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纳米库尔特——一种可与电镜媲美的单颗粒检测技术瑞芯智造

时间:2021-12-24 15:47:01 来源:中国学术网 评论:0 点击:

  纳米库尔特——一种可与电镜媲美的单颗粒检测技术瑞芯智造
 
  库尔特原理,最早由华莱士·H. 库尔特和他的兄弟小约瑟夫·R. 库尔特在20世纪50年代提出,现在已经发展成为血细胞计数的金标准,因此而发展起来的美国贝克曼库尔特有限公司为全球500强之一。
 
  库尔特原理(亦称:电阻法、电脉冲法):悬浮在电解液中的颗粒随电解液通过小孔时,取代相同体积的电解液,在恒电流设计的电路中导致小孔管内外两电极间电阻发生瞬时变化,产生电位脉冲。脉冲信号的大小和次数与颗粒的大小和数目成正比。库尔特原理属于对颗粒个体的测量和三维的测量,不但能准确测量物料的粒径分布,更能作粒子绝对数目和浓度的测量。其所测粒径更接近真实,而且不象激光衍射散射原理受物料的颜色和浓度的影响。
 
  Fig1.库尔特原理图
 
 
  微加工能力(小孔孔径)是制约库尔特原理测量粒径下限的关键因素,同时颗粒越小,产生的电位脉冲越微弱,检测纳米颗粒的电位脉冲信号也是一大难题,因此,传统的库尔特计数仪,仅能测量微米以上的颗粒,在面对纳米级别的真正单颗粒检测存在着诸多挑战。
 
  针对上述难题,瑞芯团队深耕微纳加工与微电流检测技术10余年,在原有库尔特原理的基础上,研制的具有自主知识产权的纳米库尔特粒度仪,成功将粒径检测下限下探至40nm,分辨率可达1nm,实现了40-1000nm的颗粒的检测,每分钟高达2000个颗粒的分析速率,仅需几分钟即可获得具有高度统计代表性的粒径分布,无需拟合与推算,得到样本的颗粒真实分布状况,真正意义上实现单颗粒检测。在纳米颗粒检测方法中,电镜无疑是最准确,最直接的检测纳米颗粒的方法,但电镜的高昂价格、制样复杂,无法液体活检,使得电镜无法广泛频繁的被使用,纳米库尔特粒度仪的单颗粒检测原理,在做到数据与电镜观测媲美的前提下,又弥补了电镜检测的缺陷,尤其在针对细胞外囊泡、病毒、脂质体等复杂生物样本的检测,具有速度快、单颗粒分析、统计精确性好、实用性强等优点。
 
 
  Fig2.两种微球样本电镜拍摄与纳米库尔特粒度仪检测数据
 
  在电镜下,两种标准微球样本粒径并非为单一粒径,而呈现正态分布,纳米库尔特数据与电镜数据吻合,并且电镜的拍摄画面有限,而纳米库尔特粒度仪颗粒采集量更多,比电镜更加具有统计意义。
 
  粒径宽分布样本分析
 
 
  在粒度仪的实际应用中,往往很难得有单一粒径的样本,绝大多数样本的粒径分布比较广,这就需要极高的分辨率,需要单颗粒检测反应样本的真实粒径分布情况。PS标准微球在各大仪器厂商均作为校准物质,微球的测试最能体现仪器的最基本测试性能,对此,将100nm,150nm,200nm,250nm四种粒径的标准微球混合测试,纳米库尔特粒度仪测试结果见右图,可清晰的看到不同粒径的脉冲峰,得到四种粒径的浓度、粒径分布图,反映样本颗粒最真实的分布状态。   Fig3.纳米库尔特测试混标数据
 
 
  与此同时用其他两种不同原理(纳米颗粒跟踪分析技术与纳米流式)的仪器进行测试,对比测试数据,查看对混合样本的分辨能力。
 
  Fig4.纳米流式检测数据  Fig5. 纳米颗粒跟踪分析技术检测数据
 
  由测试结果可以看出,这两种方法虽然也能测到有不同粒径的颗粒,但都无法得到真实的四种粒径分布,都试图拟合成正态分布,分辨率不够,数据不够准确。由此可见纳米库尔特的检测手段,可最真实的反应样本的最真实粒径分布,可清晰的看到4个粒径分布,是真正意义上的单颗粒检测。
 
  瑞芯智造——您身边的单颗粒检测专家

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