나노입자의 형광 검출 가이드: NTA 기반 분석

1. 형광(Fluorescence)이란 무엇인가?

형광은 플루오로포어(fluorophore)라 불리는 분자가 특정 파장의 빛을 흡수한 뒤, 에너지를 방출하며 다른 (보통 긴) 파장의 빛을 방출하는 현상입니다. 예를 들어, 축구공이 높이 차오르다 다시 떨어지는 것처럼, 플루오로포어도 흡수된 에너지를 곧 방출하며 형광을 나타냅니다.

2. 왜 나노입자에 형광을 결합하는가?

• 특정 입자 선택 추적: 형광 라벨을 달면 NTA(나노입자 추적 분석)를 통해 GPS처럼 입자를 식별•추적할 수 있습니다.
• 복합 매질 분석: 혈청, 세포 배양액처럼 복잡한 샘플에서도 특정 입자만 골라 분석할 수 있습니다.
• EV(세포외 소포체) 연구: EV는 크기가 작고 동질성이 낮아 식별이 어려우나, 표적 표면 바이오마커에 형광을 부착하면 선택적인 분석이 가능합니다.

3. NanoSight Pro와 NS Xplorer로 형광 NTA 하기

🔧 기본 원리

1. 레이저 조사: 플루오로포어의 흡수 피크와 맞는 파장(예: 405/488/532/642 nm)으로 빛을 조사합니다.
2. 형광 신호 포착: 긴 파장 필터를 통해 형광 신호만 고감도 카메라에 감지합니다.
3. 브라운 운동 추적: 각 입자의 움직임 분석으로 크기 분포를 파악하고,
4. 입자 농도 산출: 형광 입자의 개수를 측정하여 농도 계산을 수행합니다.

➡ 이 모든 과정이 5분 이내에 완료됩니다.

4. 형광 NTA의 실험 팁 & instrumentation

• 샘플 희석 최적화: 처음 광산란 모드로 적정 농도를 찾고, 형광 모드로 점차 샘플 농도를 올리며 신호를 확인합니다.
• 유속(flow) 사용: 주사 펌프를 통한 흐름 분석은 포토블리칭(빛에 의한 형광 소실)을 줄여 주며, 신뢰도를 향상시킵니다.
• 카메라 밝기·초점 조정: 형광 모드에서 밝기와 초점을 최대한으로 설정하고, histogram(회색조 기준)을 조정해 최적 대조를 설정합니다.
• 비교 분석: 형광 모드 결과를 광산란 모드와 비교해 형광 라벨링 효율을 계산합니다.

5. 형광 감도 한계(LOD) & 라벨링 전략

• 형광 분자 수: 최소 10–20개의 유기 플루오로포어 분자가 나노입자 한 개당 결합돼야 안정적인 시각화가 가능합니다.
• 과도한 라벨링 주의: “100% 피복” 이상일 경우 배경 형광이 증가해 입자 추적이 어려워질 수 있습니다.

6. 형광 NTA의 활용 사례

• EV subpopulation 식별: 막 지질이나 특정 tetraspanin 단백질 기반 형광 라벨을 통해 EV 하위 그룹을 분리 분석합니다.
• mRNA LNP 연구: 지질 나노입자(LNP)의 형광 라벨링을 통해 mRNA 탑재 여부를 확인하고, DLS와 NTA를 함께 적용합니다.
• 드러그 딜리버리 & 독성 평가: 약물 전달 벡터 내 특정 형광 라벨을 이용해 운반 효율을 추적하고 독성을 측정합니다.

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