L'électrophorèse laser Doppler (ELS) est une technique utilisée pour mesurer la mobilité électrophorétique et le potentiel zêta des particules en dispersion, ou des molécules en solution.
Le terme provient de l'électrophorèse (mouvement d'une particule chargée par rapport à son milieu de suspension en raison d'un champ électrique appliqué) et du fait que le décalage de fréquence de la lumière diffusée par les particules mobiles est mesuré.
Principes de l'électrophorèse laser Doppler
Dans une expérience ELS, c'est en fait la mobilité de la particule qui est mesurée et celle-ci peut être convertie en potentiel zêta lorsque certains paramètres physiques de l'échantillon sont connus, à savoir la constante diélectrique et la viscosité du milieu de dispersion et la fonction de Henry (F(Κa)).
La fonction de Henry est le rapport entre le rayon de particule et l'épaisseur électrique de la double couche. Elle est souvent proche de 1,0 pour un système non polaire (approximation de Hückel) ou de 1,5 pour les systèmes polaires (approximation de Smoluchowski).
Cette conversion en potentiel zêta permet d'améliorer la comparaison entre matériaux dans différentes conditions expérimentales, tandis que la mobilité des particules peut être utilisée lorsque les facteurs de conversion ne sont pas bien définis.
Comment la mobilité électrophorétique est-elle mesurée avec le Zetasizer ?
En pratique, une dispersion est introduite dans une cellule contenant deux électrodes. Un champ électrique est appliqué aux bornes des électrodes, et les particules ou molécules ayant une charge électrique, ou de façon plus stricte un potentiel zêta, vont alors migrer vers l'électrode chargée de façon opposée à une certaine vitesse, proportionnelle à leur charge.
La mobilité et la direction des particules (d'où le signe électrique) sont déterminées à l'aide de la diffusion de lumière par analyse de phase (PALS).
La PALS analyse la différence de phase résultant du décalage de fréquence (Doppler) de la lumière diffusée par l'échantillon par rapport à un faisceau de référence modulé mutuellement cohérent qui contourne l'échantillon. La combinaison de ces deux faisceaux produit un signal modulé avec une fréquence beaucoup plus petite que la source lumineuse en raison d'interférences constructives et destructives. Cette fréquence de « battement » est égale à la différence de fréquence entre les faisceaux diffusés et de référence. Elle est utilisée pour déterminer la mobilité des particules. La PALS nous permet d'être plus sensibles aux petits décalage de fréquence (pour les échantillons à faible mobilité) et de déterminer directement le signe de la charge sur les particules.
Considérations pratiques lors de l'utilisation de l'ELS
Il faut prendre en compte un certain nombre de facteurs lors de la réalisation d'une mesure ELS. Chez Malvern Panalytical, nous prenons en compte tous ces facteurs afin que vous puissiez obtenir les mesures de mobilité et de potentiel zêta les plus exactes et précises.
Il s'agit en particulier :
- Cellules de potentiel zêta jetables (DTS1070) pour minimiser le risque de contamination croisée de vos échantillons
- Analyse M3-PALS unique pour produire des distributions de potentiel zêta pertinentes et précises tout en annulant les effets de l'électro-osmose.
- Mode de mesure de courant constant pour les échantillons à conductivité plus élevée afin de réduire les effets liés à l'analyse de charge et de maintenir une intensité de champ constante
- Évaluation complète de la qualité des données zêta à partir du logiciel pour vous assurer d'obtenir les meilleurs résultats possibles
- Une large gamme de types de cellules zêta disponibles pour les échantillons plus complexes et difficiles
Applications de l'électrophorèse laser Doppler
Les mesures de l'électrophorèse laser Doppler (ELS) peuvent être appliquées à un large éventail de domaines d'application couvrant plusieurs domaines scientifiques et industriels.
En suivant les principes de diffusion de la lumière et d'électrophorèse, l'ELS permet une caractérisation précise des particules et des molécules en solution.
Vous trouverez ci-dessous quelques applications clés dans lesquelles la technologie ELS joue un rôle essentiel.
Caractérisation des nanoparticules
Using zeta potential to assess protein adsorption to surfactant coated latex
L'ELS et la diffusion dynamique de la lumière sont largement utilisées pour déterminer le potentiel zêta et la taille des nanoparticules.
Cela est essentiel dans divers domaines tels que la nanotechnologie, l'administration de médicaments et la science des matériaux, où la compréhension du comportement des nanoparticules dans la solution est essentielle pour optimiser leur performance.
Analyse des protéines
Improving Protein Zeta Potential Measurements Utilizing A Novel Diffusion Barrier technique
En biochimie et en biophysique, les chercheurs utilisent l'ELS pour évaluer la stabilité des formulations protéiques.
Elle est utilisée pour faciliter le développement de médicaments et la fabrication de produits biopharmaceutiques.
Évaluation de la stabilité colloïdale
L'ELS fournit des informations précieuses sur la stabilité des dispersions colloïdales en mesurant le potentiel zêta des particules.
Ces informations sont essentielles pour les industries telles que la peinture et les revêtements, les cosmétiques, l'alimentaire, où le maintien de la stabilité des systèmes colloïdaux est essentiel pour la qualité et la durée de conservation des produits.
Peintures et revêtements
Analyse des aliments et des boissons
Caractérisation de polymères
L'ELS est utilisée pour déterminer le potentiel zêta des polymères en solution.
C'est un élément crucial pour comprendre leur stabilité colloïdale, qui est essentielle dans la science et l'ingénierie des polymères pour le contrôle de la qualité, l'optimisation de la formulation et la compréhension du comportement des polymères dans différentes conditions de traitement.
Surveillance environnementale
L'ELS trouve des applications en sciences environnementales pour l'analyse des systèmes colloïdaux dans les eaux naturelles, les sols et les sédiments.
Les chercheurs utilisent l'ELS pour étudier la mobilité et le comportement des polluants colloïdaux, des nanoparticules et des biomolécules, ce qui facilite la surveillance environnementale et l'évaluation des risques.
Développement de formulations pharmaceutiques
L'ELS joue un rôle clé dans la recherche et le développement pharmaceutiques en fournissant des données critiques sur la stabilité, la propension à l'agrégation et la charge de surface des formulations de médicaments.
Cela aide les sociétés pharmaceutiques à optimiser les paramètres de formulation et à assurer la sécurité et l'efficacité des produits médicamenteux.
Sciences agricoles et alimentaires
L'ELS est utilisée dans les secteurs de l'agriculture et de l'alimentaire pour analyser la stabilité et la qualité des émulsions, des suspensions et des ingrédients colloïdaux.
En surveillant la taille des particules et le potentiel zêta, l'ELS contribue à améliorer la stabilité, la texture et les attributs sensoriels du produit.
Recherche biomédicale
Dans la recherche biomédicale, l'ELS est utilisée pour étudier les macromolécules biologiques, telles que l'ADN, l'ARN et les virus.
Les chercheurs utilisent l'ELS pour étudier les interactions moléculaires, les changements conformationnels et les phénomènes d'agrégation, facilitant ainsi les avancées en matière de diagnostic et de traitements.
Nos instruments
Malvern Panalytical propose une instrumentation de pointe utilisant l'électrophorèse laser Doppler pour mesurer la mobilité électrophorétique.
Le Zetasizer offre un moyen simple, rapide et précis de mesurer le potentiel zêta et utilise une cellule capillaire jetable unique pour garantir qu'il n'y ait aucune contamination croisée entre les échantillons.
