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28Dec.2022
粒徑界達電位
生醫粒徑分析儀介紹:藉由粒徑分析強化醫療與奈米科技進程
你有聽過生醫粒徑分析儀嗎?從📖 《奈米粒子是什麼?從定義了解特性,清楚知道產業應用在哪裡!》📖 一文中可發現,生醫產業中使用奈米微胞將藥物包覆後運送到人體目的地。而透過應用生醫粒徑分析儀,更可了解其藥物的粒徑大小是否有助於患者吸收。因此,對於生醫產業來說粒徑分析儀的應用就顯得格外的重要!除了粒徑以外還有什麼值得注意的地方嗎?一起看看吧!
![生醫粒徑分析 生醫粒徑分析](https://www.otsuka-tw.com/upload/news_technical_articles_b/ALL_news_technical_articles_23A03_f9KO7z1bnS.jpg)
生醫粒徑分析儀可應用於哪裡?
隨著奈米科技日新月異的進步,如何在「奈米」的尺度下控制產品就是一大課題。當然,奈米科技不止限於材料領域使用,在生醫領域中的應用也是五花八門。其中最常見且最直觀的產業,算是藥物的系統。
從藥物本身的有效成份粒徑大小,到裝載藥物送達的DDS(Drug delivery system)系統,可說是最典型的奈米科技應用於生物醫藥領域的範例。
延伸閱讀:📖藥物DDS(Drug delivery system)是什麼?粒徑與界達電位如何應用於藥物送達系統?📖
除了DDS以外還有什麼應用呢!?
奈米粒徑與界達電位關係說明
另外,提到奈米粒徑就不能不提到「界達電位」。以生物系統中的環境來說,相較於無機材料的單純溶劑配比會更加複雜。雖然生醫產品大多是以水為基底,但是生物環境的不確定性更增加了控制界達電位的挑戰難度。因為是直接接觸人體,甚至是吃進身體裡的藥品,安全性當然是最大的考量,故若無法直接量測或模擬生體環境下的量測是很危險的。
除了液態的藥品應用以外,固態的生物材料也是奈米科技應用的範圍。例如:人造皮膚的表面電位、生物傳感器的設計、載玻片的表面改質等,都可以用固體表面電位量測一窺液體與固體間交互作用預測。近期較熱門的研究題目外泌體(Exosomes)等,也可以量測濃度、粒徑大小等等,算是比較新的應用。
生醫粒徑分析儀功能介紹
1.粒徑分析
奈米科技應用於生醫領域上,最直觀的應用就是粒徑大小分析。而粒徑大小會直接影響到設計的藥物,能不能達到患部、吸收程度、保存等等關鍵。其主要分別為以下2種:- 錠狀/粉狀藥物:主要是以微米粒徑分析儀量測(雷射繞射或是影像分析等方法),這方面藥物一般為學名藥。其藥物成分較固定,研究也較為成熟,例如:退熱感冒藥等常見藥物。
- 注射劑/小分子藥物:主要應用在奈米大小的新藥等等,較多以DLS動態光散射法量測。例如:蛋白質藥物、癌症用藥或疫苗等等較新型的藥物,一般比較常見是針劑或液體口服/外用等等液態劑型。(延伸閱讀:📖粒徑分析基本觀念,現行6種粒徑量測原理及方法完整說明📖)
2. 有效成分送達與吸收
除了藥物本身以外,也經常應用於DDS藥物送達系統。如上述DDS那篇文章所述,例如:一般認為癌症病變的患部血,管孔隙大概是200nm左右;若藥物大於這個尺寸,可能會讓藥物無法有效到達患部,也會影響到吸收度的快慢。3.保存
藥物如果過期了,應該沒有人敢服用吧?!當藥物過期,其實就是裡面的有效成分產生了團聚凝集,會影響本來應該有的效用,甚至有可能有意想不到的毒性。如何在一定環境(溫度...)內保存,或是可以保存多久等等,從粒徑分析上可以看到一些端倪。例如:需要低溫保存的針劑,在使用前一段時間才能拿出冷藏處;當暴露在高溫太久,可能針劑裡面會產生一些懸浮物,也就是裡面的成分產生了凝集,就不能再用了。4. 界達電位
界達電位比起粒徑來說,其應用較多面向一點。但一般來說,會與粒徑的結果相輔相成互相呼應。與粒徑相關來說,界達電位最經典的應用就是粒子的保存;在粒子間如果有較強的電荷斥力,就能維持較長時間不團聚進而延長保存期限。在生物醫學的研究環境下,粒子(成份)本身有較複雜的電位表現,例如表面修飾、官能基等等...除了分散性以外還有更多的應用方法!5. 表面修飾
主要以奈米金為基底載體,在奈米金上修飾不同的官能基等等,以達到想要的效果與研究方向。其修飾官能基後,一般都伴隨著界達電位的改變,這時可以用界達電位去做一個初步的判斷。例如:將其修飾的不帶電,以通過人體環境識別不被免疫系統給破壞掉。![生醫表面修飾將其修飾的不帶電,以通過人體環境識別不被免疫系統給破壞掉。 生醫表面修飾將其修飾的不帶電,以通過人體環境識別不被免疫系統給破壞掉。](https://www.otsuka-tw.com/upload/news_technical_articles_b/ALL_news_technical_articles_22L28_qBfYJx19wX.jpg)
6. 藥物釋放
藥物以脂質體等包覆後,可利用不同的刺激(例如:溫度、計算藥物到達患部所需時間等等...)方法使藥物釋出。下圖是以溫度刺激為主做的藥物送達DDS機制例子,在高溫時膠體粒子產生收縮進而釋放出包裹在其中的有效成分。DDS除了脂質體以外,近來也有發展使用exosomes的新興方法。![DDS藥物釋放以溫度刺激為主做的藥物送達DDS機制例子 DDS藥物釋放以溫度刺激為主做的藥物送達DDS機制例子](https://www.otsuka-tw.com/upload/news_technical_articles_b/ALL_news_technical_articles_22L28_Ir5Cegq2XM.jpg)
