纳米粒子控系统

Syrris专注于为化学研发人员设计制造自动化仪器，在流动化学、微反应器和自动化技术方面处于世界领先水平。 此次在南方科技大学成功安装的是Syrris公司独家的Altas和Aisa两套纳米粒子合成系统。纳米粒子相对于普通材料，可以提供更独特或更优异的性能，如磁、光、电气等物理属性。通过化学工艺参数的准确控制来确保需要的纳米粒子性能，如：粒子形状、大小、表面结构组成等。纳米粒子的合成方式有两种：一是传统的批式合成，另一种是新兴的流动合成，Syrris公司可提供多种规格的批式自动化合成系统和流动微反应系统。 下图是南方科技大学量子点实验室安装的Altas全自动纳米粒子合成系统和Aisa流动合成纳米粒子系统。主要应用于先进显示照明QLED和发光材料的合成。

如何沉积纳米粒子——纳米粒子单层膜沉积实用指南 纳米颗粒的二维致密单层膜沉积是多种技术和科学研究的基础。例如，纳米粒子单层膜可以作为传感器上的功能层，也可以用来生产用于纳米球光刻的胶体掩模。但是，怎样才能高效、可靠地得到具有三维自由度的纳米颗粒溶液，并将这些颗粒限制在横跨大基底的(二维)单层中呢?传统的纳米颗粒沉积技术纳米颗粒沉积技术种类繁多。一些相对简单和快速的方法包括溶剂蒸发、浸渍镀膜和旋涂镀膜。然而，这些技术可能会浪费大量的纳米颗粒，并且无法有效控制纳米颗粒的密度和配位结构。溶剂蒸发溶剂蒸发容易产生所谓的咖啡渍圈环效应，这种效应是由马朗戈尼流动引起的。这将导致不均匀沉积，中心的纳米粒子沉积稀疏，而边缘则形成多层纳米粒子沉积。 浸渍镀膜另一方面，如果只是用纳米粒子覆盖基底，浸渍镀膜将是一种很好的技术。然而，使用这种方法沉积纳米颗粒单分子层是非常具有挑战性的。同时，浸渍镀膜需要大量的纳米颗粒，这在处理昂贵纳米颗粒材料时将成为一个大的限制因素。 旋涂镀膜旋涂镀膜也是一种很有吸引力的方法，因为它易于规模化放大，而且在半导体工业中是一种众所周知的技术。然而，使用这种方法，薄膜的质量和多个工艺参数紧密相关，如：自旋加速度、速度、纳米颗粒的大小、基材的润湿性和所用溶剂。这使得对薄膜属性的精确控制变得非常困难。而且，一般旋涂镀膜需要大量的纳米颗粒溶液。 气液界面的单层镀膜在这里，气液界面沉积纳米颗粒单层提供了一种高度可控的沉积方法，可以将其沉积在几乎任何基底上。纳米颗粒被限制在气液界面，界面面积逐渐减小，使得纳米颗粒更加紧密地聚集在一起，从而可以实现控制沉积密度的目的，因为单位区域面积沉积的纳米颗粒的数量很容易计算，这样对纳米颗粒的需求量就会大大降低。 单层薄膜形成后，可以通过简单的上下提拉基底即可将界面上的薄膜转移到基底上。 在线网络研讨会报名如果您对如何制备纳米颗粒单分子膜感兴趣，想获取更多这方面的知识，请报名参加由伦敦大学学院的Alaric Taylor博士举办的题为“纳米颗粒单分子层薄膜沉积实用指南”的网络研讨会。报告人Alaric Taylor简介：Alaric Taylor博士是伦敦大学学院工程和物理科学研究委员会（EPSRC）研究员，他在纳米光子材料的制造，尤其是通过在气-液界面开发胶体单层自组装方面有很高的造诣。 报告内容：? 详细讲解纳米颗粒沉积的具体操作? 指出需要注意的事情? 讲述纳米颗粒沉积的技巧 报告时间：2018年9月13日下午3:00（北京时间）报名联系：如需参会，请填好下列表格中的信息发送至，邮箱：lauren.li@biolinscientific.com；姓名单位邮箱电话特别提醒：因为可能会涉及电脑、系统、耳机等调试问题，建议大家提前5-10分钟进入链接。

p style=" text-indent: 2em " 根据英国《自然》杂志旗下《科学报告》近日发表的一项纳米科学研究，除了人体外，用于递送药物的医用纳米粒子也可以帮助治疗农作物的营养缺乏症，其将在农业生产领域帮助大幅提高作物产量。 /p p style=" text-indent: 2em " 在过去几十年中，脂质体作为一种先进的纳米药物传递系统，其优势已经被越来越多的人所承认。实际上，脂质体是指将药物包封于类脂质双分子层内而形成的微型泡囊体，这种纳米粒子可以穿过生物屏障，将填充在其内部的药物或其他物质递送至目标组织。它们已被证明可以有效地递送用来治疗癌症等疾病的药物。 /p p style=" text-indent: 2em " 由于这种纳米粒子的生物相容性良好，甚至可以被正常代谢，因此其作为载体的开发潜力巨大。此次，以色列理工学院研究人员艾维· 施罗德及其同事，测试了纳米粒子向幼苗和完全长成的樱桃番茄植株递送营养素的能力。研究团队分别采用两种方式对缺镁和缺铁的植株进行处理，一种是载有镁铁元素的纳米粒子，一种是不包含在纳米粒子内的工业镁和工业铁。 /p p style=" text-indent: 2em " 实验表明，经纳米粒子处理的植株克服了无法通过标准农业营养素治疗的急性营养缺乏症；施用14天后，经纳米粒子处理的营养缺乏植株恢复了健康，而用标准农业营养素处理的植株则没有。 /p p style=" text-indent: 2em " 研究人员表示，纳米粒子会遍布植株的叶子和根部，之后被植株细胞摄取，并在那里释放出营养物质。该研究结果表明，纳米粒子不但改变了许多疾病诊断、治疗和预防方法，将纳米技术应用于农业生产，同样有望提高作物产量。 /p p style=" text-indent: 2em " 编辑圈点 /p p style=" text-indent: 2em " 据估计，到2050年全球人口将达到98亿。人口在增长，耕地在减少，未来的地球如何养活如此多的人口令人担忧。对越来越多的人而言，饥饿的阴影正在远去，但它也很可能卷土重来。科学家们提出了多种多样的应对方案，比如学会食用蛋白含量丰富的昆虫或者在实验室培养人造肉。不过，这样的食物恐怕会让不少人反胃。依靠科技手段提高农作物产量，大概是最靠谱也最容易被接受的途径。 /p

研究人员发现新型光伏纳米粒子可以发射相同的光子流。图片来源：美国《每日科学》网站据最新一期《自然光子学》杂志报道，美国麻省理工学院研究人员证明，新型光伏纳米粒子可发出单一的、相同的光子流，这可能为研发新的量子计算技术和量子隐形传态设备铺平道路。量子计算的大多数路线使用超冷原子或单个电子的自旋作为量子比特，以构成此类设备的基础。大约20年前，一些研究人员提出使用光作为基本量子比特单位的想法。这样做的好处在于无需再使用控制量子比特的昂贵而复杂的设备，只需要普通的镜子和光学探测器。研究人员表示，有了这些类似量子比特的光子，就可用家用线性光学系统建造一台量子计算机。因此，这些光子的准备是关键，他们最终选择了铅－盐类钙钛矿纳米颗粒。纳米颗粒形式的卤化铅钙钛矿有着极快的低温辐射速率，光发射得越快，输出就越有可能具有定义明确的波函数，因此，快速的辐射速率使卤化铅钙钛矿纳米颗粒能够发射量子光。为了测试它们产生的光子是否真的具有这种特性，研究人员采用了标准测试，即检测两个光子之间的洪－欧－曼德尔干涉。在没有任何辐射增强或光子结构的情况下，结果显示出高达0.56±0.12的校正可见度。这些结果证明了钙钛矿纳米晶体作为不可区分的单光子的可扩展胶体源的独特潜力。

最近几年，随着基于贵金属(如Pt、Pd、Au等)的纳米催化剂被深入研究，人们开始把注意力转移到非贵金属催化剂(Fe、Co、Ni、Cu等)的可控合成和催化性质研究上。如果能够开发出替代贵金属的非贵金属催化剂，无论是从基础研究还是工业应用上来说都是非常有价值的。不过，从物理和化学性质来说，贵金属和非贵金属的区别还是非常大的。　　考虑到金属催化材料一般是用来催化氧化还原反应，因此我们这里做一些简单的对比。对于贵金属来说，它们的纳米粒子一般来说性质比较稳定，经过还原后不太容易被氧化。即使在催化反应过程中，虽然位于表面的原子会发生价态的变化，但是对于纳米粒子的整体来说，这种价态的变化并不是那么的显著。相比之下，非贵金属的性质就更加难以控制和琢磨。对于Fe和Co来说，被还原后的金属纳米粒子非常不稳定，一旦接触空气就会被氧化。如果没有一些保护的配体或者载体，那么完全变成氧化物可能就是几秒钟的事。相对来说，Ni和Cu的金属态纳米粒子相对来说稳定一些。但是如果尺寸比较小(小于5 nm)，也非常容易被空气氧化。在绝大部分加氢反应中，非贵金属的催化剂都需要经过一个预先的还原过程来进行活化。而我们在对催化剂进行表征的过程中，很多时候催化剂已经接触了空气，和实际反应条件下的样品有区别了。这种差异在非贵金属催化剂上体现的特别明显。图1. 通过Kirkendall效应，实心的Co纳米粒子被氧化形成空心的CoO结构。图片来源：Science　　在氧化和还原的过程中，不仅仅是发生化学价态的变化，很多时候还会伴随着纳米粒子形貌的变化。十多年前，材料科学家们在制备Fe、Co纳米粒子的时候就发现这些实心的纳米粒子暴露空气后会逐渐被氧化，然后形成空心结构的CoO(Science, 2004, 304, 711)。这种现象可以用Kirkendall效应来解释。同时这也说明在化学态变化的同时，物质也在纳米尺度发生迁移。上述现象目前在非贵金属体系中比较普遍 而在贵金属体系则比较少见。考虑到在催化反应中，不光是催化剂的表面性质对反应性能影响很大，催化剂活性组分的几何结构也有至关重要的影响。因此，对于在氧化-还原过程中形貌会有显著变化的非贵金属催化剂，借助一些原位表征手段研究纳米粒子在氧化-还原过程中的结构演变就是很有意义的课题。　　在2012年，来自美国Brookhaven国家实验室和Lawrence-Berkeley国家实验室的电镜科学家就借助环境透射电镜研究了CoOx纳米粒子被H2还原到金属Co纳米粒子的过程(ACS Nano, 2012, 6, 4241)。如图2所示，小颗粒的CoOx粒子在逐步还原的过程中会发生团聚，然后得到大颗粒的金属Co纳米粒子。图2. 通过原位电镜来观察CoOx还原到金属Co的过程。图片来源：ACS Nano　　对于单组份的Co纳米粒子，情况可能还相对简单一些。对于双金属甚至更多组分的非贵金属纳米粒子，在氧化-还原条件下他们的结构演变就会变得更加复杂和有趣。最近，在2012年工作基础上，美国Brookhaven国家实验室的Huolin L. Xin博士和天津大学的杜希文教授等科学家用原位透射电镜研究了CoNi双金属纳米粒子在氧化的过程中形貌的变化(Nat. Commun., 2016, 7, 13335)。图3. CoNi合金纳米粒子逐渐被氧化为多孔的CoOx-NiOx结构。图片来源：Nat. Commun.　　首先，作者考察了单个的CoNi合金纳米粒子在400 ℃下被氧化的过程。如图3a所示，实心的具有规则几何外形的纳米粒子是初始的材料。经过61秒后，在这个纳米粒子的棱角处可以观察到形貌的变化。随着时间的延长，可以明显的观察到表面形成了一层衬度较低一些的氧化层。经过了大概十分钟后，整个纳米粒子的形貌已经发生了显著的变化，说明Co和Ni在氧化的过程中不是静止的，而是在运动。再经过一段时间，实心的纳米粒子就会呈现一种核壳结构出现了氧化层和金属内核之间的明显界限。如果延长粒子在氧气气氛中的时间，金属态的内核会进一步的被氧化，直到变成一个具有多孔性质的氧化物结构(如图3b和图3c所示)。为了考察在氧化过程中Co和Ni两种元素的分布情况，作者对中间形成的结构进行了EELS elemental mapping。如图3所示，本来是充分混合的CoNi合金粒子经过氧化后，发生了部分的分离。在氧化后的粒子上，可以看到在表面形成了一个富含Co的薄层。在原文中，作者对这个氧化过程进行了三维的元素分析，确认了Co和Ni发生了空间上的部分分离。　　为了解释在原位电镜实验中观察到的现象，作者对这个氧化过程进行了理论上的计算和分析。通过经典的固体物理和物理化学的理论，作者比较了Co和Ni的氧化趋势的强弱，发现Co更容易被氧化。同时，作者还考察了Co和Ni在氧化过程中的速率，发现Co具有更前的结合O的能力，也更容易在氧化的过程中发生迁移。这样结合起来就解释了在原位电镜实验中观察到了Co和Ni发生部分的分离的现象。　　总的来说，这项工作发现了非贵金属纳米粒子中一些有趣的现象。而这些现象其实和催化过程都是有紧密的关系，可以帮助我们更好的理解非贵金属催化剂在氧化-还原条件下的一些行为。

