纳米颗粒跟踪分析仪工作原理

　　纳米颗粒跟踪分析仪(Nanoparticle Tracking Analysis, NTA)是一种基于光学显微镜和激光散射的粒度分析技术。它通过实时追踪单个纳米颗粒在液体中的布朗运动，来计算颗粒的粒径和浓度。

　　其工作原理可以分解为下面几个步骤

　　工作原理

　　激光照射与光散射

　　一束激光被聚焦并照射到含有纳米颗粒的液体样品中。样品中的纳米颗粒会使激光发生散射，在黑暗的背景下，每个颗粒都呈现为一个明亮的光点。

　　捕捉布朗运动

　　一个高灵敏度的显微镜和高速摄像机(通常以每秒30帧或更高的速率)会记录下这些散射光点的动态视频。由于受到周围液体分子的随机碰撞，纳米颗粒会进行无规则的热运动，即布朗运动。

　　单颗粒追踪与计算

　　专用软件会对录制的视频进行分析，识别并追踪每一个光点在连续帧之间的运动轨迹。软件通过计算每个颗粒的位移，得出其扩散系数(D)。

　　应用斯托克斯-爱因斯坦方程

　　这是NTA技术的核心。软件利用斯托克斯-爱因斯坦方程，将每个颗粒的扩散系数(D)转换为其流体力学直径(d)。

　　方程为：d = kT / (3πηD)

　　d: 颗粒的流体力学直径

　　k: 玻尔兹曼常数

　　T: 绝对温度

　　η: 液体的粘度

　　D: 颗粒的扩散系数

　　简单来说，颗粒越小，布朗运动越剧烈，扩散系数越大，计算出的直径就越小。

　　如何测量颗粒浓度

　　NTA技术的一大优势是能够直接测量颗粒浓度。由于显微镜视野的观测体积是已知的(由摄像机的尺寸和放大倍率决定)，软件可以通过统计在视频中追踪到的颗粒数量，直接计算出样品中的颗粒浓度(例如，每毫升的颗粒数)。

　　主要应用领域

　　NTA技术因其独特的优势，在多个前沿领域得到广泛应用：

　　生物医学：作为表征外泌体和细胞外囊泡(EVs)的“金标准”技术之一，用于精确测定其粒径和浓度。同时，也用于病毒、疫苗和蛋白质聚集体的研究。

　　药物递送：表征脂质体、聚合物纳米颗粒等药物载体的物理特性，优化药物递送系统。

　　纳米材料：监测纳米颗粒的合成过程，评估其均匀性、稳定性和聚集行为。

　　环境科学：检测和分析水体中的纳米污染物或微塑料。

　　技术优势

　　与动态光散射(DLS)等测量群体平均值的传统技术相比，NTA具有显著优势：

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