目次
  1. 粒子径測定、ゼータ電位測定、分子量測定に1台で対応できるゼータサイザーシリーズ
  2. ゼータ電位測定をする上でよく起こる問題点
  3. ゼータサイザーシリーズでお客様の問題を解決できます
  4. ゼータサイザーシリーズはあらゆるニーズに対応可能
  5. 卓上型で初心者でも直感的に操作できるゼータサイザーシリーズの特徴
  6. 令和2年、ゼータサイザーはナノシリーズからアドバンスシリーズへ

粒子径測定、ゼータ電位測定、分子量測定に1台で対応できるゼータサイザーシリーズ

ゼータサイザーシリーズは、粒子径測定、ゼータ電位測定、分子量測定に1台で対応できるナノ粒子・高分子向けの分析装置です。一部のゼータサイザーシリーズではMADLS機能を利用することができます。MADLSでは3角度で測定を行うことから、高分解能で粒子を測定することができるようになりました。これにより、これまで計測できなかったものが計測できるなど、測定の幅が広がります。
 
グローバルスタンダードのゼータサイザーシリーズは3種類
*日本地区での取り扱いについては、現在準備中の段階です。
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マルバーン・パナリティカルの粒子径・ゼータ電位・分子量測定装置
ゼータサイザーナノシリーズ(左)と後継機種ゼータサイザーアドバンスシリーズ(右)


ナノ粒子の粒子径測定・ゼータ電位測定をする上でよく起こる問題点

装置ご検討中のお客様より、ナノ粒子の粒子径測定やゼータ電位測定をする上での以下のような問題点をよく伺います。

  1. 塩濃度が高いと正確にゼータ電位が測定できない

  2. 測定したい粒子が性能限界に近い粒子サイズ

  3. 得られた結果が確からしいものかわからない

  4. 分解能に限界がある

  5. サンプルの変化が早く、測定がついていかない

  6. 粒子濃度がわからない


ゼータサイザーシリーズでお客様の問題を解決できることがあります

  1. 塩濃度が高いと正確にゼータ電位が測定できない
    ゼータサイザーシリーズは測定電圧を塩濃度に合わせて、自動で変えることができます。

  2. 測定したい粒子が性能限界に近い粒子サイズ
    3uLのセルを使用することで、大きな粒子が沈降することなく定位置にとどまるため、測定再現性が向上しました。

  3. 得られた結果が確からしいものかわからない
    ソフトウェアで、測定の裏側を見ることができるので、どのような状態で取られたデータであるか推測することができます。結果に紐づいた様々なデータがあるため、結果の確からしさを裏付けすることができます。また、測定の問題点をアドバイスしてくれます。アドバイスに従うと、測定や結果が向上することがあります。

  4. 分解能に限界がある
    MADLSの機能を使用すると、粒子のサイズが2倍からでも見られるようになりました。粒子の差を複数面(前方/側方/後方)からみることによって差を読み取り易くなりました。

    zetasizer Graph.png

  5. サンプルの変化が早く、測定がついていかない
    測定時間が早くなったため、粒子の変化をとらえやすくなりました。
     
  6. 粒子濃度がわからない
    ゼータサイザーアドバンスシリーズでできるようになりました。粒子のサイズやサンプル(単一な粒子)に制限があるものの、測定できるようになりました。 


詳細を知りたい方は、ぜひお気軽にお問合せください。

ゼータサイザーシリーズはあらゆるニーズに対応できます

一例ではありますが、以下、測定事例をご紹介します。

  • コロイダルシリカ
    コロイダルシリカの粒子径は必須の要件です。ゼータサイザーLabブルーラベルを使うと、粒子径を容易に、高い再現性で測定できます。
     
  • 二酸化チタン
    二酸化チタンは、多様な用途に利用されています。塗料やインクに使用した場合,凝集体を形成すると製品の性能を低下させます。

  •   酸化チタン
    自動滴定装置 MPT-3とともにゼータサイザーProブルーラベルを使用し、TiO 2の安定性に対する塩濃度の影響を特徴付け、最も安定したpH領域が特定できます。
     
  • セラミックス
    セラミックスの長所は、その粒子径に関連しています。ゼータサイザーUltraブルーラベルは、粒子径を最適に測定できます。Al2O3サンプルは、さまざまな粒子径で構成されることがありますが、MADLSを使うと容易に特定できます。この0.1% w/vサンプルの場合、1角度のDLS測定では 2つの粒子径の粒子群を区別することはできません。

  • タンパク質
    タンパク質研究者の場合、サンプル量が少ないため、DLSでの測定が困難なことがあります。ゼータサイザーLabレッドラベルにはキャピラリーセルが付属するため、問題を容易に克服して、サンプルが品質要件に対応しているか、ならびに生産および精製プロセスが最適化されているかを確認できます。

