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PMX 100 Serie
ZetaView®
Nanopartikel Tracking-Analysator für
Zetapotential & Diffusions-Teilchengröße,
Konzentration

ZetaView® PMX 100
Elektrophorese Zetapotential und
Brown‘sche Diffusionsgröße
Mit dem ZetaView® Partikel Tracking sind die klassische
Mikroelektrophorese und die Brown‘sche Diffusion in die
moderne Partikelmesstechnik gerückt. Beide Methoden sind
als 90° Streulicht-Mikroskopie aufgebaut, wobei Laser und
Mikroskop integrale Bestandteile sind. Die auf ersten
Prinzipien beruhenden Partikelanalysen sind absolut und
erfreuen sich einer nutzerfreundlichen Bedienung. Zusätzlich
erhält man bei jeder Analyse die Partikelkonzentration, und
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zwar ab 10 Partikeln/ml aufwärts. Autojustage und
Autofokus machen das „Seeing is believing“ – Prinzip für die
Nanopartikel Charakteriserung erst richtig attraktiv.
Zetapotential- und Größenhistogramme setzen sich aus der
Analyse von tausenden einzelner Partikel zusammen.
Anwendungen - gibt es in den Bereichen: Proteine, Mikrovesikel,
Exosomen, Coating, Emulsionen, Füllstoffe, Lebensmittel &
Getränke, Keramik, Kolloide, Pigmente, Polymere, Schleif- und
Poliermittel, Silika, Tinten, CNT Kohlenstoff-Nanoröhrchen,
Ultrafine Bubbles, neue Materialien generell, Gold und Silbersole,
u.v.a. mehr.
Die Besonderheiten des ZetaView®
Partikel Tracking
Automation - Nach einem „AutoAlignment“ bleibt das
ZetaView ® für Tage hinaus justiert, eine Voraussetzung für
zügiges Experimentieren. Drei Messmodi stehen zur
Verfügung: Größenverteilung, Zetapotentialverteilung und
Zählung. Wenn gewünscht, auch über 11 Positionen der Zelle
gemittelt. Damit vermeidet man bei niedrigen Konzentrationen
die Mehrfachzählung derselben Partikel.
Passive Stabilität - Das ZetaView® bedarf keiner
besonderen schwingungsarmen Unterlage. Nach einem
Zellwechsel bleibt das Partikelbild scharf. Eine unsymmetrische
Beschichtung der in Beobachtungsrichtung
befindlichen Zellwände zum Beispiel durch Sedimentation
kommt wegen der vertikalen Orientierung des Zellkanals nicht
vor (Abb. 1).
nano - Eindrücke - Im Streulicht gibt es keine
Beugungsbegrenzung. Kleinste Partikel können sichtbar
gemacht werden. Voraussetzung dafür ist wie bei der
Beobachtung von Sternen eine streulichtarme Umgebung
und ein starkes Eigenleuchten. Das Leuchten besorgt der
Laser. Partikel Tracking macht es möglich „nanobubbles“
bzw. „ultrafine bubbles“, die lange unentdeckt blieben, zu
analysieren.
Theorie - Mit Hilfe der Smoluchowski bzw. Henry – Formel
wird aus der gemessenen elektrophoretischen Beweglichkeit
der Partikel das Zetapotential berechnet. Aus der direkten
Beobachtung der Brown‘schen Bewegung der Partikel wird
die Diffusionskonstante vieler einzelner Partikel bestimmt
und mit Hilfe der Stokes-Einstein Beziehung in hydrodynamische
Partikelgröße umgerechnet. Die Partikelkonzentration
ergibt sich aus der beobachteten Zahl und
dem Streulichtvolumen.
Messbereich - Abhängig von Probe und Geräteausstattung
mit Laser und Kamera ist das direkte Tracking ab 10 nm
aufwärts möglich. Solange die Probe nicht sedimentiert, liegt
die obere Messgrenze für die Elektrophorese bei 50 μm. Die
Diffusionsgröße ist nach oben hin auf 3 μm begrenzt.
Konzentration und Partikelzählung - Minimal sind 10
10 —3
Partikel / ml erforderlich. Maximal können es 10 cm oder
1000 ppm v/v (200 nm PS Latex) sein.
