纳米粒度及Zeta电位分析仪(DLS)测定

虽然颗粒在胶体分散体中的运动是随机的和平移的，但颗粒也旋转得很快。特定相互作用也很重要，因为随着浓度的增加，粒子内的碰撞次数增加，而粒子在连续碰撞之间穿过的平均路径长度下降。分散颗粒的表面根据吸附层而改变。这种现象的一个常见例子是蛋白质在NP表面的吸附，产生特征性的蛋白质电晕。

分散的颗粒呈现出包裹在分子斗篷内的水合表面，而分子斗篷不是颗粒本身的成分。电晕通常由“硬”和“软”成分组成，如图1所示。硬电晕是指与颗粒紧密结合的内部稳定层。软电晕是硬电晕顶部相对松散的一层，由不同电荷和大小的分子组成。在胶体系统中，散射光的是这些由NP核组成的结构，NP核包裹在具有改变组成的水合/溶剂化表面的电晕中。因此，在DLS中，所测定的颗粒在组成和表面化学方面与最初合成的颗粒不同。

图3 NP表面形成的软硬电晕示意图

在最近的一项研究中，DLS被成功用于测定PLA（聚乳酸）和PMMA（聚甲基丙烯酸甲酯）NPs在缓冲液、模拟生物液（唾液、胃液、肠液和溶酶体液）、血清和组织匀浆（小鼠脑、脾、肝）中的稳定性。虽然PLA NPs在这种生物相关条件下表现出合理的稳定性，但PMMA NPs是不稳定的，并随着时间的推移而聚集。这种系统的DLS研究提供了在体内研究之前研究NP稳定性的体外工具。在另一项研究中，Khan等人^[1]已经有效地使用DLS来研究蛋白质例如HSA（人血清白蛋白）的吸附，不同尺寸（2–40 nm）的CTAB稳定的GNP（金纳米粒子）上的BSA（牛血清白蛋白）和HB（血红蛋白）。

此外，他们将数据与数学建模相关联，以推断蛋白质冠在GNP上的吸附动力学和随后的发展。此外，他们还深入了解了蛋白质结构和纳米颗粒的表面化学如何影响日冕的发展。从NP在体内的行为角度来看，了解蛋白质冠在NP表面上生长的动力学非常重要。Salvati等人已经表明在转铁蛋白功能化的二氧化硅NP（~50 nm）上生长的蛋白质冠消除了其受体靶向能力^[2]。

电泳过程中的移动粒子散射入射激光。由于粒子是可移动的，散射光具有与原始激光不同的频率，并且频率偏移与粒子的速度成比例（多普勒偏移）。用于该技术的仪器如图7所示。简而言之，激光束被分成两束，当一束射向样品时，另一束用作参考光束。将来自样品的散射光与参考光束组合或光学混合，以确定多普勒频移。粒子速度（V）的大小是从多普勒频移中推导出来的，然后通过一系列数学方程测量ZP。

这项技术经常与DLS结合使用，因此出现了一系列为DLS和ZP提供集成测量套件的仪器，这些仪器在大学毕业生和纳米制剂群体中很受欢迎。Zetasizer系列仪器使用先进的激光干涉M3-PALS（相位分析光散射）技术进行此类应用。一次性塑料（聚碳酸酯）比色杯，内置镀金铜电极和弯曲毛细管，可容纳0.75毫升样品，可在一次运行中进行DLS和ZP测量。与DLS一样，Zetasizer软件界面允许用户开发定制的SOP并插入相关信息。

图7 显示了通过电泳光散射测量ZP的仪器

[1] S. Khan, A. Gupta, N.C. Verma, C.K. Nandi, Kinetics of protein adsorption on gold nanoparticle with variable protein structure and nanoparticle size, J. Chem. Phys. 143 (2015) 164709.

[2] A. Salvati, A.S. Pitek, M.P. Monopoli, K. Prapainop, F.B. Bombelli, D.R. Hristov, P.M.Kelly, C. Aberg, E. Mahon, K.A. Dawson, Transferrin-functionalized nanoparticles lose their targeting capabilities when a biomolecule corona adsorbs on the surface, Nat. Nanotechnol. 8 (2013) 137–143.

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