  • カーボンドット(Cドット)
    光ルミネセンスCドットは、量子ドットに代わる安全な材料と考えられています。DLSによる蛍光サンプル測定は、蛍光色素分子から光子が放出されるため、とても困難です。ゼータサイザーProレッドラベルで,バンドパスフィルターを利用すると、蛍光の干渉を除去して高い精度と信頼性でデータが得られます。

  • アデノ随伴ウイルス(AAV)
    ウイルス濃度のモニタリングは、開発および生産の最適化に重要です。ゼータサイザーUltraレッドラベルの多角度 DLS(MADLS)に基づく粒子濃度測定を利用すると、ウイルスの粒度分布とタイター(力価)を数分以内に測定できます。

卓上型で初心者でも直感的に操作できるゼータサイザーシリーズの特徴

ゼータサイザーのラボ用システムである、ゼータサイザーアドバンスシリーズは、初心者でも直感的に操作でき解析もしやすいソフトウエア、洗浄の手間を減らすディスポーザブルの各種測定セル、pH滴定を装置と連動して自動で行う自動滴定装置 MPT-3など、使いやすい機能やオプションが用意されている粒子径・ゼータ電位測定装置です。

ナノサイズの粒子径の測定は動的光散乱法で測定します

ゼータサイザーシリーズの粒子径測定は動的光散乱法(Dynamic Light Scattering : DLS)という原理を用いています。

詳細は原理のご紹介ページにありますが、動的光散乱法(DLS)とは、液中にある粒子にレーザー光を照射し、粒子のブラウン運動で発生する散乱光の揺らぎを計測することで、粒子径を分析します。ブラウン運動は溶媒分子の熱運動によって起こり、その速度は液中の粒子径(ストークス径)に比例するため、ストークス・アインシュタインの式から粒子径にすることが出来ます。

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動的光散乱法で使用されるストークス・アインシュタインの式

DH:      流体力学的直径
D:       拡散係数
k:         ボルツマン定数
T:        温度(K)
η:       粘度


この動的光散乱法(DLS)は、古くはPCSや光子相関法とも呼ばれISO13321/JIS Z 8826などにも展開されてきましたが、現在ではISO 22412/JIS Z 8828に改訂されDLS/動的光散乱法で統一されています。

・ナノ粒子の分散安定性の指標、ゼータ電位は電気泳動光散乱法で測定します

ナノ粒子が液中に存在するとき、粒子の状態と存在している溶媒の環境によってすぐに凝集してしまったり、あるいは長期間安定して分散状態が保持出来たりしますが、この時の分散安定性にはゼータ電位が寄与します。
このゼータ電位は同じ粒子であっても、溶媒側のpHやイオン強度などが変わっても変化してしまうため、求める環境でのゼータ電位の測定が必要になります。

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水溶液中での粒子のゼータ電位

ゼータサイザーアドバンスでゼータ電位を測定する際は、電気泳動光散乱法を用いて行います。これは液中の粒子を電気泳動させるとその移動速度がゼータ電位と比例関係にあることから、散乱光を使って移動する粒子の周波数変化から電気泳動移動度を計測し、ヘンリーの式を用いてゼータ電位を算出するものです。

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電気泳動移動度からゼータ電位を算出するヘンリーの式


UE:電気泳動移動度
ε:誘電率
Z:ゼータ電位
F(ka):ヘンリー定数
η:粘度

粒子を長時間電気泳動すると、電気浸透流が発生して見かけの電気泳動移動度に影響を与え正確なゼータ電位が検出できなくなります。これを回避する方法としてゼータサイザーでは従来より、M3法という技術を用いてきました。これは粒子の電気泳動による移動と電気浸透流の発生に時間差があることを利用し、電場を素早く切り替えることで、粒子のみを電気泳動させ、電気浸透流は発生しない状態でのゼータ電位測定と、電気浸透流が発生する状態でゼータ電位の分布をしっかりととらえる測定と組み合わせ、数値の正確性と分解能の両立を実現したものです。また、ゼータサイザーナノシリーズ以降では、M3法に加えて電気泳動移動度を光の位相差で検知し、微小な移動も確実にとらえるPALSを組み合わせたM3-PALS方式でのゼータ電位測定を採用しています。
 
M3-PALSを導入することで、有機溶媒や高塩濃度溶媒など電気泳動し難い溶媒中での正確なゼータ電位測定が可能です。

令和2年、ゼータサイザーはナノシリーズからアドバンスシリーズへ

ゼータサイザーアドバンスシリーズでは、前機種のゼータサイザーナノシリーズの機能を更に進化させ、より便利により安定した粒子径測定・ゼータ電位測定を可能にしています。


ゼータサイザーアドバンスの機能・特徴の詳細については、ゼータサイザーアドバンスのご紹介ページをご覧ください。

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