圖1. 不同濃度下的醫用脂肪乳

高濃度樣品的Zeta電位測試一直是用戶的關注點，而如何闡釋測試結果也是困惑用戶的問題之一。顆粒體系的Zeta電位取決于顆粒表面的化學組成和溶液環境，例如pH，鹽的種類和濃度，表面活性劑等等添加物的種類和含量。在一個稀釋的濃度下，Zeta電位和顆粒物的含量之間沒有必然聯系，然而當體系濃度超過一個臨界濃度時，需要考慮到顆粒所攜帶的電荷對于環境的貢獻、顆粒之間的相互作用力等等因素對于測試結果的影響。

在這篇應用報告中，我們使用丹東百特儀器公司最新推出的BeNano90Zeta納米粒度電位儀檢測了分散在水性環境中的不同濃度下的醫用脂肪乳的Zeta電位。BeNano中的毛細管電極，具有較短的4mm光程，即使對于濃度較高的樣品也可以進行有效測試。

原理和設備

電泳光散射技術ELS是利用激光照射在樣品溶液或者懸浮液上，檢測向前角度的散射光信號。在樣品兩端施加一個電場，樣品中的帶點顆粒在電場力的驅動下進行電泳運動。由于顆粒的電泳運動，樣品的散射光的頻率會產生一個頻移，即多普勒頻移。利用數學方法處理散射光信號，得到散射光的頻率移動，進而得到顆粒的電泳運動速度，即電泳遷移率μ。通過Herry方程，我們把顆粒的電泳遷移率和其Zeta電位ζ聯系起來：

其中ε為介電常數，𝜂為溶劑粘度，f(κα)為Henry函數，κ為德拜半徑倒數，α代表粒徑，κα代表了雙電層厚度和顆粒半徑的比值。丹東百特公司的BeNano90Zeta納米粒度電位儀，使用波長671nm，功率50mW激光器作為光源，在90度角進行粒徑檢測，在12度角進行Zeta電位檢測。采用PALS相位分析光散射技術。

樣品制備和測試條件

脂肪乳原液濃度為20% w/v，由于脂肪乳的配方中沒有發現鹽類，所以使用蒸餾水將脂肪乳樣品進行稀釋，配置成不同濃度的樣品。

通過BeNano90Zeta內置的溫度控制系統開機默認測試溫度控制為25℃±0.1℃。樣品注入毛細管電極，利用電泳光散射進行Zeta電位測試。

每一個樣品在放入樣品池后進行至少三次測試，以檢測結果的重復性和得到結果的標準偏差。

測試結果和討論

圖2.不同濃度脂肪乳的Zeta電位

通過圖2不同濃度下脂肪乳的Zeta電位曲線可以看出，在2% - 20% w/v較高濃度范圍內，樣品的Zeta電位值的幅值極低大約在5-7 mV范圍內。濃度低于2%時Zeta電位幅值隨濃度降低逐漸升高，直至0.5%濃度。臨界濃度出現在0.5%左右，0.5% - 0.002%的稀釋濃度范圍內，Zeta電位在-41mV至-44mV范圍內小幅波動，可以認為電位值在這個區間內是穩定的。

高濃度下脂肪乳的Zeta電位幅值極低，這可能是由于兩個原因造成的。

1.      由于脂肪乳顆粒濃度非常高，脂肪乳在電場力作用下的電泳運動受限，顆粒之間的相互碰撞和顆粒之間的相互作用力導致電泳速度較慢。

2.      脂肪乳本身所攜帶的電荷對于溶液環境做出了不可忽視的貢獻，增加了整體溶液環境的離子強度。相對較高的離子強度一定程度屏蔽了脂肪乳顆粒的Zeta電位。

3.      隨著濃度降低，以上兩個原因造成的影響逐漸降低，Zeta電位值向真實值回歸

我們可以認為，在臨界濃度0.5%以上的較高濃度范圍內檢測到的Zeta電位為表觀Zeta電位，并不代表體系的真實值。而在一個寬泛的稀釋濃度范圍內得到的相對穩定的Zeta電位值代表了體系的真實電位水平。

結論

這個應用報告中，我們采用了丹東百特公司的BeNano納米粒度及Zeta電位儀對于一系列濃度下脂肪乳樣品的Zeta電位進行了表征。結果展示出BeNano獨有的光路體系和光程極短的毛細管電極對于高濃度樣品的Zeta電位的表征能力。同時我們可以明顯的看出顆粒物濃度對于Zeta電位的影響。為了準確的得到體系的Zeta電位，我們建議用戶在不改變溶液環境的條件下，將高濃度樣品進行一定程度的稀釋，如果有必要的話更應該對于未知體系進行濃度滴定實驗。