雙向往復流動(dòng)電勢法測量微球顆粒的 zeta 電位
血液凈化在醫療行業(yè)的應用越來(lái)越廣泛,它的原理是將病人的血液引出體外,再通過(guò)一種血液凈化裝置,將病人血液中的有毒物質(zhì)去除,將凈化后的血液重新輸入病人體內,以達到治療疾病的目的。在血液凈化裝置中,通常采用特制的具有吸附特性的微球顆粒(通常直徑 1mm 左右)吸附血液中的有毒物質(zhì)。因此,微球顆粒的吸附性對于血液凈化的效果尤為重要。而微球顆粒與被吸附物質(zhì)的 Zeta 電位關(guān)系是影響吸附效果的重要的指標之一。準確的測量 Zeta 電位不僅能夠有效的幫助科研人員對所研制的微球性能進(jìn)行評價(jià),還有助于科研人員開(kāi)發(fā)新型高效微球顆粒。本文論述的一種微球顆粒的 Zeta 電位測量方法。
測量?jì)x器:
本次測量采用德國 Dataphysics(德飛)公司生產(chǎn)的固體 Zeta 電位測試儀 ZPA20(圖 1,圖 2),該儀器采用流動(dòng)電勢/電流的原理,具有自主研發(fā)技術(shù)——雙向往復流動(dòng),該技術(shù)使測量更準確,耗時(shí)更短。主要用于固體材料的 Zeta 電位,如:片狀固體材料,纖維,顆粒,粉末等等。
(圖1)Zeta電位測試儀ZPA20
(圖2)ZPA20 固體Zeta點(diǎn)位測試儀結構示意圖
(圖3)顆粒樣品專(zhuān)用測量單元
測量原理:
對于本次測量,當血液流經(jīng)凈化裝置時(shí),微球顆粒在血液環(huán)境中會(huì )產(chǎn)生表面電荷,即Zeta電位,當微球顆粒所帶電荷與血液中的致病物質(zhì)所帶電荷相反時(shí),微球顆粒就將致病物質(zhì)吸附至其表面,Zeta電位越大,吸附越強,血液凈化效果越好。
ZAP20 固體Zeta電位測試儀采用德國 dataphysics 公司Zhuan利技術(shù)的雙向往復流動(dòng)電勢(流動(dòng)電流)的原理。電解質(zhì)溶液沿固體樣品表面雙向往復流過(guò)。即可單向測量又可雙向測量。因此,能夠快速準確的測量流動(dòng)電位(勢)和當前施加的壓力等。
實(shí) 驗:
將裝填好微球顆粒的樣品單元固定在儀器上。采用70mg/L的氯化鉀溶液作為電解液,裝置于儀器的液體通道中,只需在專(zhuān)用的軟件上點(diǎn)擊“start” 按鍵,儀器將會(huì )自動(dòng)的推動(dòng)液體周期往復的流過(guò)裝有微球顆粒的樣品單元,在測量過(guò)程中,軟件會(huì )依次測量當前溶液的電導率、pH值、以及流動(dòng)電勢與儀器內部泵壓力的關(guān)系,最終計算得到微球表面的Zeta電位,測量結果見(jiàn)下圖5:
(圖5)測量結果軟件界面
按照同樣方法,重復2次平行實(shí)驗,得到Zeta電位結果如下圖6和圖7:
(圖6)第一次重復測量結果
(圖7)第二次重復測量結果
測量結果:
本實(shí)驗在PH為5.5的氯化鉀溶液中,測量三次的微球表面的Zeta電位分別為:10.38mV, 10.81mV, 10.68mV。對測量結果取平均值,最終得到在測量環(huán)境中,微球顆粒的Zeta電位在10.62mV左右。
結 論:
流動(dòng)電勢/電流的方法是一種準確、簡(jiǎn)單、高效的Zeta電位測量方法,適用于微球顆粒等固體材料的Zeta電位測量。德國Dataphysics (德飛)公司生產(chǎn)的Zeta電位測試儀ZPA20,采用雙向往復流動(dòng)電勢/電流的zhuan利技術(shù),具有重復性好,操作簡(jiǎn)單,自動(dòng)化強,測量速度快等特點(diǎn)。
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