Die dynamische Lichtstreuung (DLS) ist eine nicht-invasive Technik zur Messung der Größe von Partikeln, Mizellen und Makromolekülen in Lösung. Sie analysiert die Fluktuationen der Streulichtintensität, die durch die Brownsche Bewegung verursacht werden, um den Diffusionskoeffizienten zu bestimmen, der über die Stokes-Einstein-Gleichung mit dem hydrodynamischen Radius zusammenhängt.

Bei der DLS beleuchtet ein monochromatischer Laserstrahl die Probe, und die Streulichtintensität wird unter einem festen Winkel, typischerweise 173 Grad (Rückstreuung), detektiert. Die Intensität fluktuiert im Laufe der Zeit, da sich die Partikel phasenweise bewegen. Ein digitaler Korrelator erzeugt die Autokorrelationsfunktion, die exponentiell mit einer Abklingrate abfällt, die proportional zum Diffusionskoeffizienten ist. Für monodisperse Proben passt eine einfache Exponentialfunktion zu den Daten. Polydisperse Proben erfordern eine Kumulantenanalyse oder multi-exponentielle Anpassungsverfahren wie CONTIN oder nicht-negative Kleinste-Quadrate.

Der von der DLS ermittelte hydrodynamische Durchmesser umfasst den Partikelkern, etwaige adsorbierte Oberflächenschichten und die umgebende Lösungsmittelhülle. DLS ist am genauesten für Partikel im Bereich von 1 nm bis 5 µm. Größere Partikel sedimentieren und kleinere Partikel erzeugen eine unzureichende Streuintensität.

Das Zeta-Potential ist ein Maß für das elektrische Potential an der Gleitebene eines Partikels in Suspension. Es wird durch elektrophoretische Lichtstreuung bestimmt, bei der die Geschwindigkeit geladener Partikel unter einem angelegten elektrischen Feld mittels Laser-Doppler-Velozimetrie gemessen wird. Die elektrophoretische Mobilität wird mit der Henry-Gleichung in das Zeta-Potential umgerechnet.

Ein Zeta-Potential über 30 mV zeigt in der Regel eine gute kolloidale Stabilität an, da elektrostatische Abstoßung die Aggregation verhindert. Werte unter 5 mV weisen auf eine schnelle Flockung hin. Zeta-Potential-Messungen sind pH-abhängig und werden zur Optimierung der Formulierungsstabilität, zur Vorhersage von Proteinaggregation und zur Charakterisierung von Nanopartikel-Oberflächenbeschichtungen eingesetzt.

DLS und Zeta-Potential werden häufig in der Nanopartikel-Charakterisierung, Proteinformulierung, Farben- und Tintenentwicklung sowie der pharmazeutischen Qualitätskontrolle eingesetzt.