La dispersión de luz electroforética (ELS, del inglés “Electrophoretic Light Scattering”) es una técnica que se utiliza para medir la movilidad electroforética y el potencial zeta de partículas en dispersión o moléculas en solución.
El término proviene de la electroforesis (movimiento de una partícula cargada en relación con su medio de suspensión a causa de un campo eléctrico aplicado) y de que se mide el cambio de frecuencia de la luz dispersa de las partículas en movimiento.
Principios de la dispersión de luz electroforética
En un experimento de dispersión de luz electroforética (ELS, del inglés “Electrophoretic Light Scattering”), lo que se mide en realidad es la movilidad de la partícula, y esto se puede convertir en potencial zeta cuando se conocen algunos parámetros físicos de la muestra, en concreto, la constante dieléctrica y la viscosidad del medio de dispersión y la función de la ley de Henry (F[Ka]).
La función de la ley de Henry es la proporción del radio de partículas con respecto al espesor eléctrico de doble capa y, a menudo, es cercano a 1,0 para un sistema no polar (aproximación de Hückel) o a 1,5 para sistemas polares (aproximación de Smoluchowski).
Esta conversión a potencial zeta permite mejorar la comparación de materiales en diferentes condiciones experimentales, mientras que la movilidad de partículas se puede utilizar cuando los factores de conversión no están bien definidos.
¿Cómo se mide la movilidad electroforética con el Zetasizer?
En términos prácticos, se introduce una dispersión en una celda que contiene dos electrodos. Se aplica un campo eléctrico a los electrodos y las partículas o moléculas que tienen una carga neta, o más estrictamente un potencial zeta neto, migrarán hacia el electrodo de carga opuesta a una velocidad proporcional a la carga.
La movilidad y la dirección de las partículas (por lo tanto, el signo eléctrico) se determinan mediante la dispersión de luz de análisis de fases (PALS, del inglés “Phase Analysis Light Scattering”).
La PALS analiza la diferencia de fase que resulta del cambio de frecuencia (Doppler) de la luz dispersada proveniente de la muestra en comparación con un haz de referencia modulado y coherente entre sí que elude la muestra. La combinación de estos dos haces produce una señal modulada con una frecuencia mucho menor que la fuente de luz debido a la interferencia constructiva y destructiva. Esta frecuencia de “latido” es igual a la diferencia de frecuencia entre los haces dispersos y de referencia, y se utiliza para determinar la movilidad de las partículas. La PALS nos permite ser más sensibles a cambios de frecuencia más pequeños (para muestras de movilidad más baja) y determina directamente el signo de la carga sobre las partículas.
Consideraciones prácticas en el uso de ELS
Hay muchas cosas que se deben tener en cuenta cuando se realiza una medición de la dispersión de luz electroforética (ELS, del inglés “Electrophoretic Light Scattering”). En Malvern Panalytical, tenemos en cuenta todos estos factores para que pueda obtener las mediciones más precisas y exactas de la movilidad y del potencial zeta.
Estos incluyen los siguientes:
- Celdas de potencial zeta desechables (DTS1070) para minimizar la posible contaminación cruzada de las muestras
- Análisis único de M3-PALS para producir distribuciones significativas, precisas y de potencial zeta, a la vez que se anulan los efectos de la electroósmosis.
- Modo de determinación de corriente constante para muestras de conductividad más altas con el fin de reducir los efectos de la detección de carga y mantener una fuerza de campo constante
- Evaluación integral de la calidad de los datos de Zeta dentro del software para garantizar que obtenga los mejores resultados posibles
- Una amplia gama de tipos de celdas Zeta disponibles para muestras más complejas y desafiantes
Aplicaciones de la dispersión de luz electroforética
Las mediciones de dispersión de luz electroforética (ELS, del inglés “Electrophoretic Light Scattering”) se pueden aplicar a una amplia gama de áreas que abarcan diversos dominios científicos e industriales.
Con el uso de los principios de dispersión de luz y electroforesis, la ELS permite caracterizar de manera precisa las partículas y moléculas en una solución.
A continuación, se presentan algunas aplicaciones clave en las que la tecnología de ELS desempeña un papel fundamental.
