Применения Анализа Nanoparticle Отслеживая (NTA) в Исследовании Nanoparticle

AZoNano

Покрытые Темы

Введение
Методология
Применения
Синтез & Комплексирование Nanoparticle
Токсичность & Влияния Nanoparticle на Биологических Системах
Поставка & Nanoencapsulation Снадобья
Вакционная Продукция
Заключение

Введение

Несмотря На растущую значительность получать точные предварительные подчеты размера, распределения по размеру и концентрации частиц nanoscale в все больше и больше широком диапазоне применений, существующие методы для получать такую информацию (например Электронная Микроскопия и светлый разбрасывать) могут доказать требующий много времени и комплекс и результаты трудные для того чтобы интерпретировать, в частности в образцах чточто несродны в составе или чточто содержит ряд размеров частицы, например polydisperse.

Анализ Nanoparticle Отслеживая (NTA) заново начатый метод для сразу и в реальном масштабе времени визуализирования и анализа nanoparticles в жидкостях. Основано на методе загоранном лазером микроскопично, Броуновское движение nanoparticles проанализировано в реальное временя камерой CCD, каждой частицой одновременно но отдельно визуализирующ и отслежено преданной программой анализа изображения отслеживать частицы.

Потому Что каждая частица визуализирована и проанализирована отдельно, приводя к предварительный подчет размера частицы и распределения по размеру частицы не терпит от ограничения быть утяжеленной интенсивностью, z-средним распределением которое нормально в обычных методах ансамбля загрунтовкы частицы в этом режиме размера, например солидном методе Динамические Светлый Разбрасывать (DLS) или Спектроскопии Корреляции Фотона (PCS).

Способность NTA одновременно измерить размер частицы и частицу разбрасывая интенсивность позволяет несродным смесям частицы быть разрешенным а, важно, концентрацию частицы можно оценить сразу - профиль распределения по размеру частицы полученный NTA сразу частотное распределение номера/.

Методология

Точно фокусировать, лазерный луч 635 nm пропущено через призм-окаимленную оптически квартиру, R.I. чего такое что луч рефрагирует на интерфейсе между квартирой и жидкостным слоем помещенными над им.

Должно к рефракции, обжатиям к низкопрофильному, интенсивной зоне в которой nanoparticles присутствующие в жидкостном фильме можно легко визуализировать через длинн-работая расстояние, задаче луча освещения микроскопа увеличения x20 приспособьте к в противном случае обычному микроскопу (Диаграмме 1a). Установлено на держателе A.C., камера CCD, работая на 30 кадров в секунду, использована для того чтобы захватить видео- область видимости приблизительно 100 um x 80 um.

Диаграмма 1a. Модуль освещения лазера NanoSight

 

Диаграмма 1B. Схема показывая оптически путь лазерного луча и просмотра обнаружения объективного луч через окно.

Частицы в томе разбрасывать увиденный двигать быстро под Броуновское движение. Программа NTA одновременно определяет и отслеживает центр каждой частицы на основание рамк--рамки в течении длины видео (типично 900 кадров или 30 секунд).

На Диаграмму 2 показано увеличенное изображение 2 таких частиц и траекторию они принимали сверх несколько рамок как отслежено программой анализа изображения NTA.

Диаграмма 2. Увеличенное изображение типичных следов частиц двигая под Броуновское. Примечание: частицы нет imaged, структурная информация как форма под разрешая силой оптически используемого микроскопа.

Среднее расстояние каждая частица двигает в x и y в изображении автоматически высчитан. От этого значения, коэффициент диффузии частицы, Dt, можно получить и, знающ температуру T образца, и растворяющее η выкостности, определенный диаметр d частицы гидродинамический. Что отслеживают габаритное Броуновское движение 3 только в 2 размеры (x и y) приспосабливает при помощи следующего изменения уровнения Гладить рукой-Эйнштейна (Уровнения 1); где KB константа Boltzmann.

Уровнение 1:

Ряд размеров частицы которые могут быть проанализированы быть в зависимости от NTA тип частицы. Более низкий предел размера определен размером частицы и R.I. частицы. Для очень высоких частицi R как коллоидное золото, точного определения размера можно достигнуть вниз к диаметру 10 nm. Для более низких частиц R.I., как то из биологического начала, самый малый обнаруженный размер мог только находиться между 25-35 nm. Этот минимальный предел размера позволяет, однако, анализу большинств типов вируса. Верхние пределы размера причалены когда будут, что слишком лимитированным отслеживает Броуновское движение частицы точно, диаметр µm типично 1-2.