生醫粒徑分析儀推薦
高鹽度環境下zeta potential量測|告別焦黑電極,正確量測界達電位
根據《藥物DDS(Drug delivery system)是什麼?粒徑與界達電位如何應用於藥物送達系統?》一文顯示,使用ELSZ系列標配的界達電位樣品容器,可順利量測高鹽濃度下的界達電位。ELSZ的界達電位樣品容器,配有大面積的圓頂白金電極及長直行流道設計,不僅是生理食鹽水(鹽濃度約150mM NaCl相當),亦可直接量測1000mM NaCl鹽濃度。
![高鹽度界達電位量測 高鹽度界達電位量測](https://www.otsuka-tw.com/upload/news_technical_articles_b/ALL_news_technical_articles_22L28_d37WMydPJ5.jpg)
ELSZ採用長直型流道,配合圓鼎型白金電極可分散電流,使在高鹽度環境(如:人體buffer等等)可以直接進行量測,無須擔心它牌的U型管所產生的氣泡或是電極劣化等問題。
直線型電泳(ELSZ) | |
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樣品容器形狀示意圖 | ![]() |
重複使用 | 可全部拆開清洗重複使用 |
電極 | 圓鼎型白金電極 |
流道形狀 | 長直型流道,粒子可直線電泳 |
高鹽度量測 | 直接量測高鹽度高導電度,最高實測到3M NaCl當量鹽度 |
量測高鹽度樣品後的電極外觀 | ![]() |
ELSZ更多應用功能介紹:固體表面電位、濃度分析、黏彈性分析、散射強度
接下來為您介紹更多ELSZ界達電位粒徑分析儀可以做到的延伸功能,助攻生醫進程。●固體表面電位
各種如人造皮膚等生物相似材料,或是生物材料基板上的表面改質,都可以使用固體表面電位量測方法,推測固體與液體間的交互作用。例如:下面是各種不同材質的基板使用於生物實驗中,理想是在不同酸鹼度或其他環境下,載板都不希望與我們的生物成分產生影響,所以希望將電位調到接近於0,減低電荷帶來的交互作用影響。![生物材料固體表面電位量測 生物材料固體表面電位量測](https://www.otsuka-tw.com/upload/news_technical_articles_b/ALL_news_technical_articles_22L28_8szXRX85KD.jpg)
圖中的紅色PMPC,是將樹酯基板樹脂基板表面形成2-methacryloyloxyethylphosphorylcholine polymer的表面改質,不管在各pH環境下的表面電位絕對值都較另外兩種沒有修飾過的載板來得小。若以以這3種載板而言,PMPC是較為理想的。
●濃度分析與NTA法結果比較:exosomes
藥物或是有效成份的濃度,也可藉由大塚的粒徑分析機台量測。以exosomes為例,可直接分析粒徑大小、濃度、界達電位等寶貴資訊。下面為C2C12 myoblast和myofiber兩種exosomes(Extracellular Vesicles; EVs)。![圖片3 圖片3](https://www.otsuka-tw.com/upload/news_technical_articles_b/ALL_news_technical_articles_22L28_WACBjjBk7F.jpg)
照片1 醋酸鈾負染色的 EV 電子顯微鏡圖像
A) C2C12 myoblast EVs, B) C2C12 myofiber EVs
由山口大学総合科学実験センター 吉村安寿弥講師、富永研究室(宮城雄太) 提供
Cell | Cell condition | 平均粒徑 | 界達電位 | 粒子濃度(ELSZneo) | 粒子濃度(NTA法) |
---|---|---|---|---|---|
C2C12 | Myoblast | 154.1 nm | -13.7 mV | 1.80*10^10 p/mL | 1.72*10^10 p/mL |
C2C12 | myofiber | 137.5 nm | -16.0 mV | 1.01*10^9 p/mL | 0.87*10^9 p/mL |
p=particles
表 使用ELSZneo量測平均粒徑、界達電位、粒子濃度以及PTA(Particle-tracking analysis或稱NTA nanoparticle tracking analysis)法量測的粒子濃度結果比較。
EV樣品由山口大学富永直臣先生提供。
比起PTA法,ELSZneo可以較簡便的量測粒子濃度,同時也可以量測粒徑、界達電位等關鍵物理性質。
延伸閱讀:📖Exosome 是什麼?從粒徑、濃度與界達電位說明,清楚了解物性量測的比較結果!📖
![高溫下眼藥水的溶液安定性 高溫下眼藥水的溶液安定性](https://www.otsuka-tw.com/upload/news_technical_articles_b/ALL_news_technical_articles_23A03_rdHwusAEfb.jpg)
圖. 不同溫度下眼藥水的平均粒徑與散射強度
界達電位粒徑分析儀ELSZneo是大塚電子濃縮半世紀以上開發經驗推出的最新機種,除了粒徑與界達電位功能外,延伸出固體表面電位、黏彈性、粒子濃度等等醫藥開發上不可或缺的新項目,現在就點下面了解吧!
