Emner som dekkes
Bakgrunn
Hva er Zeta potensial?
Hvordan er Zeta Potential Målt?
Zeta Potensielle og elektrolytter
Potensielle Bestemme Ioner
Zeta Potensial og Flokkulering
Studerer Zeta Potensielle
Intravenøs Fat Emulsjoner
Formulering Protocol
Problemer samkjøre Stabiliteten av emulsjoner med Zeta Potential
Drug Målretting og Delivery Systems
Ikke-vandige systemer
Bakgrunn
Selv om partikkelstørrelse og måling er intuitivt kjent for partikkel teknologer, er begrepet zeta potensialet mindre allment forstått og anvendt. Dette er uheldig siden det er minst like fundamentalt viktig som partikkelstørrelse i å bestemme oppførselen av partikulært materiale, spesielt de med størrelser i kolloidale området under en mikrometer. Zeta potensialet er relatert til ladningen på overflaten av partikkel, og så påvirker et bredt spekter av egenskaper kolloidale materiale, slik som deres stabilitet, samhandling med elektrolytter, og suspensjon reologi.
Hva er Zeta potensial?
Når en partikkel er nedsenket i en væske, forårsaker en rekke prosesser grensesnittet til å bli elektrisk ladet. Noen av de oftest funnet lading mekanismer omfatte adsorpsjon av ladede tensider til partikkelen overflaten (for eksempel i en emulsjon stabilisert av en ionisk overflateaktivt), tap av ioner fra solide krystall gitter (sølvbaserte partikler som brukes i fotografiske emulsjoner) og ionisering av overflate grupper (karboksylat i polymer mikrosfærer). Disse prosessene fører til produksjon av en overflate ladningstetthetsfordeling, uttrykt i coulombs per kvadratmeter, som er den grunnleggende mål på lade i grensesnittet. Avgiften kan ikke måles direkte, men kun via det elektriske feltet skaper den rundt partikkelen. Dermed overflaten kostnader er normalt karakterisert i form av en spenning på partikkel overflaten, overflaten potensial, snarere enn en kostnad tetthet, selv om man vanligvis beregnes fra den andre. Den zeta potensialet skjer på avstand fra overflaten og dette vil være annerledes til overflaten potensial. I den enkleste tilnærming, henfaller de potensielle eksponentielt med avstanden fra overflaten av partikkelen (Fig. 1). Som vi skal se, er satsen av forfall avhengig av elektrolytt innholdet av væsken.
Figur 1. Tilnærming av Zeta potensial som funksjon av avstand fra partiklenes overflate.
Potensielle Bestemme Ioner
Potensialfri bestemme ioner (PDI) er et spesielt tilfelle av spesifikt adsorbert ioner, dette begrepet er vanligvis reservert for de som er involvert i hva prosessen er ansvarlig for partikkel kostnader. For eksempel er de fleste polymer mikrosfærer ladet fordi de har karboksylat grupper på overflaten; ionisering av disse gruppene fører til ladning, så H + er et PDI på denne flaten. Tilsvarende Ag + og jeg-er PDI er på sølvjodid partikler. Skillet mellom spesifikt adsorbert og potensielle bestemme ioner er ofte vage, spesielt i de systemene der overflatekjemi ikke er fullt ut forstått.
Zeta Potensial og Flokkulering
De største virkeområde kolloid-elektrolytt fenomener er å forstå stabilitet og flokkulering effekter. Den enkleste modellen av disse fenomenene oppstår direkte fra Figur 4, og er kjent som DLVO (Deryaguin-Landau-Verwey-Overbeek) teori. Dette sier ganske enkelt at stabiliteten av kolloid er en balanse mellom attraktive Van der Waals-krefter og elektrisk frastøting grunn til overflaten kostnader. Hvis zeta potensialet faller under et visst nivå, kolloid vil samlet på grunn av attraktive krefter. Motsatt, opprettholder et høyt zeta potensialet et stabilt system. Punktet der elektriske og Van der Waals-krefter nøyaktig balanse kan identifiseres med en bestemt elektrolytt konsentrasjon, kjent som den kritiske flokkulering konsentrasjon eller CFC (figur 5). Likegyldig ioner føre til at zeta potensialet til å kontinuerlig nedgang i høy konsentrasjon, så ser vi et enkelt KFK, og kolloid aggregatene ved alle høyere elektrolytt konsentrasjoner. I kontrast, spesifikt adsorbert ioner føre til ekstra kostnader reversering som kan være tilstrekkelig til å re-stabilisere kolloid. I dette tilfellet vil vi se en øvre og nedre KFK, med en region av ustabilitet mellom dem.
Figur 5. Effekten av elektrolytt konsentrasjon om flokkulering.
Studerer Zeta Potensielle
Den foregående diskusjonen viser oss at zeta potensialet målt i et bestemt system er avhengig av kjemien i overflaten, og også hvordan den samhandler med sine omkringliggende miljø. Dette er et viktigste punktet; zeta potensialet må alltid studeres i veldefinerte miljøer (spesielt pH og ionisk styrke) eller data er verdiløs. Det er ganske meningsløst å snakke om "den zeta potensialet i en overflate" med mindre forholdene er spesifisert. For å illustrere planleggingen av en zeta potensialet studie, er det nyttig å ta en case studie på et bestemt system. Vi har studert triglyserid fettemulsjoner i noen år, og disse studiene gir en nyttig illustrasjon av kraften i zeta potensialet måling i forståelse kolloid stabilitet i komplekse systemer.
Intravenøs Fat Emulsjoner
Triglyserid emulsjoner er medisinske produkter, de er sub micron emulsjoner av vegetabilske oljer i vann, emulgert av fosfolipider, som gir en høy Zeta potensial, og en tilsvarende lang holdbarhet (2-3 år). Den emulsjoner brukes til å mate pasienter intravenøst som ikke kan mates oralt (f.eks på grunn av gastrointestinal kirurgi). Slike pasienter trenger også andre næringsstoffer, inkludert aminosyrer, glukose og elektrolytter. For noen tid har det vært vanlig praksis å blande alle disse materialer, i varierende proporsjoner, i ett flytende blanding (en total parenteral ernæring eller TPN blanding) og fylle det inn en pasient, med en rate på ca 3 liter om dagen . Naturligvis i en slik blanding, er det et bredt omfang for samhandling mellom komponentene, og i mange blandinger fettet emulsjonen blir ustabil, og vokser sammen eller flocculates i noen dager. I denne tilstanden er det uegnet for infusjon, og slik at blandinger er normalt bygd opp like før administrasjon, bruker sterile teknikker. En forståelse av stabiliteten til emulsjonen i disse systemene vil være nyttig i å forutsi hvilke blandinger ville være ustabile, og også mulig å produsere stabile blandinger med lang holdbarhet.