p 　　韩国科学技术信息通信部发布消息称，韩国先进软性物质研究团组利用纳米粒子研制出表面活性剂。该研究结果刊登在国际学术杂志《自然》上。 /p p 　　表面活性剂是广泛用于肥皂、洗涤剂、洗发水等生活用品的化学物质。在一个分子中存在易粘附于水和易粘附于油两个部分，使用表面活性剂可将水、油分离，呈现水滴形态。因此，利用表面活性剂传送特定物质(药物等)可作为新一代医学材料，特别是作为调节液体水滴的技术可广泛应用于制药、疾病诊断、新药开发等领域。 /p p 　　现有调节液体水滴的技术多采用“分子表面活性剂”，是使表面活性剂包裹的液体水滴受到外部刺激的分子结构设计方式，但想实现两种以上刺激反应难度较大。此次研究组利用纳米粒子具有杀死细菌以及运送酵素等多种功能的特点，研制出可在多种刺激下控制液体水滴的“纳米粒子表面活性剂”，比现有分子表面活性剂具有更多样的功能。通过纳米表面活性剂可对电、光、磁场全部反应,磁场和光可以调节液体水滴的位置以及移动、旋转速度,并可以与电场结合。例如,使用操纵液体水滴移动或组合的工具可将活体细胞植入液体水滴里培养或将利用液体水滴还原细胞内的酵素反应等需要特殊环境的制药、生物医学领域。 /p p br/ /p

科学日报报道，近日美国加州大学圣塔芭芭拉分校的科学家们设计了一种具有一对独特且重要特性的纳米粒子。这种球形粒子的组成成分是银，它被包裹在一个涂满缩氨酸的壳内部，后者使得它能够攻击肿瘤细胞。此外，这个壳是蚀刻的，因此那些没有攻击到目标的纳米粒子会自行分解和消除。这项研究被发表在期刊《自然材料》(Nature Materials)上。 两个单独的银纳米粒子(红色和绿色)选中前列腺癌细胞为目标 　　纳米粒子的核心利用了一种名为电浆子光学(plasmonics)的现象。在电浆子光学里，纳米结构的金属，例如金和银，在被光线照射时会发生共振，且集中在靠近表面的地磁场。通过这种方式，荧光染料被增强，看起来比自然状态&mdash &mdash 也即没有金属存在时&mdash &mdash 要明亮10倍。但当核心被蚀刻时，这种增强效果会消失，粒子也就变得暗淡。 　　加州大学圣塔芭芭拉分校鲁奥斯拉蒂研究实验室发明了一种简单的蚀刻技术，利用了生物相容的化学制品快速分解和移除活体细胞外部的银纳米粒子。这种方法只会留下完整的纳米粒子用于成像或者量化，从而揭示了那些细胞被定位攻击目标，以及每一个细胞被内在化了多少。 　　&ldquo 这种分解是创造针对特定刺激物做出反应的药物的一个有趣概念。&rdquo 分子，细胞和发育生物学学院(MCDB)鲁奥斯拉蒂实验室的博士后研究员、斯坦福-桑福德伯纳姆医学研究所的盖里· 博朗(Gary Braun)这样说道。&ldquo 通过分解过剩的纳米粒子并通过肾进行清理，它能最小化偏离目标的毒性。&rdquo 　　这种移除无法渗透目标细胞的纳米粒子的方法非常独特。&ldquo 通过关注那些真正进入细胞的纳米粒子，我们能够理解哪些细胞是目标，并从更细节的角度研究组织传输通道。&rdquo 博朗说道。 　　有些药物能够独自穿透细胞膜，但很多药物，尤其是RNA和DNA基因药物，是带电的分子，它们会被细胞膜所阻隔。这些药物必须通过内吞作用进入细胞，在这个过程中细胞会吞没并吸收分子。&ldquo 一般需要纳米粒子作为载体来保护药物并护送它进入细胞，&rdquo 博朗说道。&ldquo 而这正是我们所要测量的：通过内吞作用载体的内在化。&rdquo 　　由于纳米粒子有一个核心壳结构，研究人员可以实现不同的表面涂层并对比各自肿瘤目标选择和内在化的效率。通过使用不同的目标受体转换表面药剂从而实现不同疾病的目标选择&mdash &mdash 或者细菌的目标生物体。根据博朗表示，这一方法应该能够发展一种药物传输极大化的方法。 　　&ldquo 这些新的纳米粒子拥有某些了不起的特性，在朝肿瘤传输目标药物相关的研究中它已经证明是一种非常有用的工具。&rdquo 加州大学圣塔芭芭拉分校纳米医学中心和MCDB学院特聘教授埃尔基· 鲁奥斯拉蒂(Erkki Ruoslahti)这样说道。&ldquo 它们在治疗感染方面也有潜在的应用。由可抵抗所有抗生素的细菌导致的危险感染越来越常见，现在急需解决这类问题的新方法。银常被用作抗细菌药剂，而我们的目标技术或可能将利用银纳米粒子治疗体内任何地方的感染变为现实。&rdquo (

研究人员一直在努力开发高度可靠和灵敏的表面增强拉曼散射(SERS)基底，用于检测复杂系统中的化合物。在这项工作中，我们提出了一种用不完全包裹的普鲁士蓝(PB)构建Au核的策略，用于高可靠性和高灵敏度的SERS衬底。包裹的铅层可以提供内标(IS)来校准SERS信号浮动，而金岩心的暴露表面提供增强效应。信号自校准和增强之间的平衡(因此SERS可靠性和灵敏度之间的折衷)通过Au核上PB层的近似半包裹配置(即SW-Au@PB)来获得。提出的SW-Au@PB纳米粒子(NPs)表现出与原始Au NPs相似的增强因子，并有助于使用R6G作为探针分子的校准SERS信号的超低RSD (8.55%)。SW-Au@PB NPs同时实现的可靠性和灵敏度还可以检测草本植物中的有害农药残留，如百草枯和福美双，平均检测准确率高达92%。总的来说，这项工作主要为不完全包裹的纳米粒子提供了一种可控的合成策略，最重要的是，探索了在具有不同溶解度的危险物质的精确和灵敏的拉曼检测中的概念验证实际应用的潜力。a)IW-金@PB纳米颗粒的制造。b)IW-金@PB纳米粒子系统信号自校准能力的原理。c)模拟原始金纳米颗粒、IW-金@PB纳米颗粒和基于核壳的FW-金@PB纳米颗粒的局部电场分布。d)IW-金@PB纳米颗粒的拉曼光谱。e)具有不同铅包裹度的IW-金@PB纳米颗粒的典型TEM图像，包括LW-金@PB、SW-金@PB和NFW–金@PB纳米颗粒。f)原始金纳米颗粒、PB纳米颗粒和具有不同PB层包裹程度的IW-金@PB纳米颗粒的紫外/可见吸收光谱。g)关于IW-金@PB纳米颗粒红移的吸收光谱的放大图。R6G的典型SERS光谱，其中原始Au NPs、LW-Au@PB NPs、SW-Au@PB NPs和NFW–Au @ PB NPs作为SERS基底。b)当在硅片上蒸发SW-Au@PB NPs/R6G时，R6G特征峰(612cm-1)和IS峰(2155cm-1)的SERS强度以及它们在随机选择的15个点上的强度比。c)当在硅晶片上蒸发Au NPs/R6G时，R6G特征峰(612cm-1)的SERS强度穿过随机选择的15个点。d)硅晶片上SW-Au@PBNPs分布的典型SEM图像。e-f)硅晶片上蒸发的SW-Au@PB NPs/R6G (e)的校准SERS信号和Au NPs/R6G (f)的SERS信号的映射结果。g)疏水纸上SW-Au@PB NPs分布的典型SEM图像。h-I)SW-Au @ PB NPs/R6G(h)的校准SERS信号和Au NPs/R6G (i)的SERS信号在疏水纸上蒸发的映射结果。a-b)在硅片(a)和疏水纸(b)上具有不同R6G浓度的SW-Au@PB NPs/R6G的典型SERS光谱。c)R6G特征峰的校准SERS强度与R6G浓度的对数之间的对应关系。d)基于SW-Au@PB NPs和疏水纸，跨10个批次的R6G特征峰的相对SERS强度，在每个批次中随机选择5个点。e)长期储存SW-Au@PB NPs和疏水纸后R6G的典型SERS光谱。f)长期稳定性试验中R6G特征峰的相应相对SERS强度。a)基于SW-Au @ PB NPs/疏水纸系统的不同浓度百草枯的典型SERS光谱。b)百草枯特征峰的相对SERS强度与百草枯浓度对数的对应关系。c)基于SW-Au @ PB NPs/疏水纸系统的不同浓度的福美双的典型SERS光谱。d)福美双特征峰的相对SERS强度与福美双浓度的对数的对应关系。三种草本植物中百草枯(e)和福美双(f)的典型SERS光谱。相关成果以“Semi-wrapped gold nanoparticles for surface-enhanced Raman scattering detection”，发表在国际学术期刊“Biosensors and Bioelectronics”上。

据物理学家组织网近日报道，新加坡国立大学工程学院生物工程系的研究人员研制出一种新技术，能够通过纳米粒子将红外光转化为紫外光和可见光，为深层肿瘤的非侵入性疗法铺平了道路。据称，该技术能够抑制肿瘤生长，控制其基因表达，是世界上首个使用纳米粒子治疗深层肿瘤的非侵入性光动力疗法。相关论文发表在近日出版的《自然医学》杂志上。 　　领导该项研究的新加坡国立大学副教授张勇(音译)说，人体内的基因会释放出一些特定的蛋白，从而保证机体的健康。但有些时候这个过程也会出现差错，导致包括癌症在内的一些疾病的产生。此前人们已经发现非侵入性光疗法能够控制基因的表达，纠正这一过程。但使用紫外光有一定副作用，有时甚至得不偿失 而可见光穿透力较弱，无法照射到组织深处的肿瘤。为此，他和他的团队开发出一种外面包裹着一层介孔(处于宏观和微观之间的尺度)二氧化硅的纳米粒子。他们发现，这种纳米粒子在被引入患者病灶区域后，可将近红外光转化为可见光或紫外光。通过这种方法就能有效激活基因，控制蛋白质的表达，从而达到治疗癌变细胞的目的。 　　研究人员称，与紫外光和可见光相比，近红外光安全且具有更强的穿透力，它能达到更深层的目标肿瘤组织而不会对健康细胞造成伤害，他们正计划将其扩展到其他以光为基础的疗法当中。该技术具有极为广泛的应用前景，除光疗法外，还可以被用于生物成像和临床诊断，借助这些纳米粒子可以获得更清晰精确的癌细胞图像。目前该项目已经获得了来自新加坡A*STAR研究所和新加坡国家研究基金的资助，下一步该团队还将借此技术开发出用于快速诊断的试剂盒。

