电泳光散射（ELS）

电荷和ζ电位作为纳米粒子和乳状液的基本性质，分析这些质量属性参数对了解它们的一般行为和特定功能至关重要。.

• 胶体稳定性和自组装：ELS可以用于评估传统胶体和乳液的稳定性。较高的ζ电位表明胶体更稳定，而较低的ζ电位则用于自组装样品的检测，例如：病毒颗粒。
• 针对药物和基因的递送：药物或基因载体的电荷和ζ电势与其进入特定器官和细胞的能力、有效递送有效载荷的能力以及所需位置有着内在联系。

ELS与其他技术：确定电泳迁移率的其他方法包括声学方法和成像方法，如微电泳。但是，ELS成为大多数人的首选方法，是因为它与其他光散射技术（动态光散射（DLS）和静态光散射（SLS））自然结合，为粒径范围从1 nm以下到1µm以上的颗粒提供全面的粒径、ζ电位和浓度表征。

ELS被纳米颗粒和材料科学领域的科学家和工程师广泛使用，例如：

• 细胞和基因治疗科学家用于开发和表征脂质纳米颗粒、病毒载体和细胞外囊泡，以实现有效的转导
• 生物制药配方人员致力于开发延长保质期的稳定配方
• 制药研究人员评估纳米药物输送载体，以有效输送传统疗法
• 食品和饮料开发商确定哪种产品具有最佳“口感”
• 材料化学家设计具有一致强度和柔韧性的聚合物，或从均匀稳定的分散体中开发涂料
• 环境工程师通过他们对溶液中悬浮物的分析进行修复工作

Doppler analysis for particle velocity: 电泳光散射利用多普勒效应来测量电场下的粒子运动。激光光束被分成两部分，一部分（样本光束）照射到样本上，其中一些光被粒子散射到探测器，另一部分（参考光束）绕过样品池，通过相位调制器，然后传向探测器。两束光在探测器处重新组合。分析产生的光学信号，以确定粒子速度和电荷。这些信息与大小（来自动态光散射 - DLS）和电导率（来自电泳光散射 - ELS）一起，用于计算zeta电位和分子电荷。更多详细信息，请参阅 ELS 理论页面。

FIDELIS - always faithful: 传统的ELS仪器使用 low-frequency mechanical motion of mirrors 引入相位调制，从而实现相位分析光散射（PALS）方法进行zeta电位分析。

Wyatt 采用一种新颖的ELS技术，即光纤干涉多普勒电泳光散射（FIDELIS），FIDELIS技术让激光光束通过样品和参考光纤传播，并在参考光纤中的一对声光调制器以高速调制光学相位。

将相位调制频率提高约1000倍，极大地改善信噪比，并实现更大范围的分析

可以采用不同方式进行测量：手动进样、在比色杯中测量、使用自动进样器和比色杯进行自动测量。比色杯和浸入流通池使用了铂电极，以减少电化学反应。

手动ELS进样

• Quartz dip cell： 使用石英材质和浸入电极，仅需要65 µL的溶液即可测量石英浸入流通池中的zeta电位。
• Disposable zeta cell： 这种样品池内置316 SS电极，消除了交叉污染的问题，无需清洗。手动注射样品，最低进样400 µL。
• PEEK flow cell: ZetaStar 的独特流通池可以加压，以消除在高盐缓冲液中形成气泡的问题。通过Atlas^™配件在手动测量过程中加压，最低进样400 µL（在没有Atlas的情况下为350 µL）。

手动测量可以使用内置应用程序DYNAMICS Touch或基于PC的DYNAMICS软件进行。这使得可以比较多个测量结果，即使是在不同的日期或使用不同仪器进行的。DYNAMICS软件还提供了符合21 CFR Part 11合规性的选项。

自动 ELS 测量

使用自动取样器和泵，通过DYNAMICS软件进行自动化的ELS测量。这些模块与PEEK流通池相连接。每次测量进样500 µL。

这种配置简化了加压过程，只需要在流通池的废液管道上添加一个反压调节器。

单克隆抗体制剂

蛋白质-蛋白质的相互作用对治疗性蛋白质配方的稳定性至关重要，而净电荷是这些相互作用的核心组成部分。Wyatt独特的ELS仪器可以在制剂缓冲液中进行ζ电位测量，有助于揭示蛋白电荷对整体长和短蛋白质相互作用的贡献。

