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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 5 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. 5
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
Seite 1: PMX 100 Serie ZetaView® Nanopartik

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