引言

對于快速發展的蛋白質治療和基于重組抗原的疫苗生產領域而言，蛋白質制劑的穩定性至關重要。Zeta 電位是剪切面上的表面電荷密度，是用于預測這些制劑穩定性的參數之一。Zeta 電位還被用作配體添加后構象變化的指標。傳統的 Zeta 電位測量方法通常采用經典的激光多普勒測速技術來測定懸浮蛋白質的電泳遷移率。本文介紹了一種利用相位分析方法來測定 Zeta 電位的技術，該技術采用了一種能夠消除電滲運動的電極設計。使用該技術，可以在極其廣泛的溶劑條件下（包括接近生理離子強度的條件）測量 Zeta 電位。這極大地拓展了可測定 Zeta 電位的實驗條件范圍。

實驗

使用布魯克海文儀器公司的 NanoBrook ZetaPALS進行 Zeta 電位測量。

為了提高靈敏度，采用相位分析光散射（PALS）技術來檢測帶電蛋白質的運動。傳統的激光多普勒電泳技術的原理是利用散射體運動引起的散射光頻率偏移來測定蛋白質的運動。然而，通過識別并測量散射光的相位偏移，可以對粒子運動進行更為靈敏的測量¹。光路設置如圖1所示。

為了進一步提高靈敏度，這些測量采用了如圖2所示的Uzgiris型電極組件。這樣的電極設計可有效抑制毛細管型樣品池中的電滲運動。電滲運動是指在施加電場時，由于壁面效應引起的流體的整體運動。這種整體運動需要最小化，因為它會干擾儀器的靈敏度。帶電蛋白質在施加電場的作用下移動。

測量在25℃下進行。

蛋白質購自 Sigma Aldrich，直接使用。

原理

由于 Zeta 電位與流體動力學單元上的電荷相對應，因此它是討論表面電荷最直觀的方式。然而，電泳光散射技術測量的量是電泳遷移率（μ_ep）。

在 PALS 技術中，首先通過測量得到散射光的相位偏移（Φ），然后通過以下方程₁將其與遷移率相關聯。

其中，<A>是平均散射振幅，q 是散射矢量，其大小為 (4πn/λ)sin(θ/2)，其中 n 是介質的折射率，λ 是用于探測樣品的光的波長，θ 是散射角。E 是施加的電場強度。積分在測量期間進行。

通過模型將電泳遷移率轉換為Zeta電位。模型的選擇取決于兩個參數：顆粒大小和雙層厚度。通常，Smoluchovski模型適用于水溶液，而Huckel模型適用于非水溶液。在這里，使用如下所示的 Smoluchovski 模型將測定的電泳遷移率轉換為 Zeta 電位。

其中，ε₁是液體的介電常數，ε₀是真空的介電常數，η是液體粘度。

參考文獻

¹Mobility Measurements by Phase Analysis, Walther W. Tscharnuter, Applied Optics, 40(24), August 2001, 3995-4003

結果

相位分析中典型的相位-時間曲線圖。

各種蛋白質的 Zeta 電位值

鹽含量對溶菌酶 Zeta 電位的影響。注意，鹽含量降低會導致 Zeta 電位值升高。

結論

ZetaPALS 可用于測定高鹽體系中蛋白質的 Zeta 電位。

ZetaPALS 可用于測定高鹽體系中蛋白質的 Zeta 電位。鹽含量降低會導致靜電屏蔽效應減弱，從而使 Zeta 電位值升高。