Genauigkeit und Präzision des Partikel Tracking - Die
Angaben in den technischen Daten beziehen sich jeweils
auf eng verteilte Standards und eine minimale Menge von
Partikeln im Streuvolumen. Alle aufgeführten technischen
Daten gelten unter der Voraussetzung der korrekten
optischen Einstellungen.
Die Partikel Tracking Methode
90° Laser-Streulicht-Optik - Ein schmaler Laserstrahl leuchtet
die Partikel im Fokus des Mikroskopobjektivs an (Abb. 1). Je nach
Größe und optischen Konstanten streuen die illuminierten
Teilchen mehr oder weniger Licht über das Objektiv in die
Bildebene der Videokamera. Die Streustärke im Kontrast zum
Hintergrund macht die Detektierbarkeit eines Teilchens aus.
Abb. 1: 90° Laser Streulicht Partikel Tracking Mikroskop:
Anordnung mit Zellkanal, Videokamera, „Zeta Focus“, Auto-
Justage und Software zur Auswertung der Größen- und
Zetapotentialhistogramme, sowie der Partikelkonzentration.
Kein Wechsel der Mikroskopoptik erforderlich.
Unterhalb des Partikelbildes in Abb. 1 ist die Elektrophoreseanordnung
aus Sicht der Kamera angedeutet. Das
elektrische Feld wird an den beiden Hilfselektroden
abgegriffen. Elektrisches Feld, Temperatur und Leitfähigkeit
werden ständig mit gemessen. Nachjustierung und
Reinigung sind selten vonnöten. Durch eine Messroutine wird
geprüft, ob die optische Einstellung alle Partikel für die Zählung
und die Größenbestimmung erfasst.
Abb. 2: ZetaView®
Partikel Tracking
Analysator mit den
Anschlüssen für eine
Spritze und dem Probenauslass.
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Elektrophorese Zetapotential mit Partikel Tracking
Geschwindigkeitsprofil mit Zetapotentialverteilung
- mehrfache Aussage - Das Partikelgeschwindigkeitsprofil
(Elektroosmose und Elektrophorese kombiniert)
liefert das Zetapotential „ZP“ an den stationären Schichten
(„ z-layer“
in Abb.3). Zusätzlich erhält man aus der
Krümmung des Profils eine Aussage über die
Wandbelegung. Da beim ZetaView® eine eventuelle
„Beschichtung“ durch die Probe immer symmetrisch
vorkommt, übt sie keinen Einfluss auf das Zetapotentialergebnis
aus. In Abb. 3 wird dies deutlich.
Das Beispiel der Liposomen- und Polystyrolteilchen in
Abb. 3 macht dies deutlich. Der Ladungszustand der
Zellwände wird aus der Krümmung des Profils abgelesen.
Grün: Al2O 3 mit +50 mV Zetapotential. Die Wände werden
durch die Probe kationisch belegt. Rot: Anionisches
Polystyrol mit -25 mV Zetapotential. Die Wände sind
elektrostatisch neutral. Blau: Probe Polystyrol mit -40 mV.
Die Wände sind wie bei Glas üblich anionisch geladen. Gut
zu wissen, was in der Zelle vor sich geht. Die Profile werden
automatisch gefahren.
Abb. 3: Elektrokinetische Profile: Links: Die Krümmung der Geschwindigkeits-Profile von anionischen und kationischen
Liposomen sind identisch. Fazit: Die Wandbelegungen von Wand 0 und 1 sind identisch.
Rechts: Ganz anders im Beispiel mit pH-abhängigem Polystyrol und Al2O 3.
Die verschiedenen Vorzeichen der Profile weisen auf die
Polarität der Wandbelegung hin, die unterschiedliche Krümmung auf das Zetapotential der Wände.
Nanopartikel Größe & Zetapotential
Seeing is believing … - Sieht man nicht in die Probe
hinein, wie bei den meisten Messverfahren üblich, bleibt
ein Gefühl der Unsicherheit zurück. Nicht so bei der
Partikelcharakterisierung mit dem ZetaView®. Beispiel
60 nm Gold. Eine Verdünnung in destilliertem Wasser
lässt die 60 nm Partikel agglomerieren. So sieht man es
im Video und in der gemessenen Partikelgrößenverteilung.
In 2 mM KCl sind viel weniger Agglomerate zu
beobachten. (Abb. 4 links). Die Zetapotentialmessung
zeigt es auf (Abb.4 rechts).
