基本原则:纳米颗粒追踪分析 – 问答

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我最近举办了一场题为“纳米颗粒追踪分析的基本原理:单颗粒分辨率的大小、浓度和分类”的网络研讨会。参加人数众多,以至于我们无法在活动中回答所有的问题。

感谢大家的参与!

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由于反响强烈,我们提供了以下问答列表,以便对所有感兴趣的人士有所帮助。

在DLS中也可以获得对数正态数目分布。NTA的数目分布有何不同?

NTA提供数目加权分布,因为它是逐颗分析的。DLS自然生成强度加权分布,可以转换为体积加权,再进一步转换为数目加权。在ASTM指南中,有特别的指导说明从DLS推导的数目基分布会受大不准确性的影响,不推荐用于常规使用。NTA天生就是一种基于数目的技术,因此这两种技术对同一样品的分析结果可能略有不同。

请查看我们的技术说明:NTA和DLS技术报告的统计测量比较

我们也有一份白皮书 比较各种样品类型的NTA和DLS结果。这应能更好地理解这两种技术如何结合在一起。

NTA是否将数据拟合到任何数学方程中?

NTA不会将数据拟合到任何特定的峰形,也不会在分析后调整尺寸分布或偏向尺寸范围的不同部分。直方图只是所有单个颗粒在其尺寸被分析后的显示。由于我们的基本数据是一群单颗粒,任何统计测量都是直接的群体统计,而不是从导出分布中进行插值。

样品制作时是否需要稀释?

除非您的样品一开始就非常稀疏,否则可能需要稀释。如果您对DLS测量很熟悉,我们通常较其稀释10-1000倍。理想情况下在10^7到10^9个颗粒/ml的范围内。

这项技术适用于乳液滴吗?

亚微米级的乳液肯定适合这项技术。只要样品使用合适的液体稀释,该液体可保持乳滴的稳定性,那么测量应该相当容易。

NTA对小蛋白,如白蛋白(7 nm)有什么作用?

蛋白质单体远低于该技术的较低检测限,但由于其在多分散分布方面的性能,监测蛋白质聚集是这些仪器的一大应用,并能提供测量到的聚集体浓度。关于 蛋白质聚集的应用说明提供更多信息

这项方法可以显示核心颗粒涂覆表面活性剂或抗体引起的变化吗?与DLS有何不同?

测量的性质产生了水动力直径,意味着在液体中移动的物体的大小。当将任何具有显著大小的物质添加到初级颗粒的表面时,它影响颗粒在液体中的运动,因此影响报告的尺寸。向颗粒表面添加表面活性剂或抗体应该足以显示报告尺寸的变化,其变化量等于附着分子的大小。在一些涂覆/未涂覆的实验中,已可靠地观察到小至三纳米的尺寸变化。

由于布朗运动,DLS和NTA/NanoSight都会做出相同反应,因为它们依赖的布朗运动会被相等的量影响。由于NTA可以准确测量主要颗粒,而与样品中可能存在的其他物质无关,所以可能在显示这种变化时稍微更可靠。

对于这种应用,还可以考虑另一个技术,即共振质量测量(RMM),它体现在Malvern的 Archimedes 产品中。如果初级颗粒在技术的测量范围内,则由于涂层引起的变化可以通过此技术的质量灵敏度很容易测得。

样品粘度是否是获得正确测量所需的必要输入?

斯托克斯-爱因斯坦方程需要输入温度和粘度变量。对于任何基于水的稀释剂,粘度可以从温度相关的值表中自动读取。大多数NanoSight型号的样品池中测量温度,并自动读入软件中。因此,除非稀释剂与水显著不同,否则用户不需要手动输入任何值。

这种方法如何与可调电阻脉冲传感相比较?

比较两种不同的技术可能需要很多篇幅,但我将总结主要区别。更重要的是,您应该考虑您想了解您的样品的哪些方面以及哪种技术对其最为敏感。

NTA和TRPS经常被一起考虑,因为它们有类似的测量范围和参数。NTA的检测下限较低,因此能看到低于100nm的样品的全尺寸分布。NTA不需要强电解质溶液,这可能会影响某些样品的稳定性。样品可以在任何基于水的稀释剂中测量,或者在多种有机溶剂中测量。TRPS传感孔必须频繁校准以获得准确结果,并且容易被堵塞。因为每个颗粒是一个个地拉过,潜在的分辨率更高。NTA通常更灵活,应用范围更广,使用起来更快、更可重复,并且由于这些更好的能力在科学界更广泛被接受。

如果您在考虑这些技术,我们欢迎有机会测试一些样品以展示系统的能力。所有技术都有其优缺点,正如Malvern的 产品组合 中的技术范围所示。

您如何建议最佳校准机器以确保尺寸正确?

