基本的奈米粒子追蹤分析原理 – 問答

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我最近發表了一場主題為“奈米粒子追蹤分析的基本原理:單顆粒解析的大小、濃度和物種區分”的網絡研討會。參加者踴躍,以至於在活動中無法回答所有提出的問題。

感謝大家的參與!

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由於興趣濃厚,我們提供以下問題及答案清單,供有興趣的大家參考。

在動態光散射 (DLS) 中也可以得到對數正態數字分布。NTA 的數字分布有什麼不同?

因為 NTA 是一種逐粒分析的方法,因此產生權重分布基於粒子數量。DLS 本質上產生的是強度權重分布,可被轉換為體積權重,再進一步轉換為數字權重。在 ASTM 指南中,有明確指導說由 DLS 得到的數字分配受大型不準度影響不推薦常規使用。NTA 本質上是一個數字基礎技術,因此在使用這兩種技術時,相同樣品可能會顯示出一些不同的結果。

查看我們的技術注解 NTA和DLS技術的統計測量比較

我們還有一份白皮書 比較各類樣品類型的NTA和DLS結果。這應有助於更好理解這兩種技術之間的配合。

NTA 會將數據擬合到任何數學公式中嗎?

NTA 不會對數據擬合到任何特定的峰值形狀,不會在分析後調整尺寸分布,也不會對尺寸範圍的各個部分進行偏倚。直方圖只是顯示所有個別粒子的尺寸分析結果。由於我們的基本數據是一個單個粒子群的集合,因此任何統計測量都是直接的群體統計,而不是源於派生分布的插值。

準備樣品時需要稀釋嗎?

除非樣品本身就非常稀疏,否則很可能需要稀釋。如果您熟悉 DLS 測量,我們通常比其稀釋 10-1000 倍。理想狀態下為 10^7 到 10^9 粒子/ml。

這方法可以用於乳狀液滴嗎?

亞微米尺寸範圍內的乳劑完全適合此技術。只要樣品被稀釋於一種適當的液體中,從而保持液滴的穩定性,那麼測量應該相當容易。

NTA 對於小型蛋白例如白蛋白(7nm)能做什麼?

蛋白單體遠低於此技術的較小檢測極限,然而由於其對多分散分布的能力以及提供的聚集體濃度的測量,監測蛋白聚集是這些儀器的一項強大應用。我們的應用說明 蛋白聚集應提供更多信息

這種方法能否顯示由於表面活性劑或抗體涂敷核心粒子引起的變化?以及它與 DLS 有何不同?

測量的性質使得獲得了流體動力直徑,即移動液體中的對象的尺寸。當有任何顯著體積的東西被添加到初始粒子的表面時,它影響粒子在液體中的運動,因此報告的尺寸。將表面活性劑或抗體添加到粒子表面應足以顯示出報告的尺寸變化,其值等於附著分子的大小。在一些塗覆/未塗覆的實驗中,已有小至三納米的尺寸變化被可靠地觀察到。

儘管 DLS 和 NTA/NanoSight 都依賴於布朗運動,但兩者的響應方式相同,因為布朗運動對於這兩種技術的依賴會被相等地影響。由於 NTA 能夠準確量測初始粒子,並且不受樣品中其他物質影響,因此可能比 DLS 更加可靠表現出這種變化。

另一個在這種應用中考慮的技術是共振質量測量 (RMM),如 Malvern 的 Archimedes 產品。若初級粒子處於技術的測量範圍之內,則由於涂層引起的變化容易被測量。

樣品黏度是正確測量所需的輸入嗎?

斯托克斯-愛因斯坦方程式要求輸入溫度和粘度變數。對於任何基於水的稀釋溶劑,粘度可以從依賴於溫度的數據表中自動讀取。絕大多數 NanoSight 型號中,樣品池會測量溫度並自動讀取到軟體。因此,除非稀釋溶劑明顯與水不同,否則用戶無需手動輸入任何值。

這種方法和可調電阻脈衝感應有何不同?

比較兩種不同技術可能花費很長篇幅,但我會總結主要差異點。更重要的是,您應該考慮您想從樣品中了解到什麼,以及哪項技術對此最敏感。

NTA 和 TRPS 常被一起考慮,因為它們具有相似的測量範圍和參數。NTA 具有較低的檢測限,因此能夠看到樣品在 100nm 以下的全尺寸分佈。NTA 不需要強電解質溶液,這可能會干擾某些樣品的穩定性。樣品可以用基於水的稀釋或多種有機溶劑測量。TRPS 感應孔必須經常校準以達到準確結果,並且容易堵塞。因為每個粒子都是單獨通過,因此它有可能成為一個解析度更高的技術。NTA 一般更靈活,應用範圍更廣,使用簡單更快並且在科學界因其更大的才能得到更廣泛的接受。

如果你正在考慮這些技術,我們很樂意有機會測試一些樣品,展示系統的功能。所有技術都有其優勢和不足,就如 Malvern 的產品組合中 所顯示的。

您會推薦使用什麼方法來最佳地校準機器以確保尺寸測量正確?