Abb. 4: Partikel Tracking: Beispiel Größe und Zetapotential
Gold 60 nm: Größenverteilung (links) und Zetapotentialverteilung (rechts) in 2 mM Kcl Lösung (jeweils A) und in
destilliertem Wasser (jeweils B). Wenig Agglomerate (A) korreliert mit -30 mV Zetapotential, viel Agglomerate mit -14 mV (B).
ZetaView® … Sehen - analysieren … doppelte Sicherheit

ZetaView® PMX 100 : Technische Daten
Messprinzipien: Mikro-Elektrophorese Zetapotential, Diffusionsgröße, Zählung
Optische Auslegung:
Messzelle:
Spannung an Zelle:
Optisches System:
Messbereich Zetapotential:
Messbereich Partikelgröße:
pH-Bereich: 1 bis 13
Temperaturbereich:
Parameterauslesung:
Messgenauigkeit:
Laser Streulicht-Mikroskop mit Einzelpartikel-Bewegungsverfolgung
Autojustierung und Autofokus, Profilautomatik
Messkanal aus Quarzglas, Endzylinder aus Peek, Platin-Elektroden, Kalrez und
Silikondichtungen, spülbar mit Azeton und pH-Lösungen
– 24 V bis + 24 Volt, Ablesung des Feldes mit inneren Hilfselektroden
Mikroskopobjektiv x 10, Digitalkamera min 8 bit, 30 und 60 fps,
je nach Modell unterschiedliche Laser bzw. Kameras
- 200 bis + 200 mV, wahlweise -500 bis +500 mV
0,01 bis 50 μm
für Zetapotentialbestimmungen
0,01 bis 3 μm
für Größenbestimmungen
Obere und untere Grenzen sind probenabhängig unad abhängig von Laser und Kameraausstattung
10°C bis 55°C
Leitfähigkeitsbereich: 0 bis 4 mS/cm für Zetapotentialbestimmungen, für Größenbestimmungen unkritisch
Reproduzierbarkeit:
Temperatur, Leitfähigkeit, Drift, Feld an Ablese-Elektroden
± 4 mV für Zetapotential; ± 6 nm in Größe für 100 nm PS Latex
± 2 mV für Zetapotential; ± 2 nm für 100 nm PS Latex
Proben: wässrige Dispersionen, Proben in polaren Medien, minimal 1 mL
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Probenkonzentration: 10 - 10 Partikel/mL, maximal 1000 ppmv / 200 nm PS Latex
Test-Standards: Justiersuspension und Zetapotential-Referenzsuspension
Elektrischer Anschluss: 90 bis 240 V, 47 - 63 Hz, 30 VA
Laser-Sicherheitsklasse:
Äußere Abmessungen: 20 (B) x 25 (H) x 30 (T) cm
Gewicht: Gerät 9 kg, Notebook extra
Mess-Software:
Theorie:
Stoffparameter:
Datenmanagement:
Gerätesicherheit Klasse 1. Benutzter Laser innerhalb des Gehäuses ist Klasse 3b,
schaltet sich ab beim Zugang zur Zelle
Systemsteuerung, Autojustierung, Bewegungsverfolgung von Einzelpartikeln.
Zetapotential-Verteilungen, Größenverteilungen, Partikelkonzentration.
Profil- und Mittelungsfunktionen. Export- und Protokollfunktionen.
Konvertierung der elektrophoretischen Beweglichkeit in Zetapotential nach Smoluchowski.
Größenverteilung nach Umrechnung der gemessenen Diffusion gemäß Stokes Einstein in Größe.
Viskosität und Dielektrizitätskonstante werden aus Tabelle eingelesen, sonst keine Parameter erforderlich.
Videodateien, txt-Dateien, pdf-Berichte, Einzel- und Überlagerungsdarstellung
Modelle: Mod. PMX 100 mit einem roten Laser, Mod. PMX 101 mit einem blauen Laser. Beide Modelle sind
ausgestattet mit einer Raumtemperatur 8 bit-Kamera. Mod. 102: wie Mod.1, jedoch mit gekühlter
Kamera in einem Fluoreszenzfilter.
Particle Metrix GmbH
Am Latumer See 13
D-40668 Meerbusch
Tel.: +49(0)2150-705679-0
Fax: +49(0)2150-705679-28
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