澳大利亚国立大学（ANU）的物理学家使用纳米粒子开发新的光源，将使人们有能力揭开比人的头发还要细小数千倍的极微小物体世界的“面纱”。发表在最新一期《科学进展》杂志上的这一发现，可能会对医学科学产生重大影响。这种技术成本低、效率高，有助于创造新一代显微镜，观察小到十亿分之一米的物体。　　使用纳米颗粒，研究人员将相机和利用其他技术看到的光频率提高了7倍。研究人员说，光的频率可增加到多高是没有限制的。频率越高，使用该光源所能看到的物体越小。这项只需要一个纳米颗粒就能工作的技术，可被应用到显微镜中，帮助科学家以传统显微镜10倍的分辨率放大超微小事物的世界，例如细胞和单个病毒的内部结构。　　传统的光学显微镜无法为纳米级物体生成高度放大的图像。依靠超分辨率显微镜技术或使用电子显微镜可帮助实现，但这样的技术速度慢、成本高，而且还可能破坏样品。基于光的显微镜有助于解决这个问题。研究人员借助“极紫外线光”，可看到今天使用的传统显微镜无法看到的东西。　　ANU开发的技术也可作为一种质量控制措施，用于半导体行业，简化制造过程。电脑晶片由非常细小的元件组成，其特征大小几乎只有十亿分之一米。在芯片生产过程中，制造商使用微小的极紫外光光源实时监测这一过程，能及早诊断出任何问题，从而提高芯片制造的质量和产量。

美国麻省理工学院的一个科研小组利用金纳米粒子以及红外线，研制出了一个递送数种药物的可控装置。 　　科研小组在最新一期《美国化学学会-纳米》杂志上报告说，其设计所依据的原理是当金纳米粒子暴露在红外线之下时，它们就会融化，释放出其表面所携带的药物。不同形状的金纳米粒子会对不同波长的红外线发生反应，因此只要控制红外线的波长，就能控制金纳米粒子所携每种药物的释放时间。 　　癌症、艾滋病等很多疾病的治疗都涉及多种药物治疗方案。目前已有的药物递送装置最多只能释放两种药物，而且释放时间必须提前设定。而这种新型药物递送装置可以从患者体外进行控制，且理论上最多可以递送4种药物。

以色列物理学家研发使用黄金纳米粒子检测早期癌症的方法首次通过人体测试。以色列巴伊兰大学纳米科技及先进材料研究所的德奥尔· 菲克斯勒教授率领的团队，经过5年的研究证实了纳米技术在癌症早期诊断中的光明前景。他们研发的非侵入无辐射光学系统，被用于检测脑部、颈部及口腔癌症，也可用来检测位于舌头、咽喉部位的癌症发病情况。该方法已在动物身上测试成功，最近也通过了人类测试，被确认有效。 　　几分钟即可检测出癌症且成功率超过90% 　　这种发明是如何工作的?如果一位口腔感到疼痛并伴有其他病症的患者去看医生，有一种令人不安的可能就是，该患者正受到口腔癌、舌癌或喉癌的折磨。医生要求患者使用一种特殊的混合物漱口，几分钟后便能确认患者是否患有癌症。 　　这样的测试很简单，患者只要花上几分钟，用含有黄金纳米粒子的混合物漱口，这些粒子能够有效给癌细胞着色，着色部位被一个专门研发的工具扫描成图，医生便可在电脑屏幕上查看结果。当前的临床试验表明，该方法可成功检测出人类舌头及咽喉部位的癌症。舌癌的检测在特拉维夫大学牙医学院进行，咽喉癌的检测由舍巴医学中心耳鼻喉部完成。菲克斯勒说：&ldquo 我们将试验结果和病人活检结果进行对比，该试验的成功率超过90%。&rdquo 　　两种技术手段成就这一快速检测技术 　　菲克斯勒研发的检测方法包括了两种在医学领域还未充分展示其全部潜能的技术手段，&ldquo 物理扩散&rdquo 技术和&ldquo 纳米技术&rdquo 。 　　&ldquo 物理扩散&rdquo 技术发展于上世纪70年代末，主要的理论基础是光束在身体器官上的反射能够帮助检测肿瘤。对被器官阻碍的光线扩散的研究可以显示出器官哪一部分吸收或反射了光线，从而有助于检测癌细胞生长。菲克斯勒说：&ldquo 研究者们花费了很长时间构建模型，尝试找出光线反射原理下器官发生了什么，然而该领域的研究停滞了一段时间，因为该模型无法确切显示肿瘤是否被检测到，也无法确认扩散源是否来自身体的不同部分。作为基础研究的极好模型，事实证明它没有多少临床价值。&rdquo 他解释道：&ldquo 被称为漫反射的理论模型自20世纪80年代就很流行，但对癌症的检测不能仅依赖于光线对器官的反射这一依据，要确认癌细胞是否生长，我们需要能够更好地描绘器官图像的物质或微粒。&rdquo 　　&ldquo 大约12年前，一种被称为分子药剂的新思路进入人们的视线。&rdquo 菲克斯勒说。和先前寻求大体图像的思路不同，新思路希望寻求分子层面的结论。以此思路为基础，一种被称为&ldquo 对比成像&rdquo 的方法在近十年中研发出来。运用该方法，医生将一种秘密药剂注射到患者身体中，植于医生希望探测癌细胞生长的地方，从而获得所需图像，这种秘密药剂就是纳米粒子。其中，黄金纳米粒子因其无毒且与人体具有较好的集成度而被广泛使用。 　　&ldquo 事实上，纳米粒子是在我们血液中运行的小型机器人。&rdquo 菲克斯勒解释说，&ldquo 当纳米粒子在癌症抗体分子中时，我们可以观察到，这些粒子能够黏着于癌细胞。因此无需核磁共振或CT检查，癌细胞便可被识别出来。因为某种量子特性，黄金纳米粒子在一定的波长下能够对光线产生很强的反射作用。&rdquo 　　近年来，一种使用黄金纳米粒子成像的技术被研发出来，基于这种技术的疾病探测和治疗仪器随之出现，但这种仪器有个实质问题，即如何平衡创建高清质量的图像与所需黄金数量的关系。 　　新算法模型还可将该技术扩展于检测其他疾病 　　菲克斯勒和他的同事对自己的探测方法不断改进。&ldquo 这就像在寻找隧道。&rdquo 他解释道，&ldquo 仅探测外部环境找到隧道并不容易，有时候你需要等待有人从里面出来。我们不仅依据粒子反射的光线，同时还根据人体组织上光线扩散产生的效果检测癌细胞。&rdquo 　　研究人员改变了黄金纳米粒子传统的球形形状，把它做成了杆形，改变了粒子反射波的长度，使粒子更深入地穿透到人体组织中。更重要是，他们研发了一种数学算法，能将粒子反映的信息转化成实际的图像。&ldquo 粒子穿透组织，我们看不到反射。&rdquo 菲克斯勒说，&ldquo 但我们可看到它们如何在人体组织内影响光扩散。基于从组织细胞反射出来的光子数量，可建立计算数学函数。&rdquo 　　菲克斯勒的方法不限于癌症检测，他还在开发多发性硬化症的诊断方法。他的研究引起了国际科学界的关注， 去年6月，伦敦医学院为他颁发奖学金，资助其之后一年在伦敦国王学院与其他科学家一同继续此研究。44岁的菲克斯勒出生于特拉维夫，现任巴伊兰大学先进光学显微镜实验室主任。 他在瓦伦西亚大学完成博士后工作，曾在中国华南师范大学激光研究所担任客座教授。

p style=" text-indent: 2em " 美国研究人员设计出一种新型纳米粒子，能同时将两种药物运送到大脑肿瘤部位，增强对一种死亡率很高的脑瘤——多形性胶质母细胞瘤的治疗效果，已在动物实验中取得成功。 /p p style=" text-indent: 2em " 多形性胶质母细胞瘤是一种难以治疗的常见恶性脑肿瘤，死亡率很高。直接注射药物难以通过血脑屏障抵达大脑和肿瘤细胞迅速对单一药物产生抵抗力，是治疗该疾病的两大难点。 /p p style=" text-indent: 2em " 美国麻省理工学院研究人员在英国《自然· 通讯》杂志上报告说，他们给脂质体纳米粒子加上转铁蛋白涂层，能使粒子顺利通过血脑屏障，并准确抵达肿瘤部位同时避开正常细胞。 /p p style=" text-indent: 2em " 脂质体是一种中空的人工球状微粒，外壳是脂质双分子层。研究人员在脂质体内部装上化疗药物替莫唑胺，负责破坏肿瘤细胞的ＤＮＡ（脱氧核糖核酸）；用外壳装载一种名为“ＪＱ－１”的实验药物，负责阻止肿瘤细胞修复ＤＮＡ损伤。两者联合发挥作用，能减少药物抵抗。 /p p style=" text-indent: 2em " 与直接注射药物相比，用这种加了转铁蛋白涂层的脂质体运送药物能起到更好的效果，实验鼠的脑部肿瘤缩小的幅度更大，生存率也更高。此外，新方法还能避免直接注射药物导致的一些不良反应。 /p p style=" text-indent: 2em " 研究人员说，该方法还能用于运送其他抗癌药物。血脑屏障的存在使许多药物无法用于脑肿瘤，新技术将改变这种状况，扩大选择范围。 /p

金三角催化活性位动态变化过程及催化反应前后形貌变化　　在能源催化领域，对纳米粒子活性位分布及动态变化的认识是设计催化材料和提高能源催化效率的关键。　　近日，中国科学院先进化学电源实验室徐维林课题组及美国A. Paul Alivisatos课题组利用动态光学超分辨成像技术，对纳米粒子不同位点催化过程中的荧光信号的进行跟踪，获取了Sb修饰的TiO2纳米棒及金三角不同位点的活性信息及随时间依赖关系(PNAS 2015 , doi:10.1073/pnas. 1502005112)。　　该课题组对Sb修饰的二氧化钛纳米棒及金三角催化过程中的活性位跟踪，发现纳米粒子缺陷处具有更高的催化活性，但是其稳定性较差，如端点及角的位置活性位具有低活长效性的特点，而在中间部位活性位具有高活稳定性的特点。尤其是有一些活性位呈现出“自愈”现象，即催化位点失活后由于吸附物种的脱附重新体现出催化活性，这一发现对于指导催化剂合成具有重要意义。　　该工作获得973 项目、自然科学基金、“青年千人计划”及美国能源部支持。　　(能源催化过程课题组)

p 　　近日，中国科学院上海应用物理研究所物理生物学研究室与加州大学圣地亚哥分校合作，发展了一种基于金纳米粒子的荧光-纳米等离子体双模态成像fPlas探针，并对其在胞内运输中的聚集过程及聚集态对其传输动力学的影响开展研究。相关结果发表于《自然-通讯》(Nature Communications, 2017, 5, 15646)。 /p p 　　胞吞及囊泡运输是细胞信号传导和能量交流的重要生理过程。其中，纳米粒子的胞吞和胞内运输过程研究是设计新型纳米药物载体和纳米诊疗方法的基础。物理生物学研究室的博士研究生刘蒙蒙和副研究员李茜等在研究员樊春海和加州大学教授Lal的指导下，通过发展fPlas探针实现了在单细胞水平半定量研究纳米粒子聚集状态的方法，可以清晰区分活细胞中呈单分散、小聚集体和大聚集体的金纳米粒子，并与暗场显微镜下的绿色、黄色以及亮黄色颗粒信号分别对应。他们进一步通过纳米等离子体成像与荧光成像的联用，实现了活细胞内纳米粒子聚集状态与定位信息同时获取。对金纳米粒子在细胞内通过微管进行运输，并且对在运输过程中发生逐步聚集的过程进行了实时成像，发现其聚集状态对相关囊泡的运动状态有重要影响。这一研究结果揭示了纳米粒子在细胞内的运输与其聚集状态直接相关，为设计新型纳米药物提供了新的思路和靶点。 /p p 　　 center img width=" 500" height=" 279" alt=" " src=" http://www.cas.cn/syky/201706/W020170614416182049650.jpg" / /center p /p p style=" text-align: center " & nbsp 上海应物所在金纳米粒子活细胞成像和胞内运输方面取得进展 /p /p