或許對於詞義的區分比較挑剔,但 NTA 本身不是一種需要校準的技術。應該定期運行標準樣驗證正確操作并檢查長期漂移。如果這些結果超出規範或顯示漂移,請聯繫 Malvern 的支持服務台。請參閱我們最常用的 聚苯乙烯乳膠標準的詳細步驟,了解更多。

NTA 可以測量靜電電位嗎?

是的,NanoSight NS500 型號有能力 以每個粒子為基礎測量電位。我們的技術說明提供了該過程的一些細節。如果你希望表徵混合材料中的單個成分,或者電位是一種表徵樣品改變的方法,這將是傳統電泳光散射電位的寶貴替代方案,這在 Malvern 的 Zetasizer 型號中。

在流動模式中,使用哪種流速(ml/min)?

簡單的回答是使用任何設定以允許顆粒在視野中保持 5-10 秒。這取決於使用的模組型號和頂板。更多細節和建議的速度範圍在我們的技術說明中 關於流動模式分析

對於膠狀衛矽酸鹽礦物的分散體,您有什麼樣品準備建議?

我處理過各種黏土和環境樣品。很多環境水樣品通常在接收到後直接測量,通常會進行某種程度的稀釋。如果你從任何類型的乾粉開始,通常需要耗費一些精力將它們分散到液體中以獲得初始粒子(而非聚集體)。會需要一些表面活性劑(如偏磷酸鈉)和機械能量如聲波。根據您的目標(測量聚集體或初始粒子)會決定您跟隨的策略和您想要施加的能量。

能否蒸發樣品並實時觀看相的沉澱?

NanoSight 樣品腔是封閉的,因此蒸發/沉澱必須在外部進行,然後注入樣品池。如果您只需快速估計尺寸,測量可以非常快速完成僅需數秒。從反應容器到測量腔僅需裝填針筒並插入儀器,因此能做到快速反應。

我們可以看到粒子的形狀嗎?粒子的形狀會如何影響直徑測量?

NTA 不具備查看粒子形狀的能力。所有粒子將顯示為一個光點,系統僅分析該光點的運動。高寬比粒子可能會生成一個不是完美圓形的光點,但它也會隨此翻轉和波動,因此並沒有可持續使用的信息。輸出是一個等效球形直徑,因此等效於已測量粒子體積的球形直徑。若測量兩個不同長度的棒狀樣品,等效球形直徑會相對於粒子體積之差顯示出差異。

NTA 能否同時測量不同形狀的顆粒,例如,球體和桿狀的?

球體和棒狀可以在一個樣品中一起測量,但區分它們的唯一方法是若兩者的等效球形直徑相互非常不同。

是否可以重新處理視頻並更改黏度值?

欲更改黏度,打開您要更改的文件。它們應顯示在如圖所示的藍色。點擊更改設置>黏度,取消勾選框,然後雙擊現在圖像中的水。然後可以輸入黏度值(cP)。點擊更新,它將重新處理並顯示調整後數據。若您需要更新的電子表格或PDF報表,則需要導出結果。

如果我希望重現結果圖,從 Excel 文件應該選擇哪些數據?

從我們導出的彙總電子表格文件,只需插入>圖表>折線圖,然後選擇 “濃度” 列為實際數據。Bin 中心將作為 x 軸標籤。

如何確定分析樣品時的正確檢測閾值?

正確的檢測閾值將依賴於樣品類型和視頻的收集方式。如果您調整相機等級使得所有顆粒可見,但最大顆粒並未飽和(如果可以的話),通常會使分析在默認的檢測閾值為 5 下運行。

邏輯是讓閾值足夠低,使得所有顆粒都被紅色十字標記,而不是如此低將會標記光學噪點和背景效應。以下圖像來自手冊,並說明了這個問題的兩端。

要很好體味改變檢測閾值的效果,對於一個視頻重複分析多次,使用不同檢測閾值。知道方向顯然過頭了,設定小範圍內結果不會隨小差異出現大變化。能夠在屏幕上觀看顆粒跟蹤應該會明顯看到何時丟失顆粒或拾起噪音。

關於 Malvern 的 Zetasizer 粒子尺寸分析儀。對於 20 nm – 10 um 標準(聚苯乙烯珠)據說不需樣品準備。我可以在哪個網站上找得到?

我們沒有記錄下程序,但我建議這篇 博客文章

DLS 還是 NTA 用於測量小於 80 nm 的直徑?

DLS 可以測量大多數材料到 1nm 以下尺寸,但 NTA 在小於 <80nm 範圍內也非常有能力。根據材料的折射率,下限可能為金屬約 10nm,聚合物約 30nm,脂質體約 40nm。只要我們能看見顆粒,那麼圖像的分析以確定尺寸既簡單又穩固。

我們能夠確認金奈米顆粒內部化到細胞中嗎?

NTA 無法看見嵌入另一對象中的顆粒。看到納米顆粒所需的光散射將從細胞表面散射,這將成為攝像機唯一捕獲的內容。需直接顯微鏡技術來看到內部的顆粒。

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