La diffusion dynamique de la lumière (DLS) est une technique non invasive pour mesurer la taille des particules, micelles et macromolécules en solution. Elle analyse les fluctuations d’intensité de la lumière diffusée causées par le mouvement brownien pour déterminer le coefficient de diffusion, qui est relié au rayon hydrodynamique par l’équation de Stokes-Einstein.
En DLS, un faisceau laser monochromatique éclaire l’échantillon et l’intensité de la lumière diffusée est détectée à un angle fixe, généralement 173 degrés (rétrodiffusion). L’intensité fluctue dans le temps à mesure que les particules se déplacent en phase et hors phase les unes par rapport aux autres. Un corrélateur numérique génère la fonction d’autocorrélation, qui décroît exponentiellement avec un taux de décroissance proportionnel au coefficient de diffusion. Pour les échantillons monodisperses, une seule exponentielle ajuste les données. Les échantillons polydisperses nécessitent une analyse par cumulants ou des méthodes d’ajustement multi-exponentielles comme CONTIN ou les moindres carrés non négatifs.
Le diamètre hydrodynamique rapporté par DLS inclut le noyau de la particule, toute couche superficielle adsorbée et la couche de solvant environnante. La DLS est plus précise pour les particules de 1 nm à 5 µm. Les particules plus grandes sédimentent et les plus petites produisent une intensité de diffusion insuffisante.
Le potentiel zêta est une mesure du potentiel électrique au plan de cisaillement d’une particule en suspension. Il est déterminé par diffusion électrophorétique de la lumière, qui mesure la vélocité des particules chargées sous un champ électrique appliqué par vélocimétrie laser Doppler. La mobilité électrophorétique est convertie en potentiel zêta à l’aide de l’équation de Henry.
Une amplitude du potentiel zêta supérieure à 30 mV indique généralement une bonne stabilité colloïdale, car la répulsion électrostatique empêche l’agrégation. Des valeurs inférieures à 5 mV indiquent une floculation rapide. Les mesures du potentiel zêta dépendent du pH et sont utilisées pour optimiser la stabilité des formulations, prédire l’agrégation des protéines et caractériser les revêtements de surface des nanoparticules.
La DLS et le potentiel zêta sont largement utilisés dans la caractérisation des nanoparticules, la formulation de protéines, le développement de peintures et d’encre, et le contrôle qualité pharmaceutique.
