一篇文章带你了解NTA纳米颗粒跟踪技术

文摘   科学   2023-09-18 13:00   上海  

纳米颗粒跟踪分析技术(NTA,Nanoparticle Tracking Analysis)是一种可用于确定液体中纳米颗粒尺寸分布的技术。纳米颗粒是直径约为10-1000nm的颗粒,或远小于可见光的波长。NTA可以利用光散射和布朗运动的特性来测量纳米颗粒的大小和浓度。

一、基本工作原理

将含有纳米颗粒的液体溶液加载到样品室中,激光束从较小的角度方向照射样品中的纳米颗粒从而发生光散射现象,这些光由显微镜收集并用CCD相机进行观察,捕捉纳米粒子发生布朗运动的轨迹视频再进行分析。布朗运动是粒子由于与液体中的分子碰撞而产生的随机运动。

图一 NTA基本工作原理示意图

NTA设备使用计算机软件跟踪每个纳米粒子在帧之间的运动,计算每个纳米粒子的流体力学半径,这里同样会用到Stokes-Einstein方程

图二 NTA基本原理

NTA软件还通过计算样本溶液的总体积来得出每个纳米颗粒的浓度



图三 聚集前后NTA检测粒度分布及浓度结果 

二、一些优势

与其他测量纳米颗粒的方法相比,NTA或许具有以下几个优点,例如:

 NO.1  

它可以测量10nm到1000nm各种尺寸以及0.01%到100%各种浓度的纳米颗粒。

 NO.2  

它可以对纳米颗粒进行实时测量,无需任何准备或标记。

 NO.3  

它可以测量复杂混合物中的纳米颗粒,例如生物样本或环境样品。

 NO.4  

它可以使用先进的算法和数据分析技术以高分辨率和高精度测量纳米颗粒。

 NO.5  

它可以提供有关纳米颗粒的大小和浓度的信息,可用于表征和分析。

这里举两个示例以供大家参考:




三、一些局限性

NTA纳米跟踪分析技术也有它一定的局限性:

 NO.1  

准确捕捉纳米粒子的运动需要高帧率和低曝光时间,在某些情况下这或许是不可能的。

 NO.2  

它只对可见的粒子有效,易受粒子和介质的折射率以及背景信号的影响。

 NO.3  

粒子的扩散特性可能会影响检测的结果,可能因颗粒的浓度、形状和大小而有所不同。

 NO.4  

可能会受到样品的质量和数量的影响,其中可能包括杂质、聚集体等。

 NO.5  

可能受到复杂的混合物或环境样品的挑战,它们可能含有干扰测量的其他粒子或分子。

四、一些应用

目前,NTA已用于不同领域的各种应用,例如:

  • 纳米毒理学:NTA可用于研究纳米颗粒对生物体的影响,例如它们的摄取、分布、毒性和清除率。

  • 药物递送:NTA可用于设计和优化基于纳米颗粒的药物递送系统,例如其大小、形状、表面电荷和靶向能力等。

  • 外泌体:NTA可用于鉴定和量化外泌体,外泌体是由携带各种分子的细胞释放的小膜囊泡。

  • 微囊泡:NTA可用于表征微囊泡,微囊泡类似于外泌体,但更小、更丰富。

  • 病毒学:NTA可用于监测病毒感染和基于纳米颗粒的疫苗。

  • 油墨和颜料:NTA可用于改善基于纳米颗粒的喷墨印刷和彩色印刷。

  • 纳米气泡:NTA可用于研究纳米气泡,纳米气泡是由纳米颗粒内捕获的气体形成的微小气泡。


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