40多年来，TSI生产的 凝聚核粒子计数器（CPC） 为研究人员在纳米粒子计数领域提供了重要的支持。TSI第4代新型CPC整体改进了软件功能和性能，将继续成为气溶胶研究领域的基准。 TSI 新一代CPC 在可靠性和适用性上正建立起无与伦比的标准。现在，CPC数据可存储于CPC中，存储数据可随时本地访问，甚至远程访问。此外，新型CPC的所有型号和平台均使用相同的架构进行构建，操作直观，使用简单。 无论您需要校准和验证其它仪器，还是需要比较不同仪器间的性能，TSI生产的CPC都将是您参考计数器的最值得依赖的选择。长期环境监测用户可尽情享受新软件所带来的便利，新软件改善了筛选和输出大型数据集的方式。 新一代CPC能够减少停机时间和降低维修成本，不仅为您提高可靠的粒子数据，还能够优化您的研究。和研究行业的领导者携手合作，使用TSI新一代CPC，彻底变革您的粒子数据。 关于TSI公司TSI公司研究、确定和解决各种测量问题，为全球市场服务。作为精密仪器设计和生产的行业领导者，TSI与世界各地的科研机构和客户合作，确立与气溶胶科学、气流、健康和安全、室内空气质量、流体力学及生物危害检测有关的测量标准。TSI总部位于美国，在欧洲和亚洲设有代表处，在其服务的全球各个市场建立了机构。每天，我们专业的员工都在把科研成果转化成现实。

日本北陆尖端科学技术大学院大学日前宣布，该校研究人员研制出金银纳米粒子，它可用于制作高灵敏度生物传感器，以帮助医生检查患者的血液、尿液或者基因诊断等。 　　研究人员首先制作出直径约14纳米(1纳米等于十亿分之一米)的金纳米粒子，然后在其表面覆盖厚度约4纳米的银薄膜，接着在银薄膜上再覆盖一层厚度为0.1纳米的金，形成了金夹银的结构。研究人员观察这种结构的特性后发现，其不仅具有与单纯银纳米粒子相同的灵敏度，而且还具有金的特性——化学稳定性高，而且容易与生物体内相关分子结合。 　　领导这项研究的该校副教授前之园信也说：“如果使用这种纳米粒子，生物传感器的性能将实现飞跃性提高，成本也将大幅降低。”

宁志军博士展示喷涂了胶体量子点的薄膜实验样品。 　　加拿大研究人员设计并测试了一种新型固态、稳定的光敏纳米粒子&mdash &mdash 胶体量子点技术，该技术或将用于开发更为廉价、柔性的太阳能电池及更好的气体感应器、红外激光器、红外发光二极管。此项研究成果发表在最新一期《自然· 材料》上。 　　胶体量子点基于两种类型的半导体收集阳光：N型(富电子)和P型(乏电子)。但N型半导体材料暴露于空气中时，会与氧原子结合，失去其电子，转变成P型材料。 　　论文第一作者、多伦多大学电气与计算机工程系博士后宁志军在接受科技日报记者采访时说，其研究小组开发的新型胶体量子点技术，可使N型材料在暴露于空气中时，不与氧结合。同时维持稳定的N型和P型层，不仅能提高光的吸收效率，还打开了同时获得光捕获和电传导最佳性能的新型光电器件的大门，这也意味着可利用新技术开发出更复杂的气象卫星、遥控设备、卫星通信或污染检测仪。 　　宁志军称，这仅是此项材料创新研究的第一步，利用这种新材料可构建出新的器件结构。与普通硅材料电池相比，胶体量子点材料可在低温下合成，耗能低且工艺简单。这种溶液可处理的无机材料增强了电池的稳定性和便携性。研究发现，碘是兼备高效和空气稳定性的量子点太阳能电池的完美配体。 　　由于吸收光谱可达红外区域，这种N-P混合型新材料可吸收更多光能，从而使太阳能转换效率最高可达8%。改进性能还仅是这种新型量子点太阳能电池结构的开始，未来这些功能强劲的量子点可与油墨混合，喷涂或印刷到轻薄、柔软的屋面瓦表面，从而大大降低太阳能电力的成本，造福普通民众。 　　宁志军介绍，胶体量子点太阳能光伏技术在最近10年里已取得飞速发展，太阳能转换效率已从最初的0.1%提高到实验室条件下的10%左右。但要实现该技术的商业化，还需持续改进其绝对性能，或电力转换效率。

5 月 7 日消息，中国科学院精密测量科学与技术创新研究院的周欣研究员团队利用肿瘤微环境与正常组织的差异，开发出了一种可智能识别肿瘤的模块化自组装纳米粒子 GQD NT。这是一种能够实现癌症精准检测与治疗的纳米粒子，可显著降低癌症检测治疗过量使用药物带来的副作用。这种纳米粒子通过在肿瘤中不断变形，延长了粒子内的药物在肿瘤中的驻留时间、增强了药物在肿瘤中的穿透性，以极低的药物剂量实现了癌症光动力疗法的长时磁共振成像检测与高效治疗。图源 Pixabay简单来说，药物过量是造成癌症检测与治疗副作用大的主要原因。这是因为现有药物对病灶的靶向不足，难以富集于肿瘤区域，且在病灶部位停留时间短，需要进行大剂量注射以达到预期成像检测与治疗效果。这里提到的光动力疗法（PDT）是一种新兴的治疗癌症的疗法，因为所使用的光敏剂（PSs）只有在受光照射时才具有活性和毒性，并且具有高度的时空选择性。为了最大化其疗效，通常需要反复应用 PDT 来消融各种肿瘤。然而，由于不断的 PSs 注入导致总剂量过高，会引起严重的副作用。因此，研究人员研发出了一种基于酸度激活的石墨烯量子点纳米转化器 (GQD NT) 作为载体，用于实现长时间肿瘤成像和重复 PDT。在 Arg-Gly-Asp 肽的指导下，GQD NT 可主动靶向肿瘤组织，进而在肿瘤酸性中松弛、增大，从而有望在肿瘤中滞留较长时间。然后，GQD NT 会分解成小块，以更好的方式渗透进肿瘤中。在激光照射下，GQD NT 会产生温和的高温热疗效应，从而提高细胞膜渗透性，并促进 PSs 的摄取。最具突破性的是，制备好的 GQD NT 不仅“打开”了荧光 / 磁共振信号，而且实现了高效的重复 PDT。总的来说，这项研究开发了一种智能载体，通过编程变形增强了 PSs 在肿瘤内积累、保留和释放，从而克服了重复 PDT 中过度注射的障碍。图源 Pexels据称，GQD NT 可以使用十分简易的步骤将药物分子封装于其中，通过肿瘤微环境促发 GQD NT 变形，逐步提高药物在病灶部位的富集浓度。小鼠实验发现，GQD NT 在癌症检测中的造影剂使用量仅为现有临床技术的 6% 至 22%。在注射后 4 至 36 小时内，肿瘤部位的造影剂与正常组织对比度高，边界明显，极大延长了磁共振成像时间。团队基于 GQD NT 设计的光动力学治疗方法，单次光动力学治疗后，肿瘤体积下降 82%，两次光动力学治疗后，肿瘤被完全消融。在实验中，光敏药物的总剂量降至 1.76 至 3.50 微摩尔 / 千克的极低水平，与文献报道相比降低了 90%（单次治疗）至 95%（两次治疗），且所用的低剂量激光不会造成皮肤损伤，有望克服光动力学治疗中光敏药物过量的问题。

在实验时，颗粒会依附于血液样品中的每一个单独的癌细胞上，然后会发光。通过激光的辅助可以检测到癌细胞或对其分类。因为有很多不同类型的癌细胞，其中有一些癌细胞远远比其他的更加致命，通过使用这个技术可以检测到这些更致命癌细胞并采集它们，因为这些细胞在采集之后还可以在培养皿中进行培养，用纳米颗粒还可以在给病人真正治疗前，更容易地测试一些潜在的治疗方案。 　　 　　研究人员表明，目前该纳米颗粒可检测小鼠不同类型的乳腺癌细胞。他们还表明，纳米颗粒在添加进人类血液后也能识别出乳腺癌细胞。他们下一步是确定该颗粒能否从患者体内提取的血液样本中发现癌细胞。 　　每个纳米耀斑都是由金色涂层的荧光微粒与DNA片断共同组成的。DNA被选择为对应于在特定的癌症细胞中发现的RNA。一旦引入到血液样本中，纳米颗粒就会进入癌细胞而且纳米颗粒的DNA将结合到靶RNA上，从而触发荧光微粒的释放，从而导致癌细胞发光。可以通过将不同的DNA片段与不同颜色荧光微粒和结合来检测不同类型的癌细胞。 　　范德比尔特大学生物医学工程的教授Melissa Skala表示，循环肿瘤细胞是最致命的一种癌细胞，因为它们会使癌细胞扩散。而这样的细胞，要发现它们是极具挑战性的，因为它们存在的数量非常的少。 　　其他的研究人员也正在开发类似的方法来检测循环肿瘤细胞，不过他们通常是使用纳米颗粒与肿瘤细胞的表面进行结合。而这种新方法具备了两个潜在的优点，第一点是用这种方法使得我们能够更好地区分各种癌细胞 第二点是用这种方法仍然可以保持细胞存活，这样的话它们可以人为培养，而其他方法都趋向于破坏细胞。 　　此前也有国外媒体报道称，Google X实验室也正在开发一种微型磁性纳米粒，可以巡查癌症、心脏病等致命疾病的早期迹象。为了展开项目研究，Google已经招募100多位专家，项目涉及的学科包括天体物理学、免疫学、生物学、肿瘤学、心脏病学和化学领域。Google所研发的技术就是我们上述所提到的纳米微利依附于人体内的细胞、蛋白质和其它分子上。Google会让患者通过服用药丸的方式来使用其纳米粒子。 　　要让基于纳米耀斑的测试获得治疗乳腺癌或其他类型疾病的临床治疗许可，仍然需要等待几年时间。正是因为该技术允许我们在实验室培养或测试特定类型的癌细胞，所以在正式应用于临床之前，通过纳米耀斑这种方法可以让人类更好地了解癌症并帮助人类发现新的治疗药物。

撰文：金静碳点(CDs)作为小的碳材料之一,自2004年被发现以来，已逐渐发展成为一种明星材料。作为一种新型的量子点，CDs具有可实用的光电转化能力，良好的生物相容性和低毒性，双光子吸收和上转换荧光能力，以及易于化学修饰和功能集成性等优点，在光催化，光电器件，环境检测和生物成像领域有着广泛的应用。将CDs与金属复合，以表面增强拉曼光谱（SERS）技术来研究复合基底界面与分子的化学相互作用和化学反应以及催化反应的机理，将为SERS技术的发展带来新的契机。基于以上背景，吉林大学超分子结构与材料国家重点实验室的赵冰教授和宋薇副教授等人在这方面做了新的研究，有了新的发现。该研究利用碳点的还原性制备出了浓度和尺寸都可调控的核壳结构银@碳点核壳纳米粒子(Ag@CDs NPs)，作为SERS基底，检测到PATP探针分子低浓度为10-9 M，增强因子达6.7*10-5M，获得了佳的SERS信号。接着，与相同浓度的银纳米粒子(Ag NPs)进行SERS对比，结果发现Ag@CDs NPs具有更好的SERS性能。同时CDs荧光被猝灭后得到了其本身碳材料固有的D带和G带。之后，研究人员以Ag@CDs NPs同时作为SERS基底和催化剂，成功监测了Ag@CDs NPs催化氧化TMB，催化还原PNTP-DMAB以及PNTP-PATP的过程。他们欣喜地发现：由于CDs和Ag NPs的协同作用和电荷转移作用，Ag@CDsNPs的催化效率比相同浓度的单独的Ag NPs和CDs要高很多，并且检测到非常具有意义的H2O2的低浓度为1.6*10-8 M。由此得出Ag@CDs NPs具有更优良的SERS和催化性能的结论。图2.(a)SERS监控Ag@CDs NPs催化氧化TMB，(b) 不同浓度的H2O2催化氧化TMB的SERS，(c)Ag@CDs NPs 等离子体催化耦合PNTP-DMAB，(d) 以NaBH4为还原剂，Ag@CDS NPs 催化还原PNTP-PATP。本研究利用拉曼光谱不仅得到了被催化分子的变化信息，对分子的定性和定量具有重要意义，而且促进了核壳结构SERS基底的发展，扩展了CDs在SERS和催化领域的应用。值得一提的是，本研究中，SERS光谱的采集使用了HORIBA激光共聚焦拉曼光谱仪，所有的拉曼数据通过LabSpec软件进行分析。此项研究工作得到了国家自然科学基金项目的资金支持。相关成果近期发表在杂志《ACS Applied Materials& Interfaces》上，受到了业界同行的广泛关注，同时受邀报道在HORIBA科学仪器事业部上。Jing Jin，Shoujun Zhu, Yubin Song, Hongyue Zhao, Zhen Zhang, YueGuo, Junbo Li, Wei Song，Bai Yang, and Bing Zhao，“Precisely Controllable Core?Shell Ag@Carbon Dots Nanoparticles: Application to in Situ Super-Sensitive Monitoring of Catalytic Reactions”.ACS Appl. Mater. Interfaces 2016, 8, 27956?27965.HORIBA科学仪器事业部结合旗下具有近 200 多年发展历史的 Jobin Yvon 光学光谱技术，HORIBA Scientific 致力于为科研及工业用户提供先进的检测和分析工具及解决方案。如：光学光谱、分子光谱、元素分析、材料表征及表面分析等先进检测技术。今天HORIBA 的高品质科学仪器已经成为全球科研、各行业研发及质量控制的首选。

