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【知識(shí)庫】納米粒度儀電位測量時(shí)如何解決氣泡難題？
01丨前言
提到氣泡，可能會(huì)聯(lián)想到游戲和有趣，但在科學(xué)測量領(lǐng)域，它們往往帶來更多的是辛苦和麻煩。
使用納米粒度電位儀進(jìn)行電位測量，通常情況下，當(dāng)樣品制備好后立即進(jìn)行電位測量時(shí)，氣泡很少會(huì)有影響。然而，當(dāng)我們分析大批量樣品，需要高通量的方法，使用一些自動(dòng)進(jìn)樣的模塊，如Zetasizer的智能進(jìn)樣助手[1]，需要提前制備樣品時(shí)，溶解在溶液中的氣體自然脫氣形成氣泡，帶來困擾。隨著時(shí)間的推移，氣泡形成的風(fēng)險(xiǎn)增加。測量zeta 電位時(shí)，如果樣品中存在氣泡，會(huì)顯著影響測量結(jié)果。
氣泡以多種不同的方式影響電位測量結(jié)果，具體取決于它們出現(xiàn)的位置。
氣泡在毛細(xì)管樣品池中：這時(shí)會(huì)影響樣品在毛細(xì)管樣品池內(nèi)的流動(dòng)。樣品流動(dòng)性受影響，會(huì)改變用于電位計(jì)算的電動(dòng)力學(xué)結(jié)果，導(dǎo)致測量結(jié)果不準(zhǔn)。
樣品池的測量窗口存在氣泡：會(huì)影響樣品的散射光信號(hào)，這主要是用于計(jì)算電位的。這將造成數(shù)據(jù)質(zhì)量下降和電位結(jié)果不準(zhǔn)確。
氣泡與樣品池電極接觸：可能會(huì)造成電導(dǎo)率的變化，從而增加測量誤差。
在本文的應(yīng)用案例中，我們將展示如何通過超聲脫氣與馬爾文帕納科公司的擴(kuò)散屏障法[2]結(jié)合使用，來保障預(yù)制備樣品的電位結(jié)果的數(shù)據(jù)質(zhì)量和一致性。通過這個(gè)簡單、有效且高效的過程，在樣品前處理過程中去除氣泡，在您使用自動(dòng)進(jìn)樣助手時(shí)，可將與氣泡相關(guān)的風(fēng)險(xiǎn)降低。
02丨實(shí)驗(yàn)內(nèi)容
本實(shí)驗(yàn)旨在模擬使用智能進(jìn)樣助手時(shí)的樣品條件。樣品是Zeta電位標(biāo)準(zhǔn)品(貨號(hào)：ZTS1240)-由硼酸鹽緩沖液中的乳膠構(gòu)成。具體的樣品情況如下表1所示。采用擴(kuò)散屏障法[2]上樣，單獨(dú)對(duì)緩沖液進(jìn)行超聲處理，防止破壞或干擾樣品。
表1：觀察不同類型樣品中的氣泡形成
氣泡測量方法
毛細(xì)管樣品池先用乙醇，再用水沖洗，這是標(biāo)準(zhǔn)的清潔程序。然后將表1中的樣品分別加入樣品池中。超聲處理的樣品，將硼酸鹽緩沖液置于超聲水浴中10分鐘，脫氣處理。
樣品在室溫下靜置24小時(shí)，在0-10小時(shí)之間，每小時(shí)記錄每個(gè)樣品中的氣泡數(shù)量，并在第24小時(shí)進(jìn)行最后一次測量。
電位測量方法
用于電位測量的樣品包括：
裝滿樣品池的ZT1240標(biāo)品
擴(kuò)散屏障法上樣的超聲脫氣的緩沖液加ZTS1240標(biāo)品
清洗毛細(xì)管樣品池，上樣后，在0時(shí)記錄電位值。靜置24小時(shí)，再記錄電位值和氣泡數(shù)量。
03丨結(jié)果與討論
圖1顯示了樣品中存在氣泡時(shí)，電位結(jié)果的準(zhǔn)確性降低。放置24小時(shí)后的樣品（平均有21.5個(gè)氣泡）的電位結(jié)果分布比0時(shí)（平均0個(gè)氣泡）時(shí)大得多。
測量結(jié)果跨度大，接近ZTS1240標(biāo)品的可接受測量范圍邊緣，說明了控制氣泡形成的必要性。
圖1：ZTS1240標(biāo)品在第0時(shí)和靜置24小時(shí)后的電位測量結(jié)果。
在圖2中，我們展示了由于擴(kuò)散屏障的作用，24小時(shí)內(nèi)樣品中產(chǎn)生的氣泡數(shù)量顯著減少。對(duì)緩沖液進(jìn)行超聲脫氣進(jìn)一步減少了氣泡，驗(yàn)證了這是一種有效減少氣泡形成的方法。
圖2：不同樣品在電位樣品池內(nèi)，靜置24小時(shí)的過程中產(chǎn)生的氣泡數(shù)量
圖3展示了緩沖液經(jīng)脫氣處理、采用擴(kuò)散屏障法的ZTS1240標(biāo)品的電位結(jié)果。結(jié)果顯示，由于有效抑制了氣泡在樣品中的形成，靜置24小時(shí)后樣品的電位值準(zhǔn)確性沒有降低。數(shù)據(jù)結(jié)果分布穩(wěn)定，所有測量值都在電位標(biāo)準(zhǔn)品的預(yù)期值范圍內(nèi)。
圖3：緩沖液經(jīng)超聲脫氣、采用擴(kuò)散屏障法的ZTS1240在第0時(shí)和第24小時(shí)的電位測量結(jié)果，與未經(jīng)上述處理的ZTS1240靜置24小時(shí)后的電位值對(duì)比。
Zetasizer 納米粒度電位儀
結(jié)
論
Conclusion
本次實(shí)驗(yàn)中我們展示了氣泡對(duì)電位測量結(jié)果的影響，以及如何通過對(duì)緩沖液的超聲脫氣和擴(kuò)散屏障法有效抑制氣泡的形成。
如果您實(shí)驗(yàn)中需要處理大批量的樣品，使用了自動(dòng)進(jìn)樣助手，需要預(yù)制備樣品，應(yīng)采用上述方法，以避免電位結(jié)果的準(zhǔn)確性受氣泡影響。
本次實(shí)驗(yàn)中，我們使用了超聲處理來減少緩沖液中的溶解氣體，但同樣可以采用其他脫氣技術(shù)，如真空脫氣或用惰性氣體沖洗。
參考內(nèi)容：
【1】智能進(jìn)樣助手推文：一見傾心：納米粒度電位儀智能樣品助手
【2】擴(kuò)散屏障法推文：如何做到蛋白質(zhì)電泳遷移率的精確可重復(fù)性測量？