外泌体(Exosomes)的粒径检测比常规脂质纳米颗粒(LNP)更为复杂,因为外泌体是生物源性囊泡,具有高度的异质性,且样本中常混杂着蛋白聚集体、脂蛋白等杂质。
根据国际细胞外囊泡学会(ISEV)发布的指南(如MISEV2018/2023),外泌体的粒径通常在 30-150 nm
之间,但单一技术无法完成所有表征。因此,目前的标准做法是采用“多技术联合表征”策略。
主流检测方法
1. 纳米颗粒跟踪分析 (NTA) —— 常用
这是目前外泌体研究中应用广泛的粒径和浓度检测技术(代表仪器:Malvern NanoSight, Particle Metrix
ZetaView)。
原理:利用激光照射样品,通过显微镜和相机捕捉颗粒在液体中的布朗运动轨迹,利用斯托克斯-爱因斯坦方程计算流体力学直径。
优势:
提供粒径分布图(通常显示峰值在100nm左右)。
可测定颗粒浓度(Particles/mL),这对计算外泌体产量至关重要。
部分仪器(如ZetaView)还可同时测量Zeta电位,评估外泌体的稳定性。
局限:对折射率低的微小颗粒(<50 nm)检测灵敏度下降,且容易受大颗粒聚集体干扰。
2. 透射电子显微镜 (TEM) —— 形态学金标准
虽然TEM主要用于看形态,但它也是验证粒径的重要手段。
原理:使用电子束穿透样品成像。通常配合负染(如醋酸铀)使用。
优势:
直观看到外泌体的“茶托状”或“杯状”双层膜结构,这是确认外泌体身份的关键。
可以排除非囊泡状的蛋白聚集体或杂质。
局限:样品制备过程(干燥、染色)可能导致囊泡收缩或变形,且无法统计大样本的浓度。
3. 调谐电阻脉冲传感 (TRPS)
原理:颗粒逐个通过纳米级小孔时引起电阻变化(代表仪器:Izon qNano)。
优势:单颗粒检测,粒径分辨率高,能精确区分大小相近的亚群,且能测浓度。
局限:需要更换不同孔径的膜来适应不同粒径范围,通量相对较低。
4. 动态光散射 (DLS)
原理:测量颗粒布朗运动的光强波动。
现状:虽然操作简单,但在外泌体领域不如NTA常用。因为DLS对大颗粒(如聚集体)极其敏感,容易掩盖外泌体的真实信号,且无法提供浓度信息。
注意事项
“三件套”缺一不可:
根据ISEV标准,仅做粒径检测是不够的。严谨的外泌体表征必须包含:TEM(看形态)+ NTA(测粒径/浓度)+
WB(测标志物)。如果只做NTA,审稿人可能会质疑你检测的是否为蛋白聚集体。
样本纯度至关重要:
NTA无法区分外泌体和同样大小的病毒、脂蛋白或蛋白聚集体。如果提取方法(如超速离心或沉淀试剂盒)纯度不够,NTA测出的浓度会虚高,粒径分布也会变宽。
仪器校准:
使用NTA检测前,务必使用标准聚苯乙烯微球(如100nm或150nm标准品)校准仪器,确保激光光路和相机聚焦准确。
荧光NTA (fNTA):
如果条件允许,可以使用带有荧光模块的NTA。通过标记外泌体膜蛋白(如CD63抗体),可以专门追踪“阳性外泌体”的粒径,从而排除背景中非外泌体颗粒的干扰。
来源:网络