2018 年 10 月 24 - 26 日，第九届中国国际纳米技术产业博览会将在苏州国际博览中心盛大举行。时间：2018 年 10 月 24 日地点：苏州国际博览中心飞纳电镜展位号：209飞纳台式扫描电镜在表征微观结构时，拥有一个能在纳米范围内观测微观结构的工具是十分关键的。扫描电镜作为表征材料的理想工具，能够观察纳米材料的特征。配备能谱仪，可以分析样品表面的元素，进而确保材料质量达到要求。秉承飞纳台式电镜系列全自动操作、快速成像、不喷金观看绝缘体、完全防震、性能稳定的特点，2018 年，荷兰飞纳发布台式场发射电镜，放大倍率 500,000x，分辨率优于 2.5 nm。Phenom LE 飞纳台式场发射电镜采用热场发射电子源，信噪比高，使用寿命长，保证长期稳定的性能。飞纳台式场发射扫描电镜能谱一体机标配背散射电子成像、二次电子电子成像和能谱分析功能，可对各种样品进行高分辨成像及元素分析。适用于纳米材料检测——纳米氧化铁VSParticle——纳米粒子发生器VSParticle 是源自于荷兰代尔夫特理工大学气溶胶实验室的公司，有着超过 20 年对气溶胶制备的研究，他们坚信人类对于纳米材料的研究还有着广阔的空间。VSParticle 专注于研究纳米颗粒的新式制备方法，在扩展材料、应用领域多样性的同时，将产品设计得非常智能及简便，以加速科学家们对于纳米材料的研究。——世界上最快的纳米颗粒制备方案VSP-G1 是 VSParticle 公司制造的全自动纳米颗粒制备系统。这个系统能够非常高效地为研究学者们制备理想中的纳米颗粒。VSP-G1 系统可以为纳米研究创造许多新的方向：65 种元素覆盖，自由选择搭配：2018 年 10 月 24 日，飞纳电镜与您相约第九届中国国际纳米技术产业博览会。期待您的到来！

抗体-药物结合物（ADC）在靶向给药方面具有非常明显的优势，但其不足以克服肿瘤异质性所带来的给药局限。近日，来自美国康奈尔大学、斯隆凯特林癌症研究所和一家肿瘤药物公司的联合团队，采取分子工程的路径，开发了一种由超小（小于10 纳米）纳米颗粒-药物构成的缀合物（NDC），这种缀合物与ADC有许多相似之处，且在克服肿瘤异质性方面具有显著优势。相关成果4月22日在线发表于《材料化学》上。科研团队表示，NDC开发的关键挑战包括纳米颗粒载体和细胞毒性药物之间的连接化学设计，以及满足制造控制、稳定性和药物释放的严格标准。只有解决了这些关键环节，才可成功实现NDC的临床翻译。在这项研究中，科研团队采用相关化学方法和分子工程手段，通过精确调整粒子表面化学，将化疗药物和靶向部分共价连接到聚乙二醇（PEG）涂层包覆的超小二氧化硅纳米颗粒平台上，形成缀合物。这种方法利用颗粒表面PEG链之间的间隙来装载药物，与ADC相比，这种缀合物能够显著增强药物装载能力，同时保持良好的生物分布和药代动力学特征。为了在癌症治疗中实现高血浆稳定性和有效药物释放，科研团队开展了相关测试，将环戊二烯硅烷分子插入到颗粒的PEG层中，并与硅芯表面的硅醇基团缩合。通过进一步反应，环戊二烯基团随后被官能团化，从而实现点击化学，细胞毒性有效载荷最终通过可切割连接物点击到颗粒上，实现在癌组织内释放药物。科研团队表示，该研究产生的靶向NDC药物，最近已进入一二期人体临床试验。纳米颗粒-药物构成的缀合物结构示意图

1. 什么是光散射现象？光线通过不均一环境时，发生的部分光线改变了传播方向的现象被称作光散射，这部分改变了传播方向的光称作散射光。宏观上，从阳光被大气中空气分子和液滴散射而来的蓝天和红霞到被水分子散射的蔚蓝色海洋，光散射现象本质都是光与物质的相互作用。2. 颗粒与光的相互作用微观上，当一束光照在颗粒上，除部分光发生了散射，还有部分发生了反射、折射和吸收，对于少数特别的物质还可能产生荧光、磷光等。当入射光为具有相干性的单色光时，这些散射光相干后形成了特定的衍射图样，米氏散射理论是对此现象的科学表述。如果颗粒是球形，在入射光垂直的平面上观察到称为艾里斑的衍射图样。颗粒散射激光形成艾里斑3. 激光粒度仪原理-光散射的空间分布探测分析艾里斑与光能分布曲线当我们观察不同尺寸的颗粒形成的艾里斑时，会发现颗粒的尺寸大小与中间的明亮区域大小一般成反相关。现代的激光粒度仪设计中，通过在垂直入射光的平面距中心点不同角度处依次放置光电检测器进行粒子在空间中的光能分布进行探测，将采集到的光能通过相关米氏散射理论反演计算，就可以得出待分析颗粒的尺寸了。这种以空间角度光能分布的测量分析样品颗粒分散粒径的仪器即是静态光散射激光粒度仪，由于测试范围宽、测试简便、数据重现性好等优点，该方法仪器使用最广泛，通常被简称为激光粒度仪。根据激光波长（可见光激光波长在几百纳米）和颗粒尺寸的关系有以下三种情况：a) 当颗粒尺寸远大于激光波长时，艾里斑中心尺寸与颗粒尺寸的关系符合米氏散射理论在此种情况下的近似解，即夫琅和费衍射理论，老式激光粒度仪亦可以通过夫琅和费衍射理论快速准确地计算粒径分布。b) 当颗粒尺寸与激光波长接近时，颗粒的折射、透射和反射光线会较明显地与散射光线叠加，可能表现出艾里斑的反常规变化，此时的散射光能分布符合考虑到这些影响的米氏散射理论规则。通过准确的设定被检测颗粒的折射率和吸收率参数，由米氏散射理论对空间光能分布进行反演计算即可得出准确的粒径分布。c) 当颗粒尺寸远小于激光波长时，颗粒散射光在空间中的分布呈接近均匀的状态（称作瑞利散射），且随粒径变化不明显，使得传统的空间角度分布测量的激光粒度仪不再适用。总的来说，激光粒度仪一般最适于亚微米至毫米级颗粒的分析。静态光散射原理Topsizer Plus激光粒度分析仪Topsizer Plus激光粒度仪的测试范围达0.01-3600μm，根据所搭配附件的不同，既可测量在液体中分散的样品，也可测量须在气体中分散的粉体材料。4. 纳米粒度仪原理-光散射的时域涨落探测（动态光散射）分析 对于小于激光波长的悬浮体系纳米颗粒的测量，一般通过对一定区域中测量纳米颗粒的不定向地布朗运动速率来表征，动态光散射技术被用于此时的布朗运动速率评价，即通过散射光能涨落快慢的测量来计算。颗粒越小，颗粒在介质中的布朗运动速率越快，仪器监测的小区域中颗粒散射光光强的涨落变化也越快。然而，当颗粒大至微米极后，颗粒的布朗运动速率显著降低，同时重力导致的颗粒沉降和容器中介质的紊流导致的颗粒对流运动等均变得无法忽视，限制了该粒径测试方法的上限。基于以上原因，动态光散射的纳米粒度仪适宜测试零点几个纳米至几个微米的颗粒。5.Zeta电位仪原理-电泳中颗粒光散射的相位探测分析纳米颗粒大多有较活泼的电化学特性，纳米颗粒在介质中滑动平面所带的电位被称为Zeta电位。当在样品上加载电场后，带电颗粒被驱动做定向地电泳运动，运动速度与其Zeta电位的高低和正负有关。与测量布朗运动类似，纳米粒度仪可以测量电场中带电颗粒的电泳运动速度表征颗粒的带电特性。通常Zeta电位的绝对值越高，体系内颗粒互相排斥，更倾向与稳定的分散。由于大颗粒带电更多，电泳光散射方法适合测量2nm-100um范围内的颗粒Zeta电位。NS-90Z 纳米粒度及电位分析仪NS-90Z 纳米粒度及电位分析仪在一个紧凑型装置仪器中集成了三种技术进行液相环境颗粒表征，包括：利用动态光散射测量纳米粒径，利用电泳光散射测量Zeta电位，利用静态光散射测量分子量。6. 如何根据应用需求选择合适的仪器为了区分两种光散射粒度仪，激光粒度仪有时候又被称作静态光散射粒度仪，而纳米粒度仪有时候也被称作动态光散射粒度仪。需要说明的是，由于这两类粒度仪测量的是颗粒的散射光，而非对颗粒成像。如果多个颗粒互相沾粘在一起通过检测区间时，会被当作一个更大的颗粒看待。因此这两种光散射粒度仪分析结果都反映的是颗粒的分散粒径，即当颗粒不完全分散于水、有机介质或空气中而形成团聚、粘连、絮凝体时，它们测量的结果是不完全分散的聚集颗粒的粒径。综上所述，在选购粒度分析仪时，基于测量的原理宜根据以下要点进行取舍：a) 样品的整体颗粒尺寸。根据具体质量分析需要选择对所测量尺寸变化更灵敏的技术。通常情况下，激光粒度仪适宜亚微米到几个毫米范围内的粒径分析；纳米粒度仪适宜全纳米亚微米尺寸的粒径分析，这两种技术测试能力在亚微米附近有所重叠。颗粒的尺寸动态光散射NS-90Z纳米粒度仪测试胶体金颗粒直径，Z-average 34.15nmb) 样品的颗粒离散程度。一般情况下两种仪器对于单分散和窄分布的颗粒粒径测试都是可以轻易满足的。对于颗粒分布较宽，即离散度高/颗粒中大小尺寸粒子差异较大的样品，可以根据质量评价的需求选择合适的仪器，例如要对纳米钙的分散性能进行评价，关注其微米级团聚颗粒的含量与纳米颗粒的含量比例，有些工艺不良的情况下团聚的颗粒可能达到十微米的量级，激光粒度仪对这部分尺寸和含量的评价真实性更高一些。如果需要对纳米钙的沉淀工艺进行优化，则需要关注的是未团聚前的一般为几十纳米的原生颗粒，可以通过将团聚大颗粒过滤或离心沉淀后，用纳米粒度仪测试，结果可能具有更好的指导性，当然条件允许的情况下也可以选用沉淀浆料直接测量分析。有些时候样品中有少量几微米的大颗粒，如果只是定性判断，纳米粒度仪对这部分颗粒产生的光能更敏感，如果需要定量分析，则激光粒度仪的真实性更高。对于跨越纳米和微米的样品，我们经常需要合适的进行样品前处理，根据质量目标选用最佳质控性能的仪器。颗粒的离散程度静态光散射法Topsizer激光粒度仪测试两个不同配方工艺的疫苗制剂动态光散射NS-90Z纳米粒度仪测试疫苗制剂直径激光粒度仪测试结果和下图和纳米粒度仪的结果是来自同一个样品，从分布图和数据重现程度上看，1um以下，纳米粒度仪分辨能力优于激光粒度仪；1um以上颗粒的量的测试，激光粒度仪测试重现性优于纳米粒度仪；同时对于这样的少量较大颗粒，动态光散射纳米粒度仪在技术上更敏感（测试的光能数据百分比更高）。在此案例的测试仪器选择时，最好根据质控目标来进行，例如需要控制制剂中大颗粒含量批次之间的一致性可以选用激光粒度仪；如果是控制制剂纳米颗粒的尺寸，或要优化工艺避免微米极颗粒的存在，则选用动态光散射纳米粒度仪更适合。c) 测试样品的状态。激光粒度仪适合粉末、乳液、浆料、雾滴、气溶胶等多种颗粒的测试，纳米粒度仪适宜胶体、乳液、蛋白/核酸/聚合物大分子等液相样品的测试。通常激光粒度仪在样品浓度较低的状态下测试，对于颗粒物含量较高的样品及粉末，需要在测试介质中稀释并分散后测试。对于在低浓度下容易团聚或凝集的样品，通常使用内置或外置超声辅助将颗粒分散，分散剂和稳定剂的使用往往能帮助我们更好的分离松散团聚的颗粒并避免颗粒再次团聚。纳米粒度仪允许的样品浓度范围相对比较广，多数样品皆可在原生状态下测试。对于稀释可能产生不稳定的样品，如果测试尺寸在两者都许可的范围内，优先推荐使用纳米粒度仪，通常他的测试许可浓度范围更广得多。如果颗粒测试不稳定，通常需要根据颗粒在介质体系的状况，例如是否微溶，是否亲和，静电力相互作用等，进行测试方法的开发，例如，通过在介质中加入一定的助剂/分散剂/稳定剂或改变介质的类别或采用饱和溶液加样法等，使得颗粒不易发生聚集且保持稳定，大多数情况下也是可以准确评价样品粒径信息的。当然，在对颗粒进行分散的同时，宜根据质量分析的目的进行恰当的分散，过度的分散有时候可能会得到更小的直径或更好重现性的数据，但不一定能很好地指导产品质量。例如对脂质体的样品，超声可能破坏颗粒结构，使得粒径测试结果失去质控意义。d) 制剂稳定性相关的表征。颗粒制剂的稳定性与颗粒的尺寸、表面电位、空间位阻、介质体系等有关。一般来说，颗粒分散粒径越细越不容易沉降，因此颗粒间的相互作用和团聚特性是对制剂稳定性考察的重要一环。当颗粒体系不稳定时，则需要选用颗粒聚集/分散状态粒径测量相适宜的仪器。此外，选用带电位测量的纳米粒度仪可以分析从几个纳米到100um的颗粒的表面Zeta电位，是评估颗粒体系的稳定性及优化制剂配方、pH值等工艺条件的有力工具。颗粒的分散状态e) 颗粒的综合表征。颗粒的理化性质与多种因素有关，任何表征方法都是对颗粒的某一方面的特性进行的测试分析，要准确且更系统地把控颗粒产品的应用质量，可以将多种分析方法的结果进行综合分析，也可以辅助解答某一方法在测试中出现的一些不确定疑问。例如结合图像仪了解激光粒度仪测试时样品分散是否充分，结合粒径、电位、第二维利系数等的分析综合判断蛋白制剂不稳定的可能原因等。

