Methoden zur Evaluation von Zytotoxizit¨at und Struktur ... - OPUS

36 3. Theoretische Grundlagen
Diffuse
Schicht
Helmholtz-
Schicht
Gouy-Ebene
Scher-Ebene
Bulk-
Lösung
Stern-Ebene
+
Partikeloberfläche
+
-
+
-
-
+
-
+ - + +
-
+ - + + -
-
++ +
+
-
+
- -
+
- -
- +
- - --
-
+ - + -
+ + +
+
+
-
+ +
-
- - - -
-
++ +++
+
+ +
+
+ +
+
+
+++
+ +
+ +
+
+
+
-
+
+
1/κ: Debye-Länge,
Dicke der Doppelschicht
ς: Zeta-Potenzial Potenzial
Stern-Ebene: Abgrenzung zur
diffusen Schicht
Gouy-Ebene: Definiert 1/κ ς
1/κ
Abstand von der
Partikeloberfläche
Abbildung 3.3: Modell der elektrischen Doppelschicht, modifiziert nach [88].
Mit der Ionenstärke I = 1 � 2 z 2 i ci ist folglich die reziproke Debye-Länge κ direkt proportional
zu √ I. Die Eigenschaften und die Dicke der elektrischen Doppelschicht
sind von großer Bedeutung, denn die Überlappung ihrer diffusen Schichten bestim-
men die Interaktionen zwischen geladenen Partikeln. Leider ist es nicht möglich das
Stern-Potenzial direkt zu messen, so dass das Zeta-Potenzial, welches experimentell
bestimmt werden kann, häufig als Maß für das Oberflächenpotenzial verwendet wird.
3.2.2.2 Elektrophoretische Mobilität
Die elektrophoretische Mobilität µ der geladenen kolloidalen Partikel, d. h. die Parti-
kelgeschwindigkeit pro angelegter elektrischer Feldstärke, ist proportional zum Zeta-
Potenzial ζ des Partikels. Außerdem wird die Mobilität noch von einer Reihe weiterer
Faktoren wie der Oberflächenladungsdichte, des pH-Wertes, der Elektrolytkonzentra-
tion (Ionenstärke), der Dielektrizitätskonstante des Mediums und seiner Viskosität, der
Temperatur und der Partikelgeometrie und -größe beeinflusst [234]. Dadurch trägt die
Dicke der Doppelschicht auch zur Mobilität kolloidaler Partikel bei. Die einfachste ma-
thematische Beschreibung der elektrophoretischen Mobilität kolloidaler Partikel stellt
die Theorie von Smoluchowski dar [275]:
µ = εrε0
ζ (3.3)
η