上述所有應用不用選了,我全都要(握拳)。
想了解更多生醫粒徑分析儀的實際應用案例?不妨就到技術文章看看吧!
或是不妨直接聯繫我們,叫業務出來說清楚講明白吧!台灣都有DEMO機可以測試量測,歡迎聯繫我們。
比起PTA法,ELSZneo可以較簡便的量測粒子濃度,同時也可以量測粒徑、界達電位等關鍵物理性質。
延伸閱讀:📖Exosome 是什麼?從粒徑、濃度與界達電位說明,清楚了解物性量測的比較結果!📖
●黏彈性分析(Viscoelasticity)
藥劑的黏彈性會隨其中蛋白質濃度提高而改變,大塚的粒徑分析儀可量測機械式流變儀無法量測的高頻領域的黏彈性(Viscoelasticity),了解不同濃度下針劑的黏度等資訊,影響注射的難易程度。![蛋白質藥物的黏性影響注射 蛋白質藥物的黏性影響注射](https://www.otsuka-tw.com/upload/news_technical_articles_b/ALL_news_technical_articles_23A03_cKqhG2WuZy.jpg)
●散射強度
除了粒徑大小以外,也可以觀察溶液散射強度。有些凝集物剛生成的時候,因為比例較少的關係,粒徑上還看不太出來明顯變化,此時可佐以散射強度也能觀察到凝集物漸漸生成的過程。散射強度有時會比粒徑更快捕捉到生成的凝集物!![高溫下眼藥水的溶液安定性 高溫下眼藥水的溶液安定性](https://www.otsuka-tw.com/upload/news_technical_articles_b/ALL_news_technical_articles_23A03_rdHwusAEfb.jpg)
圖. 不同溫度下眼藥水的平均粒徑與散射強度
機台推薦|界達電位粒徑分析儀ELSZneo
那麼以上玲瑯滿目的功能需要幾台機台呢?答案是1台!🧐界達電位粒徑分析儀ELSZneo是大塚電子濃縮半世紀以上開發經驗推出的最新機種,除了粒徑與界達電位功能外,延伸出固體表面電位、黏彈性、粒子濃度等等醫藥開發上不可或缺的新項目,現在就點下面了解吧!
![界達電位粒徑分析儀 界達電位粒徑分析儀](https://www.otsuka-tw.com/upload/news_technical_articles_b/ALL_news_technical_articles_23A03_cFlM9c7qhM.jpg)
- 稀溶液到濃溶液,奈米粒徑到固體表面電位
- 高感度APD+半導體雷射,小粒子無所遁形
- 高鹽度下的界達電位量測,告別黑電極
- 內建溫度控制系統,精準量測不同溫度下結果
- 獨家固體表面電位量測,擴展研究方向
- 全新搭載濃度、黏彈性等功能
- 充實的量測經驗以及範例,完美支援
- 對應FDA 21CFR Part11 (選配)
上述所有應用不用選了,我全都要(握拳)。
想了解更多生醫粒徑分析儀的實際應用案例?不妨就到技術文章看看吧!
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【重點整理】
🔍生醫領域用的粒徑分析儀最重要的是什麼? |
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→因為生醫領域的研究對象大部分是藥物或是接觸人體的醫材等等,最重要的是安全性。若有需要可以選擇不能竄改數據的模式(FDA 21CFR Part11功能),除此之外正確的量測(例如模擬人體環境下,體溫或高鹽度狀態等等)才能真實反映藥物在人體中的變化。 |
🔍生醫領域用的粒徑分析儀應該要有那些功能? |
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→除了粒徑這個直觀的功能以外,建議配有界達電位Zeta potential。可有效量測例如:保存、有效成份送達、表面修飾等等課題。另外延伸的功能有固體表面電位、濃度解析、黏彈性解析...等等。 |
🔍高鹽度下的界達電位量測? |
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→以長直流道加上大面積圓鼎形電極避免氣泡產生。無須擔心拋棄式小面積電極焦黑&氣泡影響數據正確性。 |
🔍生醫粒徑分析儀最佳選擇? |
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→選擇擁有半世紀以上經驗的大塚電子最新機種ELSZneo,包含粒徑、界達電位、固體表面電位、濃度解析...等強大功能,一機滿足您所有需求。 |
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