“纳米银”是“银纳米颗粒”的简称或俗称，指由银原子组成的颗粒，其粒径通常在1~100nm范围。银材料表面具有抑菌性质早已为人熟知，其机理是位于材料表面的银原子可以被环境中的氧气缓慢氧化，释放出游离的银离子（Ag+），这些银离子通过与细菌壁上巯基结合，阻断细菌的呼吸链，最终杀死附着在材料表面的细菌。由于纳米颗粒的小尺寸效应和表面效应，随着颗粒尺寸的减小，纳米银的表面原子数与其内部原子数的比例急速升高，最终导致其银离子的释放速率显著增高，杀菌效果更加显著。利用纳米银抑菌特性的各种产品，包括纺织品、化妆品、药品等，以及其他工业产品，越来越多的研发并被投入使用。这些纳米银最终将会进入到环境中，对生态环境和生物健康产生影响。快速地检测和表征在各种不同的环境基体下的纳米粒子的技术手段因此显得极为必要，而珀金埃尔默公司的单颗粒ICP-MS技术则可以很好的应对这项挑战。本实验带您了解不同的废水中，单颗粒ICP-MS测定纳米银的能力。样品水样：是从加拿大魁北克省蒙特利尔附近的污水处理厂抽取。废水：是经过污水处理厂最终处理后排放到河里的废水，在二级沉降池后收集。混合溶液：经过生物处理后离开曝气池，到达二级沉降池处理悬浮物和沉积物的废水，从二级曝气池收集。海藻酸盐：一种在废水中可以检测到并由废水中溶解性有机碳组成的ppm级多糖。海藻酸盐溶液被用作于比较废水样品的一个已知的控制和替代物。用去离子水溶解从褐藻提取的海藻酸钠（Sigma-Aldrich, St. Louis, Missouri, USA）配制成浓度为6ppm的海藻酸盐溶液，并震荡一个小时。实验平均粒径为67.8±7.6nm的用PVP包裹的Ag ENPs标准品（用TEM定值，nanoComposix™ Inc., San Diego, California, USA），加入10mL到所有样品中，使浓度为10ppb（5,000,000粒/mL）。样品用去离子水稀释10-1000倍，测试前超声5分钟。所有样品一式三份。使用PerkinElmer NexION® 300D/350D ICP-MS进行分析，采用SP-ICP-MS模式，在Syngistix™ 软件纳米分析模块下进行。实验参数如表1所示。实验结果图1显示了0.1ppb（50,000粒/mL）Ag ENPs标准品的粒径分布，相当于66.1±0.1nm的平均粒径，浓度为52,302±2102粒/mL。对粒径的测试结果和TEM定值的一致性表明海藻酸盐基并不影响测量精度。图1：在6ppm海藻酸盐溶液中的Ag的粒径分布在确定海藻酸盐溶液技术的准确度的基础上，排放废水和混合溶液样品进行下一步的测量。图2和图3显示了废水和混合溶液各自的粒径分布。分析前样品稀释100倍，表2显示了粒径大小和颗粒浓度的测试结果。另外，平均粒径与证书标称值一致，颗粒浓度接近计算值，表明没有废水基体会影响测量结果。这些结果表明，可以准确测量在废水样品中的Ag ENPs。图2：稀释100倍废水中Ag的粒径分布图3：稀释100倍的混合溶液中Ag的粒径分布结论实验证明SP-ICP-MS具有准确测试三种不同类型废水样品中的银纳米粒子的能力。虽然废水基体很复杂，但是它们不会抑制SP-ICP-MS准确测量粒径和纳米粒子浓度的能力。想要了解更多详情，请扫描二维码下载完整的应用报告。

动态光散射纳米粒度仪是测量纳米材料粒度的主要手段。很多人会认为进口品牌准确性更好。而事实到底是怎样呢？在2017年11月17日广州“第十一届全国颗粒测试学术会议暨2017年全国粉体测试技术应用研讨会”上传来消息，在中国合格评定国家认可委员会和北京粉体技术协会联合举办的纳米颗粒粒度分析能力验证活动中，丹东百特BT-90纳米粒度仪与国内外19个品牌纳米粒度仪同台竞技，所测结果与标准样品的标准值相差极小，评价结果为“满意”。近些年来，中国合格评定国家认可委员会和北京粉体技术协会举办多多次粒度仪器分析能力验证活动，丹东百特都全部参加并一直取得很好的成绩。本次活动是主办方邮寄对比样品到各个比对实验室自主测试，然后由主办方对测试及结果进行统计分析，最终得出各个品牌的测试值与指定值之间的偏差和结论。百特BT-90的测试值为107nm，对比样品的指定值（标称值）为107,9nm，绝对偏差仅为-0.9nm，是所有参赛仪器偏差最小之一。这说明国产纳米粒度仪已经摆脱了以往模仿跟踪阶段，通过自主创新达到了新的高度。BT-90是丹东百特与华南师范大学联合研制的一款高性能的纳米激光粒度仪，它采用动态光散射原理，通过高灵敏度的光子计数器PMT实时接收纳动态光散射信号，通过具高性能的自相关器对信号进行甄别和处理，再通过精确反演计算就得到了纳米颗粒的粒度分布。除此之外，BT-90具有有效的恒温系统和保温措施，温控范围小于0.5℃，为得到准确的测试结果提供了稳定的外部环境。通过纳米粒度测试能力验证活动和百特BT-90准确的测试结果，我们可以看到国产纳米粒度仪的准确性已经达到甚至超越国外同类产品水平。BT-90将为中国纳米材料研究和产业化提供有力的保障。 （本文作者：百特公司研发中心主任 范继来）

CHDF4000 高分辨率纳米粒度仪1)CHDF4000是基于光散原理的仪器，使用新的技术对高分辨率的粒度分布(PSD)进行测量，包括高粒子检测灵敏度、动态范围、纳米粒子的优化分析；2)CHDF4000可提供完整范围5纳米至NM3微米，真实的PSD数据；3)通过粒子分离真正的PSD数据，关于粒子大小分布的形状不需要假设；4)根据颗粒密度分析—得出准确的粒子分类，包括纳米粒度；5)自动化操作，通过一个人性化界面即可完成全部操作主要优势：1) 高精度颗粒分布；2) 高灵敏度探测；3)纳米级别颗粒度分析；4)极高的可靠性；5)操作简便；6)在质量控/研发/在线控制方面均可应用；7)由于其新的紫外检测，具有极好的粒子检测灵敏度；8)平台，采用锥形检测流动池；9)极高的检测动态范围，可检测出微量的粒子；10)泵送系统性能高；11)连续监测/控制所有的测量数据；12)紫外检测器；13)自动取样器；14)样品用量小（不到1ml），分析时间10分钟； 技术参数：1)样品瓶数量：72；2)样品瓶尺寸：12mm，2ml；3)每小瓶注射次数：每个样品很低可以重复运行15次，数据可以自动保存和打印；4)自动样品混合：在分析之前样品(200μL)被吸入到瓶中4次用于样品混合，也为了防止粒子沉降；5)单独标记瓶：12ml；6)单独针冲洗瓶：12ml用于自动针浸渍(进入水或表面活性剂溶液)保持针外表面清洁；7)注射器体积：250 μL；8)精度：小于+/- 0.5% RSD；9)阀门：Valco Cheminert C3阀门，带有25 μL圈；10)防潮材质：聚四氟乙烯，316不锈钢；11)尺寸：24 x 59 x 52 cm (W x D x H)；12)净重：42kg创新点：CHDF4000是基于光散原理的仪器，使用新的技术对高分辨率的粒度分布(PSD)进行测量，包括高粒子检测灵敏度、动态范围、纳米粒子的优化分析；CHDF4000可提供完整范围5纳米至NM3微米，真实的PSD数据；通过粒子分离真正的PSD数据，关于粒子大小分布的形状不需要假设；根据颗粒密度分析—得出准确的粒子分类，包括纳米粒度；自动化操作，通过一个人性化界面即可完成全部操作； CHDF4000高分辨率纳米粒度仪

11月8日，珠海欧美克仪器有限公司（以下简称“欧美克”）隆重推出新产品NS-90Z纳米粒度及电位分析仪。新品成功引进和吸收了马尔文帕纳科纳米颗粒表征技术，在NS-90纳米粒度分析仪基础上进一步增加了zeta电位测试功能。NS-90Z纳米粒度及电位分析仪NS-90Z在一种紧凑型装置仪器中集成了动态光散射技术、静态光散射技术、电泳光散射技术三种技术，具有优越的粒度和电位分析功能，能满足广大纳米材料、制剂开发和生产用户的颗粒粒度和表面电位的测试需求。NS-90Z融合马尔文帕纳科M3-PALS相位分析检测技术，并广泛采用全球化供应链的优质光电部件，例如进口雪崩式光电二极管（APD）检测器和He-Ne气体激光器等，加上精确的内部温控技术、密闭光纤光路以及先进软件算法，保障了数据的高重复性、准确性和灵敏度，使该型号仪器可以分析宽广的粒径、浓度及电位范围的样品。NS-90Z同时支持SOP标准操作，以及测量数据智能评估，方便用户使用。技术指标【粒径】测量范围：0.3nm – 5000nm（以样品为准）测量原理：动态光散射法重复性误差：＜1%（NIST可追溯胶乳标样）最小样品容积：20µL最小样品浓度：0.1mg/mL （以样品为准）【分子量】分子量测量范围：342 Da – 2×107 Da , 由流体动力学直径估算（动态光散射）分子量测量范围：9800 Da – 2×107 Da , 由德拜图计算 （静态光散射）测量原理：动态光散射，静态光散射最小样品容积：20µL（需要3-5种样品浓度）【Zeta电位】测量原理：电泳光散射灵敏度：10mg/mL 66kDa 蛋白质Zeta 电位范围：＞+500mV / ＜-500mV电泳速度范围：＞+20μ.cm/V.s / ＜-20μ.cm/V.s最高样品浓度：40% w/v (以样品为准)最小样品容积：20μL最高电导率：200mS/cm检测技术：M3-PALS【系统参数】检测角度：90。+13。激光光源：高稳定He-Ne 激光器，波长633nm，功率 4mW。激光安全：1类，符合CDRH 和 CE 标准检测器：雪崩式光电二极管（APD）检测器，QE50%相关器：采样时间25ns – 8000s，4000通道，1011动态线性范围冷凝控制方法：干燥空气吹扫（需外接气源）温度控制范围：0° – 90°C温度控制精度：± 0.1°C电源：AC 90 – 240V, 50 – 60Hz功率：50W典型应用胶体和乳液表征药物分散体和乳液脂质体和囊泡粒子和表面的 Zeta 电位墨水、碳粉和颜料性能改进优化水处理中絮凝剂的用量以降低水处理成本缩短稳定分散体和蛋白质溶液的开发时间了解产品稳定或不稳定的原因，提高产品保质期防止形成蛋白质聚集体增加蛋白质浓度时保持稳定性