Caracterización de nanopartículas
Using zeta potential to assess protein adsorption to surfactant coated latex
La dispersión de luz electroforética (ELS, del inglés “Electrophoretic Light Scattering”) y la dispersión de luz dinámica se utilizan ampliamente para determinar el potencial zeta y el tamaño de nanopartículas.
Esto es crucial en varios campos, como la nanotecnología, la administración de fármacos y la ciencia de los materiales, en los que es fundamental comprender el comportamiento de las nanopartículas en la solución para optimizar su rendimiento.
Análisis de proteínas
Improving Protein Zeta Potential Measurements Utilizing A Novel Diffusion Barrier technique
En la bioquímica y la biofísica, los investigadores utilizan la dispersión de luz electroforética (ELS, del inglés “Electrophoretic Light Scattering”) para evaluar la estabilidad de las formulaciones de proteínas.
Esto se utiliza para ayudar en el desarrollo de fármacos y la fabricación de biofármacos.
Evaluación de la estabilidad de los coloides
La dispersión de luz electroforética (ELS, del inglés “Electrophoretic Light Scattering”) proporciona información valiosa sobre la estabilidad de las dispersiones coloidales a través de la medición del potencial zeta de las partículas.
Esta información es fundamental para industrias como las de pinturas y recubrimientos, cosméticos, y alimentos y bebidas, en las que mantener la estabilidad de los sistemas coloidales es esencial para la calidad y la vida útil de los productos.
Pinturas y recubrimientos
Análisis de alimentos y bebestibles
Caracterización de polímeros
La dispersión de luz electroforética (ELS, del inglés “Electrophoretic Light Scattering”) se emplea para determinar el potencial zeta de los polímeros en solución.
Esto es vital para comprender su estabilidad coloidal, que es fundamental en la ciencia e ingeniería de polímeros para el control de calidad, la optimización de las formulaciones y la comprensión del comportamiento de los polímeros en diferentes condiciones de procesamiento.
Monitoreo medioambiental
La dispersión de luz electroforética (ELS, del inglés “Electrophoretic Light Scattering”) tiene aplicaciones en las ciencias medioambientales para analizar los sistemas coloidales en aguas naturales, suelos y sedimentos.
Los investigadores utilizan la ELS para estudiar la movilidad y el comportamiento de los contaminantes coloidales, las nanopartículas y las biomoléculas, lo que contribuye al monitoreo medioambiental y la evaluación de riesgos.
Desarrollo de formulaciones farmacéuticas
La dispersión de luz electroforética (ELS, del inglés “Electrophoretic Light Scattering”) desempeña un papel clave en la investigación y el desarrollo farmacéuticos, ya que proporciona datos fundamentales sobre la estabilidad, la propensión a la agregación y la carga superficial de las formulaciones de fármacos.
Esto ayuda a las empresas farmacéuticas a optimizar los parámetros de las formulaciones y garantizar la seguridad y la eficacia de los fármacos.
Ciencias agrícolas y alimentarias
La dispersión de luz electroforética (ELS, del inglés “Electrophoretic Light Scattering”) se utiliza en las industrias agrícola y alimentaria para analizar la estabilidad y la calidad de emulsiones, suspensiones e ingredientes coloidales.
Mediante el monitoreo del tamaño y del potencial zeta de las partículas, la ELS ayuda a mejorar la estabilidad, la textura y los atributos sensoriales del producto.
Investigación biomédica
En la investigación biomédica, la dispersión de luz electroforética (ELS, del inglés “Electrophoretic Light Scattering”) se utiliza para estudiar macromoléculas biológicas, como el ADN, el ARN y virus.
Los investigadores emplean la ELS para estudiar las interacciones moleculares, los cambios conformacionales y los fenómenos de agregación, lo que facilita los avances en diagnósticos y tratamientos.
Nuestra instrumentación
Malvern Panalytical ofrece instrumentación líder que utiliza la dispersión de luz electroforética para la medición de la movilidad electroforética.
El Zetasizer proporciona una manera sencilla, rápida y exacta de medir el potencial zeta; utiliza una celda capilar desechable única para garantizar que no haya contaminación cruzada entre las muestras.