Для того чтобы позволить достаточное количество частиц быть проанализированным в пределах приемлемый период времени (например секунды <60) от которого статистически содержательный и возпроизводимый профиль распределения по размеру частицы можно получить, образцы должны содержать между 10 и7 10 частицами9 /ml, разбавлением образца часто необходимы, что достигли этой концентрации.

Преимущество мочь одновременно измерить 2 независимых параметра как частица разбрасывая диаметр интенсивности и частицы (от динамического режима) может доказать ценность в разрешая смесях различных типов частицы (например различать между частицами неорганических и полимера такого же диаметра). Подобно, малые разницы в размере частицы внутри населенность можно разрешить с значительно более высокой точностью чем достигл другими методами светлый разбрасывать ансамбля.

Диаграмма 3. Приглаживаемый график 3D размера против относительным разбросанного светом номера интенсивности vs.particle постаретой смеси 100 200 полистироля nm микросфер nm и показывая частично комплексирование.

На Диаграмму 3 показано частично суммируя образец смеси 100 200 полистироля nm микросфер nm и в которых эмерджентность пика лежа между 2 основными населенностями признакова натиска комплексирования или димеризации.

Применения

Несмотря На только быть превращенным и сделанным доступной с 2006, NTA все больше и больше прикладной в широком диапазоне различных применений и теперь используется внутри над 200 лабораториями всемирными (в октябре 2009). Следующее описывает некоторые из областей в которых сообщенное NTA прикладной и результаты.

Синтез & Комплексирование Nanoparticle

Продукция nanoparticles удалением пульсированного лазера использовала NTA (так же, как DLS) для того чтобы определить распределение по размеру частицы в нескольких изучений. В этих, было показаны, что более лучше было одето NTA к анализу polydisperse образцов.

В изучении роста и комплексирования nanoparticles золота контролируемых Уф--видимой абсорбциой, были найдены, что сопоставили TEM (Электронная Просвечивающая Микроскопия), DLS и NTA, данные от NTA при то полученное другими методами и Lundahl использовало AFM (Атомную Микроскопию Усилия) и SEM (Электронную Микроскопию Скеннирования) для следования синтеза nanoparticles Ag уменьшением цитрата.

NTA было использовано для того чтобы подтвердить monodispersity частиц и последующего комплексирования на добавлении NaCl. NTA успешно было использовано для того чтобы контролировать распределение по размеру размера и частицы nanoparticles медной окиси в органическом ухудшении поллютанта и порошков nanocomposite Карбид-Кобальта вольфрама как новые материалы nanoscale.

Изменениями в образовании, рассеивании и стабилности полимеров и nanoparticles polycomplex и в водяной и растворяющей системе можно следовать в реальном времени используя NTA и результатах сравненных к другим методам загрунтовкы nanoparticle как турбидиметрия, DLS, и TEM.

Сравнительные оценки метода и его NTA потенциальны по мере того как робастная на-линия аналитически метод также была обсужена и увеличивая количество изучений сравнило NTA к обычным методам для анализа nanoparticles.

Было найдены, что согласилось NTA хорошо с предварительными подчетами SEM среднего размера частиц загрунтовкы частицы лазера microemulsions сформированных ионными сурфактантами углерода в закризисном CO.2 В сравнительном изучении используя cytometry подачи, DLS и NTA, Harrison показали что NTA смогло успешно разрешить trimodal распределения частиц тарировки где данные по DLS доказали чувствительное к загрязняющим елементам и углу измерения. Он нашел что пока NTA не может проанализировать бляшки которые слишком большие, соответствующе для анализировать chylomicrons и частицы VLDL.

В сравнении различных методов (AFM, SEM, TEM, оптически микроскопии, DLS, NTA, резонирующей спектроскопии Raman и спектроскопии абсорбциы) для характеризовать смеси жидкостного кристалла углерода nanotube-thermotropic нематические, было заключено что NTA, DLS, AFM и оптически микроскопия были самая соответствующая. В изучении агрегата фильмов бинарного microgel тонких, NTA было использовано для того чтобы подтвердить коэффициенты диффузии разрешения.

Токсичность & Влияния Nanoparticle на Биологических Системах

В изучении токсичности nanoparticle, NTA доказывало полезное в мочь определить степень к которой подвесы nanoparticles разметаны до изучать их влияние на биологических системах. Подобно, NTA было прикладной для того чтобы измерить распределение по размеру частицы компоситов nanoparticle расследуя поколение свободного радикала nanoparticles используя dithiothreitol как индикатор.

DLS и NTA были использованы для того чтобы расследовать влияние биологического средства на размере частицы 60 nanoparticles золота nm. Результаты от NTA были в соответствии с того из DLS в показывать средний размер частицы увеличенный 10 nm и NTA также показало что ширина (polydispersity) распределения была в соответствии с измерений сделанных другими методами.