这里引用了一些相关的研究，如Roberts等人的The Role of Electrostatics in Protein–Protein Interactions of a Monoclonal Antibody，以及Saito等人的Effects of Ionic Strength and Sugars on the Aggregation Propensity of Monoclonal Antibodies: Influence of Colloidal and Conformational Stabilities，这些研究关注了单克隆抗体的电荷对蛋白质-蛋白质相互作用的作用。

氧化铁纳米颗粒稳定性

氧化铁纳米颗粒已被美国食品和药物管理局（FDA）批准用于全身使用，并最近在疫苗递送中作为抗原载体越来越受到欢迎。通过测量氧化铁纳米颗粒的ζ电位变化，可以指示抗原的有效装饰。

引用了Roach等人的Comparison of Different Stabilizing Agents and Antigen Attachment Methods on Iron Oxide Nanoparticles for Vaccination，该研究比较了不同的稳定剂和抗原附着方法对氧化铁纳米颗粒的影响，特别是在疫苗制备方面的影响。

聚合物非病毒基因载体

用于构建siRNA多聚体纳米载体的聚（α）谷氨酸盐聚合物的长度差异会影响其ζ电位，ζ电位与生物稳定性和生理活性相关。引用了Krivitsky等人的Molecular Weight-Dependent Activity of Aminated Poly(α)glutamates as siRNA Nanocarriers，该研究探讨了氨基化的聚(α)谷氨酸聚合物的分子量依赖活性作为siRNA纳米载体的影响。

对于mRNA递送的聚合物纳米胶囊，硅化的证明包括通过ζ电位从正值到负值的大幅度变化。这一点Kamegawa等人在Bioinspired Silicification of mRNA-Loaded Polyion Complexes for Macrophage-Targeted mRNA Delivery中进行了描述。.

脂质纳米颗粒基因载体

将RNA加载到LNPs会导致ζ电位的显著正值，这可能对患者产生不良影响。电泳光散射（ELS）是确保LNPs进行PEGylation（聚乙二醇修饰）或其他降低表面电荷的策略是否有效的关键方法。相关研究见Kurimoto等人的PEG-OligoRNA Hybridization of mRNA for Developing Sterically Stable Lipid Nanoparticles toward In Vivo Administration。

纳米医药的特定靶向修饰

将纳米医药的表面定制以靶向特定细胞，是生产 “silver bullet” 药物递送载体的关键步骤。ζ电位是一个很好的指标，用于确定靶向化学基团是否确实牢固地附着在纳米颗粒上。

了解 Wyatt 的 ELS 仪器如何证明靶向化学趋化素（chemokine）生产了良好装饰的纳米颗粒， Pisani等人在Chemokine-Decorated Nanoparticles Target Specific Subpopulations of Primary Blood Mononuclear Leukocytes种研究涉及化学趋化素修饰的纳米颗粒对特定血单核细胞亚群的靶向作用。

聚合物纳米载体的药物装载和生物稳定性

通过电泳光散射（ELS）测量ζ电位不仅能够验证纳米胶囊的表面装饰，还能够帮助确定药物是否被加载到纳米胶囊的内部或附着在外表面。Goto等人的Facile Preparation of Delivery Platform of Water-Soluble Low-Molecular-Weight Drugs Based on Polyion Complex Vesicle (PICsome) Encapsulating Mesoporous Silica Nanoparticle，该研究涉及基于聚离子复合囊（PICsome）的制备水溶性低分子量药物的递送平台。

胶体悬浮液的稳定性

ζ电位被广泛认为是评估简单胶体悬浮液稳定性的良好指标，例如纳米银颗粒。因此，使用ZetaStar测量ζ电位是区分制备方法和溶剂的快速简便方法。Gakiya-Teruya等人的Synthesis of Highly Concentrated Suspensions of Silver Nanoparticles by Two Versions of the Chemical Reduction Method，该研究探讨了两种版本的化学还原方法合成高浓度银纳米颗粒的方法。

