiplos pontos dentro da célula permite a verificação da repetibilidade do potencial zeta e a determinação de ruídos ou picos durante a análise.
Célula de Superfície Plana para Amostras Sólidas
A célula de superfície plana é configurada com uma célula de quartzo em formato de caixa, onde uma amostra de superfície plana é fixada. A medição da mobilidade eletroforética aparente das partículas monitoradas em várias posições verticais dentro da célula permite analisar a mobilidade da eletro-osmose na superfície sólida. Essa análise é utilizada para calcular o potencial zeta.
Medição de Potencial Zeta em Célula de Alta Concentração
Antigamente, era difícil medir amostras muito concentradas ou coloridas devido ao efeito de espalhamento múltiplo ou absorção. Atualmente, a célula padrão da série ELSZ permite medir uma ampla gama de concentrações de amostras. Além disso, o potencial zeta de amostras muito concentradas pode ser medido pelo método FST.
Peso Molecular: Método de Dispersão de Luz Estática
O método de Dispersão de Luz Estática é amplamente reconhecido como uma técnica conveniente para determinar o peso molecular absoluto. O peso molecular é calculado a partir do valor absoluto da luz dispersa obtido ao irradiar partículas coloidais. Em termos simples, partículas maiores causam um espalhamento mais forte, enquanto partículas menores causam um espalhamento mais fraco. Na prática, a intensidade do espalhamento também depende da concentração da amostra. O gráfico de Debye é criado ao plotar a concentração no eixo horizontal e Kc/R(θ), que é equivalente ao número recíproco da intensidade de espalhamento, no eixo vertical, após medir as intensidades de espalhamento em concentrações variáveis.
Como a dependência angular da intensidade de dispersão aparece na grande amostra de peso molecular, a medição da intensidade de dispersão em ângulo variável (θ) proporciona maior precisão na medição do peso molecular e do raio de giração, que é a bitola de dispersão molecular. Quando medido em ângulo fixo, inserindo o rádio de giração esperado, corrigindo como uma medida dependente do ângulo, a precisão do peso molecular é melhorada.
Coeficiente Virial Secundário
O coeficiente virial secundário expressa o grau de atração e repulsão dos monômeros, servindo como indicador de afinidade e cristalização em relação à molécula do solvente. Quando o valor de A2 é positivo, a repulsão entre as moléculas é grande em solventes de alta afinidade, permitindo sua estabilidade. Quando o valor de A2 é negativo, a afinidade entre as moléculas é grande em solventes de baixa afinidade, facilitando a agregação. Quando o valor de A2 é zero, o solvente é chamado de solvente theta, e sua temperatura é chamada de temperatura theta, onde a atração e a repulsão são proporcionais, favorecendo a cristalização.
Especificações do Analisador de Partículas e Potencial Zeta
Itens de Medição
| Item de Medição | Resumo |
|---|---|
| Distribuição de Tamanho de Partículas | Mede a variação no tamanho das partículas em uma amostra, importante para entender a uniformidade do material. |
| Potencial Zeta | Avalia a carga elétrica nas superfícies das partículas, afetando a estabilidade das suspensões e colóides. |
| Peso Molecular | Determina a massa média das moléculas em uma substância, essencial para caracterizar polímeros e biomoléculas. |
| Microrreologia | Analisa o comportamento reológico de materiais em escalas micrométricas, ajudando a entender viscosidade e elasticidade. |
| Concentração de Partículas | Mede a quantidade de partículas em uma solução, fundamental para controlar dosagens e eficiência dos processos. |
| Análise Estrutural de Redes de Gel | Avalia a estrutura e a organização das redes de gel, importante para entender propriedades como elasticidade e força. |
Especificações Técnicas
| Princípios de Medição | |
|---|---|
| Tamanho de Partículas | Método de Dispersão Dinâmica de Luz |
| Potencial Zeta | Método de Dispersão de Luz Eletroforética (Método Doppler a Laser) |
| Peso Molecular | Método de Dispersão de Luz Estática |
| Óptica | |
| Tamanho de Partículas | Sistema Homódino |
| Potencial Zeta | Sistema Heteródino |
| Peso Molecular | Sistema Homódino |
| Fonte de Luz | |
| Laser Diodo de Banda Estreita | - |
| Detector | |
| APD de Alta Sensibilidade | - |
| Unidade de Célula | |
| Potencial Zeta/Tamanho de Partículas | Unidade de Célula de Fluxo Padrão |
| Tamanho de Partículas | Unidade de Célula para Tamanho de Partículas |
| Tamanho de Partículas/Peso Molecular | Unidade de Célula Multi-Ângulo para Tamanho de Partículas |
| Controle de Temperatura | |
| Faixa de Temperatura | 0 a 90℃ (com função de gradiente) |
| Requisitos de Energia | |
| Alimentação | AC 100 - 240V, 50/60Hz, 250VA |
| Dimensões e Peso | |
| Tamanho (LxPxA) | 330 mm (L) × 565 mm (P) × 245 mm (A) |
| Peso | Aproximadamente 22 kg |
| Normas de Referência | |
| Tamanho de Partículas | ISO 22412:2017 / JIS Z 8828:2019 |
| Potencial Zeta | ISO 13099-2:2012 / JIS Z 8836:2017 |
Aplicações do Analisador de Partículas e Potencial Zeta
Medição Multiângulo para Maior Separabilidade
A medição e análise em três ângulos — frontal, lateral e traseiro — oferecem uma distribuição de tamanho de partículas com maior resolução e separabilidade. Picos de amostras que não podem ser diferenciados com a medição em um único ângulo podem ser separados em picos individuais através da medição e análise de três ângulos.
