带电聚合物(聚电解质)Zeta电位的测量

用SZ-100纳米颗粒分析仪测量了聚乙烯亚胺(PEI)的ζ电位作为聚合物浓度的函数。随着聚电解质浓度的增加，离子强度的增加和分子间相互作用的增加，Zeta电位降低。带电聚合物，即聚电解质，可以用SZ-100进行分析。

介绍

聚电解质是在每个重复单元上都有电解质基团的聚合物链。当溶解在极性溶剂中时，这些聚合物带电，这是由于小反离子的离解，留下带电的宏观离子。除了合成聚合物，本笔记的主题，多电解质包括生物学上的重要分子，如多肽和DNA。

聚电解质上的电荷是溶液条件的函数。与简单电解质不同的是，并不是所有的反离子都会从聚电解质中分离出来。随着链上电荷的增加，要除去下一个离子就变得越来越困难。这种现象称为反离子凝聚。

聚电解质的行为不同于不带电的聚合物。例如，由于同一链上不同段之间的静电斥力，聚电解质链会比典型的高斯链更倾向于棒状。此外，由于长时间的静电相互作用，聚电解质溶液的性质不同于中性聚合物。例如，对于聚电解质，第二个维里系数(溶液热力学的量度)可能比中性聚合物高一个数量级。这些影响将导致溶液粘度的显著变化。

由于这些溶液效应，聚电解质有许多应用。它们被用作粘度调节剂。此外，由于它们的电荷，它们被用来修饰纳米粒子的表面电荷，通过增加粒子表面电荷来稳定悬浮液，或者通过a)中和表面电荷和b)作为粒子之间的桥梁来引发絮凝。yabo214

聚乙烯亚胺(PEI)是一种阳离子聚电解质。其结构如图1所示。在生物学中，PEI被用来吸附带负电荷的细胞。它也用于DNA转染(将新的DNA引入细胞)。PEI也可以用来捕获二氧化碳。PEI的许多有用行为是通过其带电状态和利用pH值操纵它的能力获得的。

图1所示。分支PEI结构说明。NH基团给聚合物一个电荷，这个电荷是通过溶液的pH值来控制的。

由于它们是大分子，聚电解质散射光的方式与粒子基本相同。yabo214由于它们的电荷，它们像粒子一样对外加电场作出反应。yabo214因此，我们可以测量聚电解质的流动性并提取zeta电位值来表征这些材料。亚博网站下载

亚博网站下载材料和方法

支化PEI作为50%重量的水溶液从Sigma Aldrich获得。然后用1mm氯化钾水溶液进一步稀释，以制备具有适当聚合物浓度的溶液。使用少量的KCl作为背景电解质，以确保少量杂质的影响不会显著影响zeta电位的结果。通过光散射，由厂家给出聚合物分子量为750000 g/mol。

然后用sz - 100，如图2所示。测量重复六次。

图2。sz - 100纳米颗粒分析仪。

结果与讨论

得到的ζ电位值如下表1所示。图3显示了浓度对ζ电位的影响。正如预期的那样，随着离子强度的增加，随着宏观离子浓度的增加和链重叠的增加，zeta电位降低。

表1．PEI的ζ电位是聚合物浓度的函数

裴浓度,毫克/毫升	平均Zeta电位，mV	标准差,mV
1．7	21.4	1．8
5．0	13.4	0．9
16.8	9．2	0.6

图3。PEI的ζ电位是聚合物浓度的函数。误差条对应一个标准差。

结论

的sz - 100可以用来表征聚合物的电荷。随着聚电解质浓度的增加，离子强度的增加和分子间相互作用的增加，Zeta电位降低。带电聚合物的zeta电位，如聚电解质可以很容易地分析与SZ-100。

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