Zetapotenzial

Coulomb-Potenzial

zeta potential

Elektrisches Potenzial an der Abscherschicht eines bewegten Partikels in einer Suspension. In der Transfusionsmedizin beschreibt dies die Potenzialdifferenz zwischen 2 Ionenschichten, die die Erythrozytenoberfläche umgeben und die für die gegenseitige Abstoßung von Erythrozyten verantwortlich sind.

Das Zetapotenzial ist das elektrische Potenzial an der Oberfläche eines bewegten Partikels in einer Suspension und beschreibt die Fähigkeit, Kraft auf andere Ladungen auszuüben. Es wird auch als Coulomb-Potenzial bezeichnet und beruht auf der Eigenschaft sich in einer Suspension befindlicher geladener Partikel, ihr eigenes Potenzial durch Anlagerung von Ionen im Suspensionsmedium auszugleichen. Auf der Oberfläche des Partikels lagern sich fest gebundene Ionen an, weitere Ionen lagern sich in einer weiteren diffusen Schicht an. Dies führt zu einer Kompensierung aller Partikelladungen durch Ionen im Suspensionsmedium, sodass das Partikel elektrisch neutral erscheint.

Erythrozyten sind ebenfalls Partikel in einer Suspension und weisen eine negativ geladene Membranoberfläche auf. An diese lagern sich die fest gebundenen positiv geladenen Ionen an, die wiederum von einer weiteren Ionenschicht umgeben sind, die primär aus negativ geladenen Ionen besteht. Die Potenzialdifferenz zwischen den beiden Schichten bewirkt, dass Erythrozyten sich gegenseitig abstoßen und unter physiologischen Bedingungen einen Abstand von mindestens 300 Ångström zueinander einhalten. Dieser minimale Abstand wird bestimmt durch die Dicke der Ionenschichten, die bis zu 150 Ångström betragen kann.

Das Zetapotenzial der Erythrozyten spielt bei transfusionsmedizinischen Nachweismethoden von Antikörpern eine wichtige Rolle, da nur die größeren Antikörper der IgM-Klasse in der Lage sind, direkt diesen Abstand zwischen 2 Erythrozyten, die die korrespondierenden Antigene auf der Zelloberfläche tragen, zu überbrücken. Hierdurch kommt es bei diesen In-vitro-Methoden zur Agglutination der Erythrozyten. IgG-Antikörper können den durch das Zetapotenzial bedingten Abstand zweier Erythrozyten nicht ohne Zusatz eines vernetzenden Sekundärantikörpers (Antihumanglobulin) überbrücken und führen daher nicht direkt, sondern erst nach Antihumanglobulinzugabe zu einer Agglutination der Erythrozyten. Alternativ kann durch eine Enzymbehandlung (Bromelin-, Papain-, Ficin-, Enzymtest) der Erythrozyten das Zetapotenzial durch Abspaltung von geladenen Oberflächensubstanzen auf dem Erythrozyten reduziert werden. Durch Änderung der Dielektrizitätskonstanten des Suspensionsmediums, z. B. durch Albuminzusatz, oder Änderung der Ionenstärke des Mediums („low ionic strength solution“, LISS) wird ebenfalls eine Herabsetzung des Zetapotenzials erreicht.

Diese durch das Zetapotenzial bedingte unterschiedliche Wirkung von IgG- und IgM-Antikörper ist aber nur bei Nachweismethoden im Labor feststellbar, in vivo ist ausschließlich die Antigenspezifität der Antikörper für die Antigen-Antikörper-Reaktion verantwortlich.