聊一聊外泌体的粒径、浓度和电位

文摘   科学   2023-10-16 08:00   上海  

外泌体的颗粒大小、颗粒浓度和Zeta电位是反映其生物物理特性和生物功能的重要参数。外泌体的大小取决于其来源细胞、载体和生物生成途径,直径从30nm到150nm不等。外泌体的浓度从每毫升颗到颗不等,具体数量取决于其来源及分离方法。Zeta电位是其表面电荷的量度,可影响其稳定性、聚集程度以及与其他颗粒或细胞的相互作用。一般来说,外泌体的Zeta电位在-10到-70mV之间,具体取决于培养基的成分和pH值。

外泌体的颗粒大小、浓度和Zeta电位也与其在诊断、治疗和生物技术中的应用有着很大的关系。例如,外泌体的颗粒大小会影响其在人体内的生物分布、清除速率和靶向性。外泌体的浓度可表明样本的数量和质量,以及分离方法的效率和纯度。外泌体的Zeta电位则会影响其在不同制剂中的稳定性,以及与药物或生物大分子的相互作用。因此,准确和精确地测量这些参数对于确定外泌体的特征和优化其在各个领域的应用至关重要。

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外泌体的粒径大小




对于外泌体的颗粒大小有多种方法可以测量,如纳米粒子跟踪分析法、电子显微镜法、单粒子干涉反射成像传感器技术、原子力显微镜法和电阻脉冲传感法。这些方法可以提供有关外泌体大小分布、形态和浓度的不同信息。然而,每种方法都有其自身的优势和局限性,如准确度、精确度、灵敏度、分辨率、样品制备和成本等。因此,选择哪种方法取决于目的以及设备和专业知识的可用性。

最常用的外泌体粒度大小测量方法之一是纳米粒子跟踪分析法(NTA, Nanoparticle Tracking Analysis),它使用激光束照射流体中的粒子,并用CCD照相机记录粒子的布朗运动。颗粒的大小是根据其扩散系数计算出来的,扩散系数与其直径即粒径大小成反比。目前市面上的NTA设备可以测量30到1000nm范围内的外泌体大小和浓度,分辨率为10nm。除此以外,NTA还能提供有关外泌体多分散性和聚集性的信息。不过,NTA也有它的局限性,它需要相对较高浓度的外泌体(至少每毫升10^8颗),而且可能会受到样本中存在的其他颗粒或污染物的影响。

另一种广泛使用的外泌体大小测量方法是电子显微镜(EM),它使用电子束在薄膜或网格上生成颗粒图像。电子显微镜可提供外泌体形态、结构及其大小分布的高分辨率图像。电磁波可测量30至150nm范围内的外泌体的大小,分辨率为1nm。但是,EM检测时需要花费大量的时间进行样品的制备,如固定、脱水、染色或涂布等,这可能会改变外泌体本身的特性或完整性。同时,EM方法还需要昂贵而精密的设备以及要求操作员有着相关专业知识,并不适合大规模或常规分析。

其他可用于测量外泌体大小的方法包括单粒子干涉反射成像传感器技术、动态光散射法、原子力显微镜法和电阻脉冲传感法。单粒子干涉反射成像传感器技术利用光波的干涉来确定外泌体的大小和折射率。动态光散射法是利用颗粒在溶剂分子当中的布朗运动检测其散射光变化判别粒子大小。原子力显微镜使用锋利的尖端扫描外泌体表面,测量其高度和直径。电阻脉冲传感法利用电流检测外泌体通过小孔时电阻的变化。这些方法可为外泌体大小测量提供高灵敏度和高准确度,但也可能存在一些缺点,如通量低、操作复杂或样品量有限等。

总之,有很多种方法可用于测量外泌体的颗粒大小,每种方法也都有着自己的优点和缺点。检测方法的选择主要取决于所研究的问题、样本的质量以及可用的资源。

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外泌体的颗粒浓度




外泌体的颗粒浓度也有很多种方法可以测量,如纳米粒子跟踪分析、流式细胞仪、电阻脉冲传感法、电子显微镜法、动态光散射法和微流体设备。这些方法可以提供有关样本中外泌体数量和密度的不同信息。每种方法都有其自身的优势和局限性,如准确性、精确性、灵敏度、分辨率、样品制备和成本等。因此,选择哪种方法取决于目的以及设备和专业知识的可用性。
最常用的外泌体浓度测量方法之一是纳米粒子跟踪分析法(NTA)。另一种广泛使用的外泌体浓度测量方法是流式细胞仪(FCM),它使用激光束检测通过狭窄通道的单个颗粒的光散射或荧光发射。根据检测器记录的事件数计算出颗粒的浓度。FCM可以测量每毫升10^6到10^9个颗粒的外泌体浓度,灵敏度为每毫升10^3个颗粒。利用特异性抗体或探针,FCM还能提供有关外泌体表面标记和表型的信息。但是,FCM需要进行复杂的样本制备工作,如标记、稀释或过滤,这可能会改变外泌体的特性或完整性。
其他可用于测量外泌体浓度的方法包括可调电阻脉冲传感(TRPS)、电子显微镜(EM)、动态光散射(DLS)和微流体设备。前三种检测方法在之前已有论述,而微流体设备则是使用微型通道和腔室来分析外泌体,具体过程可再了解和探讨。

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外泌体的Zeta电位




Zeta电位是外泌体表面电荷的度量,会影响外泌体的稳定性、聚集状态以及与其他颗粒或细胞的相互作用。有几种方法可用于测量外泌体的Zeta电位,如电泳法、电阻脉冲传感法(TRPS)。这些方法可以提供有关溶液中外泌体电场和流动性的不同信息。
电泳是测量外泌体Zeta电位最常用的方法之一,它利用电场诱导带电粒子在溶液中运动。颗粒的Zeta电位是根据其电泳迁移率计算出来的,而电泳迁移率与其表面电荷成正比,与其大小和粘度成反比。电泳可以测量外泌体的Zeta电位,范围在-10至-70mV之间,具体取决于介质的成分、pH等因素。

另一种广泛使用的外泌体Zeta电位测量方法是TRPS,它利用电流检测外泌体通过小孔时电阻的变化。外泌体的Zeta电位是根据其转运时间和频率计算出来的,而转运时间和频率受其大小和表面电荷的影响。TRPS可测量外泌体的Zeta电位,测量范围为-10至-50mV,具体取决于孔径大小和电压。值得注意的是,TRPS需要对孔径、电压、压力和温度等参数进行仔细校准和优化。

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总  结




外泌体的颗粒大小、浓度及其电位是研究人员需要关注的三个量。针对不同项目的检测,有着多种检测方法,每种检测方法都有着它的优点和缺点,选择什么样的检测方法需要考虑到实际情况,如所需要研究的问题、样本的质量、可用的资源等。


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