Spetradyne的粒子分析博客

当每个粒子都计数时

Extracellular vesicles exosomes nanoparticles gene therapy are all done here

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哪个测量更有用--粒子的流体力学直径还是其核心直径?

简短的答案是:它们只是对同一粒子的不同性质的测量,每种测量的值取决于应用。比方说,你想知道粒子在水溶液中扩散的速度:然后你想知道流体的直径。比方说,你想知道在纳米颗粒中可以放入多少药物配方:然后你想要的是核心直径。颗粒的流体力学直径本质上是一个坚硬的球体的直径,当颗粒在液体中运动时,它会受到与所讨论的颗粒相同的阻力。换句话说,它是一个坚硬球体的直径,它以与所讨论的粒子相同的速度扩散。

常用的纳米颗粒分析技术,动态光散射(DLS)纳米颗粒跟踪分析(NTA),量化颗粒在样品中的扩散行为,并返回其流体动力学直径的计算。根据扩散测量计算流体动力直径涉及重要的假设:尤其是,计算对悬浮介质的粘度很敏感,而悬浮介质的粘度很难测量,而且本身强烈依赖于温度。更重要的是,即使假设是准确的,这种计算的结果是流体动力学直径,这对于某些应用(例如扩散传输实验)来说可能是一个有用的参数,但它不一定能说明颗粒的实际直径。

这里有一个真实的例子:脂类纳米颗粒(LNP)和脂质体为基础的药物载体在纳米医学应用中的循环寿命通常通过在颗粒表面加入长聚乙二醇链的“刷子”结构来延长。聚乙二醇刷结构帮助颗粒避免被人体的肝脏或肾脏从循环中清除,延长药物的有效寿命,最终提高药物的疗效。莫德纳和辉瑞-BioNtek的RNA SARS-CoV-2疫苗就是这样构造的。对于这种类型的粒子,流体动力学半径可能显著大于粒子的核心大小,因为聚乙二醇刷结构增加了对粒子的阻力,并使其具有更大直径的硬球的扩散特性。

谁在乎啊?制药商确实是这样做的,因为给任何以颗粒为基础的药物的剂量的一个重要指标是颗粒的有效载荷能力:可用于装载活性药物成分(API)的每个颗粒的体积。粒子的有效载荷能力更直接地由粒子的核心直径来衡量,因为有效载荷包含在粒子的核心内,而不是在其刷子表面涂层中。使用粒子的流体力学直径来计算聚乙二醇化粒子的有效载荷体积可能会导致显著的误差:对于直径100 nm的粒子,其表面有15 nm长的聚乙二醇刷(产生大约130 nm的流体动力学直径),计算的有效载荷容量可能高达实际容量的220%!

那么如何测量岩芯直径呢?低温电子显微镜是一个很好的选择。没有那么多时间和金钱吗?试一试Spectradyne的nCS1,它使用微流体阻性脉冲传感(MRPS)来快速准确地直接测量颗粒的核心直径(以及它们的浓度,这是添加纳米药物的另一个关键特性)。通过给我们发送免费测量的样品了解更多信息。

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liposome

具有表面刷子结构的脂质体的示意图,很好地说明了流体力学直径和核心直径之间的差异

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