分子生物标志物

外泌体被认为是多种疾病的有望生物标志物。尽管它们的分子内容是生物标志物数据的丰富来源，但ζ电位已被证明与乳腺癌和与营养相关的支持疗法相关。

Mendevil-Alvarado等人的Extracellular Vesicles and Their Zeta Potential as Future Markers Associated with Nutrition and Molecular Biomarkers in Breast Cancer，该研究探讨了外细胞囊ζ电位与乳腺癌、以及与营养和分子生物标志物相关的关系。

水凝胶

具有非常低交联度的水凝胶微粒在温度和pH变化时表现出形态行为。这些变化与微粒的ζ电位密切相关。Andrew Lyon教授和Jason Lin博士进行的网络会议，该研讨会探讨了光散射和显微镜工具在研究水凝胶微粒中的应用。

点击此处观看会议 Investigating Hydrogel Microparticles with Light Scattering and Microscopy Tools.

葡萄酒中的浑浊

葡萄酒中不稳定的胶体往往形成浑浊，这是一种不良特性，可能表明受到热暴露。食品研究人员利用Wyatt的ELS/DLS探测器研究葡萄酒胶体，发现ζ电位的绝对值较低与浑浊形成相关，并且随pH显著变化。

Seidel等人Seidel等人的Composition, ζ Potential, and Molar Mass Distribution of 20 Must and Wine Colloids from Five Different Cultivars Obtained during Four Consecutive Vintages，该研究探讨了ELS/DLS在葡萄酒学中的应用，包括20种不同葡萄品种在四个连续年份中获得的葡萄汁和葡萄酒胶体的组成、ζ电位和摩尔质量分布。

ELS实验可以在5个快速步骤内完成：

1. 样品准备：过滤或稀释
2. 装载样品：装入ZetaStar流通池、一次性比色杯、PEEK流通池，或将多个样品装入适当的自动进样瓶中
3. 将流通池放入仪器中或将瓶加载到连接到ZetaStar的自动进样系统中
4. 运行测量，通过触摸屏或电脑收集数据
5. 在仪器上或电脑上分析数据，检查数据质量指标以确认测量无误

• 一次性比色杯在使用之前应保持包装状态，石英比色杯在存储时应盖好盖子。
• 缓冲液应通过0.02微米或0.1微米的过滤器过滤。建议测量纯缓冲液作为对照。
• 样品可以通过离心或过滤的方式进行处理。

数据收集：点击“开始”按钮即可运行单个测量，或设置不同类型参数进行自定义实验。可以选择使用实验设计向导（Experiment Designer wizard）或事件调度器脚本工具（Event Scheduler scripting tool）从头创建实验，并自动收集数据。所有结果都是实时获取并自动分析的。

可以在数据表格或图形中查看结果。所有原始数据都是可访问的，可以随时重新处理。

DYNAMICS^™ Touch^™是ZetaStar上的内置应用程序，用于进行快速且易于操作的测量。直观的触摸屏界面引导用户完成每个测量步骤。

测量步骤包括：选择要测量的内容；输入参数，如比色杯、样品、溶剂和其他条件；点击“Play”以运行测量；然后查看结果。

ZetaStar^™结合了电泳、动态和静态光散射技术，可快速准确地测定多个参数，包括流体动力学半径、聚散度、分子量、颗粒浓度、浊度和ζ电位。

ZetaStar™支持最小2 µL的进样体积，温度控制范围从-10°C到+120°C，充分利用宝贵的样品。 自动进样系统的添加支持对数十个样品进行无人值守测量，提高了生产效率。

ZetaStar™上的DYNAMICS^™ Touch^™应用程序运行在触摸屏上，实现直观的操作，即使是一般用户也可以轻松进行基本测量。扩展和更全面的分析在电脑端的DYNAMICS应用程序上进行。

DYNAMICS^™ - 是一款多功能软件，用于测量颗粒的大小、大小分布、颗粒浓度、ζ电位和电荷等多个参数。该软件结合了灵活性和智能性，同时进行了严格的计算和先进的分析。DYNAMICS™自动评估每个测量结果，提供有关数据质量的即时反馈，并提供建议，同时允许用户查看原始数据以进行深入理解。DYNAMICS™还提供了一个可选的符合21 CFR Part 11标准的安全性和数据库套件，适用于GMP和GLP实验室。

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