Подобно, влияние на комплексировании nanoparticles titanium двуокиси естественными акватическими средствами было изучено используя DLS и NTA. Было найдены, что произвело NTA более точные данные от polydispersed типов образца хотя результаты зависели на экспириментально условиях.

В изучении твердых частиц износа от implant и протезов металл-на-металла, NTA было использовано для того чтобы показать, для the first time, что значительно более высокая концентрация um частиц <0.5 присутствовала чем был предпологаемый пока другая группа показала что покрытия конструировали уменьшить износ на поверхностях протеза может быть вредн под некоторым обстоятельством.

По Мере Того Как NTA способно одновременно отслеживать частицы на индивидуальное основание, больше чем один параметр можно измерить для каждой частицы.

Пока динамическая деятельность при Броуновского движения проанализирована для того чтобы определить размер частицы, возможно одновременно измерить относительную, среднюю интенсивность света разбросанную от каждой частицы. Это позволяет подобным определенным размер частицам различных частиц R.I. быть различенным. Соответственно, была использована способность NTA проложить курс размера частицы как функция R.I. продемонстрировать подготовку чётких металлизированных nanorods вируса мозаики (TMV) табака в высоких выходах и с равномерными покрытиями.

Поставка & Nanoencapsulation Снадобья

NTA было использовано для того чтобы проанализировать изменения над timescales 1 часа в фильтрованных подготовках nanocapsules в которые было включено снадобье субстрата P-Гликопротеида (P-Gp), tacrolimus, по мере того как романная форма двойного покрынного контролируемого образования отпуска.

Показывало что NTA может различить между 2 типами nanoparticles тиола в смеси, один чего нашл, что иметь пойманные в ловушку энзимы ß-галактозидазы и был соответственно гораздо большле в размере (диаметре 300 nm) чем более малые частицы что не содержало никакой энзим (подобно определенный как был диаметром 150 nm как измерено NTA и Спектроскопией Корреляции Фотона). Двухмодовая природа смеси определенной NTA была подтвержена электронной микроскопией скеннирования пушки излучения поля (FEGSEM) и позволила применению метода шага разъединения градиента sucrose отделить 2 типа частицы.

Успешное разъединение было подтвержено и NTA а колориметрический assay показывая NTA смог быть использован сразу в оптимизировать изоляцию этих сложных смесей частицы для последующего возможного применения в широком диапазоне процессов и приборов чточто требуют каталитических functionalised поверхностей, как биосенсоры и биокаталитические реакторы.

В изучении влияния увеличивать длину цепи над C-18 и менять уровень оксидации в синтезированном N4, спермины N9-diacyl на образовании NTA ДНА и siRNA и флуоресцировании бромида ethidium гася были использованы для того чтобы определить способности этих романных смесей сконденсировать ДНА и сформировать nanoparticles.

Успешная характеризация этими методами определила эффективные pEGFP и образование и поставку siRNA к основным линиям кожи и раковой клетки. Подобно, assay интеркалирования RiboGreen и частица NTA загрунтовка были использованы для того чтобы определить влияние последовательно изменять длину цепи, уровень оксидации, и распределение заряда в N4, N9-diacyl и N4, сперминах N9-dialkyl на их способности связать к siRNA и сформировать nanoparticles.

В других портивораковых изучения bispecific и antiangiogenic конъюгатах полимера-alendronate-taxane будучи превращанным для того чтобы пристрелть метастазы косточки подтвердил как был 95 nm средним как определено размер NTA.

Вакционная Продукция

Сравнение вытекая аналитически методов для того чтобы характеризовать вакцину nm диаметра 40 вирусную как для исследования, так и для промышленных приложений недавно было унесено в котором NTA было сравнено с более устанавливать методами как TEM (Просвечивающий Электронный Микроскоп), DLS (Динамический Светлый Разбрасывать), Статический Светлый Разбрасывать, Исключение Размера - Разбрасывать Multi Угла Светлый (SEC-MALS), Несимметричная Подача - (Фракционировка Подачи Поля в комбинации с SLS и Аналитически Ультра Центрифугированием).

Пока был рассмотрены, что имел каждый метод и прочности и были показаны, что были слабости как аналитически методы в этом применении (см. Таблицу 1 внизу) только NTA точны и на типах образца стандарта справки и высокой концентрации давая основной диаметр частицы 40 nm для каждого, тогда как DLS и SEC-MALS (единственные 2 метода работоспособного на обеих концентрациях) дали 42 nm и 68 nm (SEC-MALS) и 56 nm и 66 nm (DLS) для частицы вируса 40 nm.