Medição de Concentração de Partículas
A dispersão estática de luz permite o cálculo da concentração de partículas em solução, sendo essencial para a análise precisa da distribuição de partículas.
Microrreologia
A dispersão dinâmica de luz possibilita a medição da viscoelasticidade de estruturas "moles" como polímeros e proteínas, oferecendo uma visão detalhada das propriedades reológicas de materiais biológicos e químicos.
Célula de Superfície Plana Renovada
Nossa célula de superfície plana foi atualizada para medir o potencial zeta superficial de amostras planas. O novo revestimento desenvolvido para resistir a altas concentrações salinas permite medições em condições de alta salinidade (solução de NaCl a 154 mM), facilitando a avaliação de materiais biocompatíveis.
Medição em Ampla Faixa de Concentrações
O tamanho e o potencial zeta das partículas podem ser medidos em soluções que variam de uma solução diluída de 0,00001% (0,1 ppm) até uma solução concentrada de até 40%, garantindo uma ampla aplicabilidade em diversas áreas de pesquisa e desenvolvimento.
Exemplos de Aplicação
Potencial Zeta de Tintas para Impressora
Medição do potencial zeta de líquidos de tinta, como a tinta preta, para avaliar a estabilidade e a qualidade da dispersão.
Tamanho de Partículas de Tiamina (Vitamina B1) e Látex 10360 nm
Análise da distribuição do tamanho de partículas em amostras mistas.
Medição com Célula de Superfície Plana
Exemplos incluem o potencial zeta de superfícies de vidro carregadas negativamente e a neutralização da carga com o CTAB carregado positivamente.
Potencial zeta da superfície de vidro carregada negativamente (VÁZIO).
Potencial zeta = -58,4 mV (solução de NaCl 1 mM)
Superfície de vidro carregada negativamente sendo neutralizada por CTAB carregado positivamente.
Potencial zeta = +1,3 mV (solução de NaCl 1 mM contendo 1×10⁻⁵ mol/L de CTAB)
Status carregado positivamente com o excesso de CTAB adsorvido na superfície de vidro.
Potencial zeta = +35,5 mV (solução de NaCl 1 mM contendo 1×10⁻⁴ mol/L de CTAB)
Exemplos de Medição com Célula Descartável de Microvolume
Potencial Zeta e Eletro-Osmose de Partículas de Látex de Poliestireno em 100 mM NaCl: Análise detalhada do comportamento eletroforético e do potencial zeta em soluções salinas.
Peso Molecular de BSA (a 4℃): Determinação do peso molecular de proteínas, como o BSA, em diferentes condições de temperatura.
Molecular weight of F40（25℃）: Determinação do peso molecular de proteínas, como o F40, em diferentes condições de temperatura.
Ponto de Fusão (MP) de Proteínas usando Função de Gradiente de Temperatura
Análise do ponto de fusão de proteínas e derivados de celulose.
Potencial Zeta Superficial de Materiais Diversos
Lentes de Contato: Avaliação do potencial zeta na superfície de lentes de contato para garantir a biocompatibilidade.
Cabelo Humano: Medição do potencial zeta na superfície do cabelo humano, auxiliando no desenvolvimento de produtos capilares.
Opções de Células para Medição de Potencial Zeta e Tamanho de Partículas
Unidade de Célula de Superfície Plana para Potencial Zeta / Unidade de Célula de Superfície Plana Pequena para Potencial Zeta
A unidade de célula para medição do potencial zeta em superfícies planas e filmes é ideal para medições em condições de alta concentração de sal. Essas células são fáceis de montar e possuem um design sem parafusos, o que facilita o processo de montagem. Além disso, oferecem uma variedade de revestimentos simples que os usuários podem aplicar por conta própria. Essas células também são adequadas para amostras muito pequenas, com tamanho de 10×10 mm.
Unidade de Célula Descartável de Micro Volume para Potencial Zeta
Essa unidade de célula foi projetada para a medição do potencial zeta com pequenas quantidades de amostras, a partir de 130 μL. É uma opção eficiente para análises precisas com amostras limitadas.
Unidade de Célula para Alta Concentração de Potencial Zeta
Esta célula é destinada à medição do potencial zeta em suspensões concentradas. É ideal para amostras com alta concentração, oferecendo resultados precisos mesmo em condições desafiadoras.
Unidade de Célula de Baixa Permissividade para Potencial Zeta
Destinada à medição do potencial zeta em solventes não polares, essa célula é adequada para solventes com constante dielétrica inferior a 10, permitindo medições precisas em ambientes de baixa permissividade.
Unidade de Célula de Ultra Micro Volume para Medição de Tamanho de Partículas
Projetada para a medição de tamanho de partículas com pequenas quantidades de amostras, a partir de 3 μL. Essa célula é ideal para análises onde a quantidade de amostra disponível é extremamente limitada.
Titrador de pH (ELSZ-PT)
Com o titrador de pH, é possível medir automaticamente as alterações no tamanho e no potencial zeta das partículas em função do pH ou da concentração de um aditivo. Essa ferramenta oferece um controle preciso das condições de análise, facilitando estudos detalhados sobre a influência do pH e de aditivos na estabilidade das partículas.