Nicomp 380 系列纳米激光粒度仪 专为复杂体系提供高精度粒度解析方案基本信息仪器型号：N3000 Plus工作原理：动态光散射（Dynamic Light Scattering, DLS）检测范围： 0.3nm-10.0μm Nicomp 380 N3000系列纳米激光粒度仪是在原有的经典型号380DLS基础上升级配套而来，采用动态光散射（Dynamic Light Scattering, DLS）原理检测分析颗粒的粒度分布，粒径检测范围 0.3nm – 10μm。其配套粒度分析软件复合采用了高斯（ Gaussian）单峰算法和拥有专利技术的 Nicomp 多峰算法，对于多组分、粒径分布不均匀分散体系的分析具有独特优势。技术优势1、APD（LDC）超高灵敏度检测器；2、多角度检测（multi angle）模块；3、可搭配不同功率光源；4、精确度高，最接近样品真实值；5、快速检测，可以追溯历史数据；6、结果数据以多种形式和格式呈现；7、符合USP,CP等个多药典要求；8、无需校准；9、复合型算法：（1）高斯（Gaussion）单峰算法与专利的Nicomp多峰算法自由切换10、模块化设计便于维护和升级；（1）可自动稀释模块专利；（2）搭配多角度检测器；（3）自动进样系统（选配）；Nicomp多峰分布概念 基线调整自动补偿功能和高分辨率多峰算法是Nicomp 380系列仪器所独有的两个主要特点，Nicomp创始人Dave Nicole很早就认识到传统的动态光散射理论仅给出高斯模式的粒度分布，这和实践生产生活中不相符，因为现实中很多样本是多分散体系，非单分散体系，而且高斯分布灵敏性不足，分辨率不高，这些特点都制约了纳米粒度仪在实际生产生活中的使用。其开创性的开创了Nicomp多峰分布理论，大大提高了动态光散射理论的分辨率和灵敏性。图一：Nicomp多分分布数据呈现 如图一：此数据为Nicomp创始人Dave Nicole亲测其血液所得的真实案例。其检测项目为：高密度脂蛋白，低密度脂蛋白和超低密度脂蛋白，由图中可以看出，其血液中三个组分的平均粒径分别显示在7.0nm；29.3nm和217.5nm。由此可见，Nicomp分布模式可以有效反应多组分体系的粒径分布。Nicomp多峰分布优势 Nicomp系列仪器均可以自由在Gaussian分布模式和Nicomp多峰分布模式中切换。其不仅可以给出传统的DLS系统的结果，更可以通过Nicomp多峰分布模式体现样品的真实情况。依托于Nicomp系列仪器一系列优异的算法和高灵敏性的硬件设计，Nicomp纳米激光粒度仪可以有效区分1:2的多分散体系。图二：高斯分布及Nicomp多峰分布对比图 如图二：此数据为检测93nm和150nm的标粒按照1:2的比例混合后所测得的数据。左边为高斯分布（Gaussian）结果，右图为Nicomp多峰分布算法结果，两者都为光强径数据。从高斯分布可以得到此混合标粒的平均粒径为110nm-120nm之间，却无法得到实际的多组分体系结构。从右侧的Nicomp多峰分布可以得到结果为双峰，即如数据呈现，体系中的粒子主要分布于98.2nm以及190nm附近，这和实际情况相符。 为满足不同客户的实际检测需求，我司的Nicomp 380 N3000会配备相应的配置，旨在为客户们在控制成本的基础上，得到需求的解决方案，达到收益最大化。产品优势模块化设计 Nicomp 380纳米激光粒度仪是全球率先在应用动态光散射技术上的基础上加入多模块方法的先进粒度仪。随着模块的升级和增加，Nicomp 380的功能体系越来越强大，可以用于各种复杂体系的检测分析。自动稀释模块 带有专利的自动稀释模块消除了人工稀释高浓度样品带来的误差，且不需要人工不断试错来获得合适的测试浓度，这大大缩短了测试者宝贵时间，且无需培训，测试结果重现性好，误差率＜1%。380/HPLD大功率激光器 美国PSS粒度仪公司在开发仪器的过程中，考虑到在各种极端实验测试条件中不同的需求，对不同使用条件和环境配置了不同功率的激光发生器。大功率的激光器可以对极小的粒子也能搜集到足够的散射信号，使得仪器能够得到极小粒子的粒径分布。同样，大功率激光器在测试大粒子的时候同样也很有帮助，比如在检测右旋糖酐大分子时，折射率的特性会引起光散射强度不足。 因为大功率激光器的特性，会弥补散射光强的不足和衰减，测试极其微小的微乳、表面活性剂胶束、蛋白质以及其他大分子不再是一个苛刻的难题。即使没有色谱分离，Nicomp 380纳米粒径分析仪甚至也可以轻易估算出生物高分子的聚集程度。雪崩二极管 (APD-LDC)超高灵敏度检测器 Nicomp 380纳米粒径分析仪可以装配各种大功率的激光发生器和军品级别的雪崩二极管检测器（相比较传统的光电倍增管有7-10倍放大增益效果）。 APD通常被用于散射发生不明显的体系里来增加信噪比和敏感度，如蛋白质、不溶性胶束、浓度极低的体系以及大分子基团，他们的颗粒的一般浓度为1mg/mL甚至更低，这些颗粒是由对光的散射不敏感的原子组成。APD外置了一个大功率激光发生器模块，在非常短的时间内就能检测分析纳米级颗粒的分布情况。380/MA多角度检测器 粒径大于100 nm的颗粒在激光的照射下不会朝着各个方向散射。多角度检测角器通过调节检测角度来增加粒子对光的敏感性来测试某些特殊级别粒子。Nicomp 380可以配备范围在10°-175，步长0.7°的多角度测角器，从而使得单一90°检测角测试不了的样品，通过调节角度进行检测，改善对大粒子多分散系粒径分析的精确度。工作原理目录结构： 1.前言 2.动态光散射原理 3.动态光散射理论：光的干涉 小知识：光电倍增管（PMT) 小知识：光电二极管（APD) 5.粒子的扩散效应 6.Stoke-Einstein方程式 7.自相关函数原理 前言 近十几年来，动态光散射技术（Dynamic Light scattering, DLS），也被称为准弹性光散射（quasi-elastic light scattering, QELS）或光子相关光谱法（photon correlation spectroscopy， PCS）,已经被证明是表征液体中分散体系的粒径分布（PSD）的极有用的分析工具。DLS技术的有效检测粒径范围——从5am（0.005微米）到10几个微米。DLS技术的优势相当明显，尤其是当检测到300nm以下亚微米的粒径范围时，在此区间，其他的技术手段大部分都已经失效或者无法得到准确的结果。因此，基于DLS理论的设备仪器被广泛采用用以表征特定体系的粒度分布，包括合成的高分子聚合物(如乳胶，PVCs等)，水包油和油包水的乳剂，囊泡，胶团，微粒，生物大分子，颜料，燃料，硅土，金属晶体，陶瓷和其他的胶体类混悬剂和分散体系。动态光散射原理 下图所示为DLS系统的简单的示意图。激光照射到盛有稀释的颗粒混悬液的玻璃试管中。此玻璃试管温度恒定，每一个粒子被入射光击发后向各个方向散射。散射光的光强值和粒径的分子量或体积（在特定浓度下）成比例关系，再带入其他影响参数比如折射率，这就是经典光散射（Classic light scattering)的理论基础。 图1：DLS系统示意图最新的动态光散射方法（DLS）从传统的光散射理论中分离，不再关注于光散射的光强值，而关注于光强随着时间的波动行为。简单来说，我们在一定角度（一般使用90°角）检测分散溶剂中的混悬颗粒的总体散射光信息。由于粒度的扩散，光强值不断波动，理论上存在有非常理想化的波动时间周期，此波动时间和粒子的扩散速度呈反比例关系。我们通过光强值的波动自相关函数的计算来获得随时间变化的衰减指数曲线。从衰减时间常量τ，我们可以获得粒子的扩散速度D。使用Stokes-Einstein 方程式，我们最终可以计算得出颗粒的半径（假定其是一个圆球形状）。动态光散射理论：光的干涉 为了容易理解什么叫做强度随时间波动，我们必须先理解相干叠加（coherent addition）或线性叠加（superposition）的概念,进一步要知道检测区域内的不同的粒子产生了很多独立散射光，这些独立的散射光相干叠加或互相叠加的最终结果就是光强。这种物理现场被称为“干涉”。下图是光干涉图样。 每一束独立的散射光波到达检测器和入射激光波长有相位关系，这主要取决于悬浮液中颗粒的精确定位。所有的光波在PMT检测器的表面的狭缝中混合在一起，或者叫干涉在一起，最终在特定的角度可以检测得到“净”散射光强值，在DLS系统中，绝大部分都使用90度角。 小知识——光电倍增管（PMT) 光电倍增管（Photomultiplier，简称PMT），是一种对紫外光、可见光和近红外光极其敏感的特殊真空管。它能使进入的微弱光信号增强至原本的108倍，使光信号能被测量。光电倍增管示意图小知识——光电二极管（APD) 光电倍增管是由玻璃封装的真空装置，其内包含光电阴极 (photocathode)，几个二次发射极 (dynode)和一个阳极。入射光子撞击光电阴极，产生光电效应，产生的光电子被聚焦到二次发射极。其后的工作原理如同电子倍增管，电子被加速到二次发射极产生多个二次电子，通常每个二次发射极的电位差在 100 到 200 伏特。二次电子流像瀑布一般，经过一连串的二次发射极使得电子倍增，最后到达阳极。一般光电倍增管的二次发射极是分离式的，而电子倍增管的二次发射极是连续式的。 应用 光电倍增管集高增益，低干扰，对高频信号有高灵敏度的优点，因此被广泛应用于高能物理、天文等领域的研究工作，与及流体流速计算、医学影像和连续镜头的剪辑。雪崩光电二极管（Avalanche photodiodes，简称APDs）为光电倍增管的替代品。然而，后者仍在大部份的应用情况下被采用。 动态光散射理论： 粒子的扩散效应 悬浮的粒子并不是静止不动的，相反，他们以布朗运动（Brownian motion)的方式无规则的运动，布朗运动主要是由于临近的溶剂分子冲撞而引起的。因此，到达PMT检测区的每一束散射光随时间也呈无规则波动，这是由于产生散射光的粒子的位置不同而导致的无规则波动。因为这些光互相干涉在一起，在检测器中检测到的光强值就会随时间而不断波动。粒子很小的位移需要在相位上产生很大的变化，进而产生有实际意义的波动，最终这些波动在净光强值上反应出来。 DLS测量粒径技术的关键物理概念是基于粒子的波动时间周期是随着粒子的粒径大小而变化的。为了简化这个概念，我们现在假定粒子是均一大小的，具有相同的扩散系数（diffusion coefficient)。分散体系中的小粒子运动的快，将会导致光强波动信号变化很快；而相反地，大粒子扩散地毕竟慢，导致了光强值的变化比较慢。 图示4使用相同的时间周期来观测不同大小（小，中，大）的粒子产生的散射光强变化,请注意，横坐标是时间t。 我们需要再次强调，光强的波动并不是因为检测区域内粒子的增减引起的 而是大量的粒子的位置变动（位移）而引起的。 Stokes Einstein Equation DLS技术的目标是从原始数据（raw data)中确定粒子的扩散系数“D”。原始数据主要是指光强信号的波动，比如上述图4中所示。通过扩散系数D我们可以很容易的计算出粒子的半径，这时候就是广为人知的Stokes-Einstein方程式：D=kT/6πηR （2）这里k 指的是玻尔兹曼常数1.38 x 10-16 erg K-1；T是绝对温度；η是分散溶剂的额剪切粘度，比如20℃的水的η=1.002×10-2 泊； 从上述公式2中我们可以看到，通常情况下，粒子的扩散系数D会随着温度T的上升而增加。温度进而也会影响溶剂粘度η。例如，纯水的粘度在25℃下会落到0.890×10-2泊，和20℃下相比会有10%的改变。毫无疑问，溶剂的粘度越小，粒子的无规则扩散速度会越大，从而导致光强的波动也越快。因此，温度T的变化和粒径的变化是完全分不开的，因为他们都影响到了扩散系数D。正因为这个原因，样本的温度必须保持恒定，而且必须非常精确，这样才能获得有实际意义的扩散系数D。 从图4的“噪声”信号中无法直接提取出扩散系数。但是可以清楚地看到，信号b比信号c波动地快，但是比信号a波动地慢，因为，信号b地粒径一定在a和c之间，这只是很直观地得到一个结论而已。然而，量化此种散射信号是一个很专业地课题。幸而，我们有数学方法来解决这个问题，这就是自相关函数（auto-correlation)。自相关函数原理 现在让我们设定散射光强的自相关函数为IS(t)，在上述图4中可以看到其随时间而波动。我们用C(t’)来标识自相关函数。C(t’)可以通过如下方程式3来表达：C(t’)= (3)括号表示有很多个t和对应的Is值。也就是说，一次计算就是运行很多Is(t)*Is(t-t’) 的加和，所有都具有相同的间隔时间段t’。 图5是典型的Is(t)的波形图，通过这张图，我们可以认为C(t’)和Is(t)之间有简单的比例关系，这张图的意义在于通过C(t’)函数可以通过散射光强Is(t)的波动变化“萃取”出非常有用的信息。 自相关函数C(t’)其实是表征的不同大小的粒子随时间而衰变的规律。 点击下载工作原理仪器参数粒径检测范围0.3 nm - 10 μm分析方法动态光散射，Gaussian单峰算法和 Nicomp多峰算法pH值范围1-14温度范围0℃-90 ℃（±0.1℃控温精度，无冷凝）浓度40%w/v激光光源至少35mW激光光源检测角度多角度（10°- 175°，包含90°，步进0.7°）检测器APD-LDC(雪崩二极光电倍增管，可7-10倍增益放大)可用溶剂水相,绝大多数有机相样品池标准4 mL样品池（1cm×4cm，高透光，石英玻璃或塑料）1mL样品池（玻璃，高透光率微量样品池，微量进样10μL）分析软件必配科研级软件符合 21 CFR Part 11 规范分析软件（可选）验证文件有电压220 – 240 VAC，50Hz 或100 – 120 VAC，60Hz计算机配置要求Windows 7及以上版本windows操作系统，40Gb硬盘，1G内存，光驱，USB接口，串口（COM口）外形尺寸56 cm * 41 cm * 24cm辅助增益模块自动稀释模块自动进样器（选配）重量约26kg（与配置有关）配件大功率激光光源PSS使用一系列大功率激光二极管来满足更多更苛刻的要求。使用大功率激光照射，以便从小粒子出货的足够的入射光。15mW, 35mW, 50mW, 100mW — 波长为635nm 的红色二极管。20 mW 50 mW 和 100 mW 波长为 514.4nm的绿色二极管。雪崩光电二极管检测器（APD Detector）提供比普通光电倍增管(PMT)高7-10倍的灵敏度。自动稀释系统模块将初始浓度较高的样本自动稀释至可检测的的浓度，可稀释初始固含量为50%的原始样品，本模块收专利保护，其可免除人工稀释样品带来的外界环境的干扰和数据上的误差，此技术被用于批量进样和在线检测的过程中。多角度检测系统模块提供多角度的检测能力。使用高精度的步进电机和针孔光纤技术可对散射光的接收角度进行调整，可为微粒粒径分布提供可高分辨率的多角度检测。对高浓度样品（≤40%）以及大粒子多分散系的粒径提供了提供15至175度之间不同角度上散射光的采集和检测自动滴定模块（选配）样品的浓度及PH值是Zeta电位的重要参数，搭配瑞士万通的滴定仪进行检测，真正实现了自动滴定，自动调节PH值，自动检测Zeta电位值。免除外界的干扰和数据上的误差，精确分析出样品Zeta电位的趋势。样品池标准4 mL样品池（1cm×4cm，高透光，石英玻璃或塑料）；1mL样品池（玻璃，高透光率微量样品池，最小进样量10μL）。自动进样器（选配）批量自动进样器能实现60个连续样本的分析而无需操作人员的干预。因此它是一个非常好的质量控制工具，能增大样品的处理量。大大节省了宝贵的时间。应用领域 纳米载药纳米药物研究近些年主要着重在药物的传递方向并发展迅猛，纳米粒的大小可以有效减少毒性和副作用。所以，控制这些纳米粒的粒径大小是非常必要的。 磨料磨料既有天然的也有合成的，用于研磨、切削、钻孔、成形以及抛光。磨料是在力的作用下实现对硬度较低材料的磨削。磨料的质量取决于磨料的粗糙度和颗粒的均匀性。化学机械抛光液(CMP SLURRY)化学机械抛光是半导体制造加工过程中的重要步骤。化学机械抛光液是由腐蚀性的化学组分和磨料(通常是氧化铝、二氧化硅或氧化铈)两部分组成。抛光过程很大程度上取决于晶片表面构型。晶片的加工误差通常以埃计，对晶片质量至关重要。抛光液粒度越均匀、不聚集成胶则越有利于化学机械抛光加工过程的顺利进行。 陶瓷陶瓷在工业中的应用非常广泛，从砖瓦到生物医用材料及半导体领域。在生产加工过程中监测陶瓷颗粒的粒度及其粒度分布可以有效地控制产品的性能和质量。 粘土粘土是一种含水细小颗粒矿物质天然材料。粉砂与粘土类似，但粉沙的颗粒比粘土大。粘土中易于混杂粉砂从而降低粘土的等级和使用性能。ISO14688定义粘土的颗粒小于63μm。 涂料涂料种类繁多，用途广泛。涂料的颗粒大小及粒度分布直接影响涂料的质量和性能。污染物监测粒度检测分析在产品的污染监测方面起着重要作用，产品的污染对产品的质量影响巨大。绝大多数行业都有相应的标准、规程或规范，必须严格遵守和执行，以保证产品满足质量要求。化妆品无论是普通化妆品还是保湿剂、止汗剂，它们的性能都直接与粒度的大小和分布有关。化妆品的颗粒大小会影响其在皮肤表面的涂抹性能、分布均匀性能以及反光性能。保湿乳液(一种乳剂)的粒度小于200纳米时才能被皮肤良好吸收，而止汗剂的粒度只有足够大时才能阻塞毛孔起到止汗的作用。 乳剂乳剂是两种互不相溶的液体经乳化制成的非均匀分散体系，通常是水和油的混合物。乳剂有两种类型，一种是水分散在油中，另一种是油分散在水中。常见的乳剂制品有牛奶（水包油型）和黄油（油包水型），加工过程中它们均需均质化处理到所需的粒径大小以期延长保质期。 乳剂乳剂是两种互不相溶的液体经乳化制成的非均匀分散体系，通常是水和油的混合物。乳剂有两种类型，一种是水分散在油中，另一种是油分散在水中。常见的乳剂制品有牛奶（水包油型）和黄油（油包水型），加工过程中它们均需均质化处理到所需的粒径大小以期延长保质期。 食品食品的原料（粉末及液体）通常来源于不同的加工厂，不同来源的原料必须满足某些特定的标准以使制品的质量均一稳定。原料性质的任何波动都会对食品的口味和口感产生影响。用原料的粒度分布作为食品质量保证和质量控制（QA/QC）的一个指标可确保生产出质量均以稳定的食品制品。液体工作介质/油液体工作介质（如：油）越来越昂贵，延长液体介质的寿命是目前普遍关心的问题。机械设备运转过程中会产生金属屑或颗粒落入工作介质中（如：油浴润滑介质或液力传递介质），因此需要一种方法来确定介质（油）的更换周期。通过监测工作介质（油）中颗粒的分布和变化可以确定更换工作介质的周期以及延长其使用寿命。墨水随着打印机技术的不断发展，打印机用的墨水变得越来越重要。喷墨打印机墨水的粒度应当控制在一定的尺度以下，且分布均匀，大的颗粒易于堵塞打印头并影响打印质量。墨水是通过研磨方法制得的，可用粒度检测分析仪器设备监测其研磨加工过程，以保证墨水的颗粒粒度分布均匀，避免产生聚集的大颗粒。

