Wirkstoff-Substrat- Charakterisierung und Protein-Lokalisierung ...

2 Theoretische Grundlagen
Das Zeta-Potential wird in mV angegeben und beschreibt die elektrische Poten-
tialdifferenz an der Grenzfläche zwischen fester und flüssiger Phase. Beide Seiten
dieser Grenzschicht sind mit Ladungen entgegengesetzter Vorzeichen geladen. Je
nach Zusammensetzung der Partikel können die Ladungen durch Dissoziation von
zum Beispiel Amino- oder Carboxyl-Gruppen auf der Partikeloberfläche oder durch
spezifische Adsorption von Ionen entstehen.
In Abb. 6 ist gezeigt, wie die Anreicherung von fixierten Ladungen an der Partikel-
oberfläche (innere Helmholtz-Schicht) zur Ausbildung einer elektrochemischen Dop-
pelschicht mit Ionen entgegengesetzter Ladung (die so genannte äußere Helmholtz-
Schicht) führt. (40)
Häufig besteht die innere Helmholtz-Schicht aus negativ geladenen und dehydrati-
sierten Ionen wie zum Beispiel Chlorid. Die Ionen der äußeren Helmholtz-Schicht
sind ebenfalls fixiert, liegen jedoch hydratisiert vor. Die Bindung erfolgt über elek-
trostatische Anziehung, sowie über van der Waals-Kräfte. (40) Auf Grund des größe-
ren Abstands der zweiten Helmholtz-Schicht zur Partikeloberfläche sind die van der
Waals-Wechselwirkungen weniger stark ausgeprägt. Innere und äußere Helmholtz-
Schicht werden als Stern-Schicht oder Sternsche Doppelschicht bezeichnet (siehe
Abb. 7). Wegen der Hydrathülle haben die positiven adsorbierten Ionen einen größe-
ren Platzbedarf und die negative Ladung der ersten Helmholtz-Schicht kann somit
nicht vollständig kompensiert werden. Die restliche negative Ladung des Partikels
und die der inneren Helmholtz-Schicht wird durch eine diffuse Schicht an Gegenionen
-
-
+
+
+
+
+
+
+
+ - - - - - + -
-
- -
- +
-
-
-
-
-
-
-- NP -
-
-
-
-
- -
- +
- + - - - - - +
+
+
+
+
-
+
+
+
+
+
+
+
+
-
+
+
+
+
+
+
+
-
+
+
-
22
Abb. 6: Schematische Darstellung der Io-
nenverteilung um einen Nanopartikel (NP).
In der ersten Schicht (innere Helmholtz-
Schicht) um den Partikel sind negative
dehydratisierte Ionen fest auf der Ober-
fläche adsorbiert. Die zweite Schicht (äu-
ßere Helmholtz-Schicht) aus positiv gelade-
nen hydratisierten Ionen ist ebenfalls fest
adsorbiert. Die Konzentration an Gegen-
ionen nimmt in der diffusen Schicht mit
größer werdendem Abstand von der Partikel-
oberfläche schnell ab.