可能在语义上分裂,但NTA本质上不是一种需要校准的技术。标准应定期运行以验证正确操作并检查长期漂移。如果这些结果超出了规格或显示漂移,请联系 Malvern的支持台。访问 聚苯乙烯乳胶标准的详细程序 以了解更多。

NTA可以测量电位吗?

可以,NanoSight NS500型号能够 对单个颗粒基础进行电位测量。我们的技术说明提供了一些有关该过程的详细信息。如果您希望在混合材料中表征单个成分,或者如果使用电位作为表征样品变化的方法,这可能是传统电泳光散射电位的有价值替代方案,正如Malvern的 Zetasizer 型号中使用的那样。

在流动模式中,使用的流速(ml/min)是多少?

简单的答案是任何能够使颗粒在视野内停留5-10秒的设置。这取决于正在使用哪个型号的仪器和顶板。更多详细信息和推荐速度范围见我们的技术说明 关于流动模式分析

您对粘土大小矿物分散体的样品制备有什么建议?

我曾处理过各种粘土和环境样品。对于许多环境水样品,通常以收到的形式测量样品,通常具有一定的稀释水平。如果您是从任何类型的干粉开始,通常需要一些工作将其分散到液体中以获得初级颗粒(而不是聚集体)。需要一些表面活性剂(例如,磷酸钠聚合物)和机械能,比如超声波。根据您的目标(测量聚集体或初级颗粒), 决定您使用什么策略,以及想施加多少能量。

是否可以使样品蒸发并实时观察相的沉淀?

NanoSight样品室是封闭的,所以蒸发/沉淀必须在外部完成,然后注入到样品池中。如果您只需快速估计尺寸,测量时间可以短至几秒。从反应容器到测量室只是装载注射器并插入仪器的问题,因此响应可以很快。

我们能看到颗粒的形状吗?颗粒的形状如何影响直径测量?

NTA无法看到颗粒的形状。所有颗粒只会显示为一个光点,系统只分析该光点的运动。高长宽比的颗粒可能会产生一个不完美的圆形光点,但它也会旋转和波动,因此没有一致的信息可供使用。输出的是等效球形直径,因此是体积与被测颗粒相等的球体。如果测量两个长度不同的杆状样品,等效球形直径将显示相对于颗粒体积差异的不同。

NTA能否同时测量不同形状的颗粒,例如球体和杆体?

球体和杆体可以一起在一个样品中测量,但唯一能区别它们的方法是两个等效球形直径彼此之间有足够大的不同。

是否可以重新处理视频并更改粘度值?

若要更改粘度,请打开您希望更改的文件。它们应该以蓝色突出显示,如下所示。单击更改设置>粘度,取消选中该框,然后双击图中显示为WATER的位置。您可以在此输入粘度以cP为单位。单击更新,应该重新处理并显示调整后的数据。如果您想要更新的电子表格或PDF报告,需要导出结果。

如果我想重现结果图,我应该从Excel文件中选择哪些数据?

从我们导出的总结表格文件中,插入>图形>线图,然后选择“浓度”列作为实际数据。箱中心将作为X轴标签。

如何决定分析样品的正确检测阈值?

正确的检测阈值将取决于样品类型以及视频的采集方式。如果您调整相机水平,使所有颗粒可见,但较大的颗粒没有饱和(如果这种折中是可能的),通常会导致分析使用默认检测阈值5。

逻辑是将阈值调得足够低,使所有颗粒都被标记为红十字,但不要过低,以至于光学噪声和背景效应被标记。以下图片来自手册,说明了此问题的两个方面。

为了更好地了解检测阈值变化的效果,请对同一视频进行多次分析,不同检测阈值下重复分析。除非明显走向极端,否则结果不会因设定的小差异而发生大变化。在屏幕上观察颗粒被跟踪能够直观地显示我们是否漏掉颗粒或采集到噪声。

关于Malvern的Zetasizer粒度分析仪。20 nm – 10 um标准(聚苯乙烯小珠)无样品制备。在您的网站上哪里可以找到?

我们没有记录的程序,但我建议您查看这篇 博客文章

用DLS或NTA测量小于80 nm的直径?

DLS可以测量大多数材料至低于1nm的尺寸,但NTA在<80nm的范围内也非常有能力。根据材料的折射率,下限可能是金属的~10nm,聚合物的~30nm和脂质体的~40nm。只要我们能看到颗粒,尺寸确定的图像分析就简单且可靠。

我们能确认金纳米颗粒进入细胞的内部化吗?

NTA无法看到其他物体中的颗粒。检测纳米颗粒所需的光散射将从细胞表面散射,这将是相机捕捉到的唯一内容。需要直接的显微技术才能看到内化的颗粒。

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