近段时间，新冠病毒南非变种奥密克戎来势汹汹，针对这种变异病毒的疫苗开发正紧锣密鼓地进行，其中颇受关注的当属mRNA疫苗。一些知名制药企业表示可以迅速针对新变种调整mRNA疫苗，在100天内即可交付首批疫苗。可见，mRNA疫苗具有快速研发、快速制备的优点，此外还具有安全性和有效性好，持续时间长的优点，发展前景广阔。 mRNA进入细胞内部并发挥作用，面临两大难关 mRNA疫苗/生物药的原理：将含有编码抗原蛋白的mRNA导入人体细胞内部，直接进行翻译，形成相应的抗原蛋白，从而诱导机体产生特异性免疫应答，达到预防免疫或治疗的目的。 但是，mRNA要进入细胞内部并发挥作用，面临两大难关： 1 mRNA是带负电荷的长链大分子，细胞膜表面也带负电，静电排斥作用使得mRNA较难穿过细胞膜进入细胞内部；2 mRNA进入人体后，容易被体内的多种酶降解。 u mRNA“运载火箭” — 递送系统应运而生为了攻克这两大难关，mRNA“运载火箭”— 递送系统应运而生，其负责将mRNA成分完整地运送至目标靶点，并且在合适的时机和环境条件下及时释放。 u LNP — 目前mRNA药物主流递送系统核酸脂质纳米粒（Lipid nanoparticle, LNP）是目前mRNA药物主流的递送系统，其结构示意图如下图所示： https://www.precisionnanosystems.com/workflows/formulations/lipid-nanoparticles 核酸脂质纳米粒主要成分的作用核酸脂质纳米粒LNP除有效成分mRNA外，主要由四种成分组成： 这四种成分协同作用，护送有效成分mRNA穿透细胞膜，并在细胞质中有效地释放。因此，脂质纳米粒中四种成分的的含量对优化mRNA药物的给药方式，药效研究等具有重要意义。故有必要开发一种稳定可靠的分析方法，用于这四种成分的含量检测。 岛津解决方案l 分析仪器岛津生物惰性液相系统+蒸发光散射检测器Ⅲ l 方法学结果使用外标法绘制标准曲线，获得四种成分5~1000(/ 500)mg/L的宽线性范围。三个浓度（10、50和200 mg/L）标准品的保留时间和峰面积的RSD（n=6）分别在0.04~0.11 %和0.69~7.14 %之间，仪器精密度良好。 图1 脂质纳米粒四种成分标准品色谱图（50 mg/L） 表1 方法学结果 l 实际样品分析mRNA疫苗样品使用甲醇稀释10倍后，直接进样分析，样品中检测到LNP的四种成分，含量见下表。 表2 实际样品分析结果 结语mRNA疫苗安全、有效、周期短，是抗击新冠病毒战场上的新兵，也是一员不可忽视的猛将。脂质纳米粒递送系统则是mRNA能够穿透细胞膜，到达细胞内部有效表达抗原蛋白的关键。我们开发了一种使用岛津生物液相系统结合蒸发光散射检测器ELSD-LT Ⅲ同时分析脂质纳米粒中四种成分含量的分析方法，方法灵敏、稳定、可靠。四种成分含量多少，一测见分晓，为药学研究提供可靠的数据支持，助力变种新冠病毒mRNA疫苗开发快上加快！ 撰稿人：唐雪 本文内容非商业广告，仅供专业人士参考。