Сравнение Таблицы 1. NTA к традиционным методологиям для характеризации частицы.

Метод

Прочности

Слабости

TEM

Визуализирование вируса

Высокие цены

Сложная процедура по подготовки образца

Динамический Светлый Разбрасывать (DLS)

Быстрое результат-высокое объём образца

Сразу образец измерени-никакое разбавление на колонке

Оценка Сложных данных

Не количественные методы

Бедные для сложного, polydisperse образца
типы (например много биологических типов образца)

Статический Светлый Разбрасывать (SLS)

Одобренное, надежное метод-qualifiable

Минимальная подготовка образца необходимая

Анализ низких образцов концентрации

Средств цены, натренированные операторы, максимум
стандарт обслуживания оборудования

Образец разбавленный в мобильном периоде

Возможное взаимодействие между стационарным периодом и образцом

Несимметричная Подача Поля
Фракционировка

Отсутствие взаимодействия между стационарным периодом колонки и образцом

Анализ низких образцов концентрации

Средств цены, натренированные операторы, высокий стандарт обслуживания оборудования

Образец разбавленный в мобильном периоде

Аналитически Ультра Центрифугирование

Высокое разрешение

Точный родной молекулярный вес для того чтобы поддержать методы SEC таким образом очень полезные для протеинов

Высокая цена

Сложные preperation образца & оценка данных

Низкое объём образца

NTA

Низкие цены - легкие для использования

Быстрые результаты - высокое объём образца

Анализ низкой концентрации образц-малый том образца

Разбавление Образца необходимое

Новый метод - лимитированный опыт, котор нужно положиться дальше

На Диаграммы 2a и 2b показано 2 разбавления образца, Диаграммы 2a больше разбавленный образец что соответственно содержит более низкую концентрацию компоситов. На Диаграмму 2b показано образец более высокой концентрации в котором соответственно более высокие числи компоситов могут быть ясно выдающийся но что не повлияйте на точность анализа основной частицы 40 nm.

Заметьте также маштаб Y-osи который дает различную концентрацию частицы (более высоко для образца b) показывая значительно частицу подсчитывая преимущество NTA над DLS чточто не может произвести такие данные. Также показаны кумулятивные низкорослые графики для каждого распределения.

Диаграмма 2a. Низкая концентрация подготовки вируса 40 nm

Диаграмма 2b. Более Высокая концентрация такого же материала показывая присутсвие компоситов и понижает основную концентрацию частицы

Более последующий пример невоспримчивости NTA к присутсвию компоситов в образце ясно показан в следующем примере. Другой образец вируса описываемый выше был измерен NTA на диаметре 45 nm (Диаграмме 3a).

Однако, после взволнования такого же образца простой трястить на немного секунд, было увидены, что имело напряжение сдвига наведенное комплексирование в образце вируса (Диаграмме 3b).

Диаграмма 3a. Размер Частицы/Концентрация

Диаграмма 3b. Размер Частицы/Концентрация

Профиль распределения по размеру Частицы образца a) раньше и b вируса) после напряжения сдвига навел комплексирование. Заметьте изменение в маштабе нормализованных вертикальных выставок оси падение в концентрации частиц на комплексировании (от приблизительно 80x10^6 particles/ml к приблизительно 50x10^6 particles/ml). Такая информация отсутствовал к другим методам светлый разбрасывать ансамбля как DLS.

Заключение

NTA сразу и быстрый метод которым nanoparticles в их естественном solvated положении в жидкости могут быстро быть обнаружены, определены размер и подсчитаны. Пока ограничено к частицам 10-20nm, и над и к рядами концентрации между 107 - 109 частиц в ml, способность одновременно визуализировать и проанализировать nanoparticles на индивидуальное основание позволяют для много улучшенного разрешения polydisperse и/или несродных типов образца.

Метод можно использовать для того чтобы укомплектовать существующие методы для загрунтовкы nanoparticles (например DLS, PCS) позволяя данным полученным от этих методов, котор будут утверждать сразу микроскопично замечания образца. Страница Таблицы 2 вышеуказанная суммирует применения и пробует типы к которым NTA прикладной для того чтобы датировать.

Эта информация найденный, расмотрена и приспособлена от материалов обеспеченных NanoSight.

Для больше информации пожалуйста посетите NanoSight.

Date Added: Dec 22, 2009 | Updated: Mar 7, 2013

Last Update: 7. March 2013 10:44

Ask A Question

Do you have a question you'd like to ask regarding this article?

Leave your feedback
Submit