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    qNano新型外泌體粒徑分析儀

    qNano研究介紹


           qNano是由新西蘭IZON公司研發的以可調電阻脈沖感應(TRPS)技術為核心的納米粒子分析設備,是在目前外泌體粒子表征鑒定和測量的精確度和速度均具備獨特優勢的測量設備,已經廣泛應用于納米醫學和外泌體的研究領域。單一顆粒測量具有最高精度和可重復性,可用于測量尺寸及真實粒徑的分布、特定尺寸范圍內的顆粒濃度和顆粒表面電荷的測定。

    TRPS技術原理


            Tunable Resistive Pulse Sensing (TRPS)技術是納米粒子研究、發展和質控重要的工具。當充滿電解液的納米孔上下兩邊施加一定的電壓時,納米孔內會產生離子電流。當顆粒通過納米孔會取代一定的電解液增加電阻,繼而產生電阻脈沖信號。脈沖信號的強度和次數與通過納米孔的外泌體顆粒大小及數目成一定比例,直接將脈沖信號進行轉換,即可獲得檢測樣品中外泌體的粒徑和粒子數信息。


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            電解質流體池中納米孔的阻抗每秒采樣50,000次。通過施加壓力和電壓的組合驅動樣品顆粒通過納米孔,并且每個顆粒引起由應用軟件檢測和測量的電阻脈沖或“阻塞”信號。

    •   阻塞幅度與每個粒子的體積成正比

    •   阻塞持續時間隨粒子的速度變化,可用于計算每個粒子的表面電荷

    •   阻塞頻率用于確定顆粒濃度



    TRPS技術應用   


      1. 尺寸測定

            TRPS 現可用于測定納米顆粒和不同來源的細胞囊泡(外泌體)的真實尺寸分布(見圖1),可以逐個測量外泌體粒徑。下圖中的縱軸代表不同尺寸范圍內顆粒的個數濃度:

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                                                              圖1 不同來源樣本的粒徑分布測定

            2. 濃度測定

            TRPS技術能獲得準確的濃度信息:顆粒速度與濃度成正比關系,與顆粒組成無關。因此,一定尺寸范圍內的顆粒濃度(Cmin-Cmax)可通過已知濃度的標準曲線計算得到(見圖2)。
                  

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                                                                              圖2 已知濃度的標準曲線

                                                                                                                                                                                 

            3、電荷測定

            TRPS 技術通過分析單個顆粒在不同驅動力下電阻式脈沖的持續時間,跟已知尺寸、表面電荷和個數濃度的標準樣品比較,來逐個測定顆粒的表面電荷。每個脈沖的寬度與顆粒穿過錐形孔有關,通過分析脈沖寬度,可以獲得每個顆粒的速度。

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                                                   圖3 來源于不同腦脊液EVs的顆粒尺寸和帶電情況

    qNano排他性優勢

    1. 精確——快速、準確檢測每一個外泌體粒徑,可呈現各粒徑范圍的粒子數,而非平均加和

    2. 全面——用于測量和分析納米和微米尺寸的顆粒,提供全面的分析數據以及豐富的圖型和報告功能

    3. 實用——同時測量外泌體的Zeta電位,實現一機多用

    4. 簡單——所需樣品體積少(30μl),樣品制備簡單,不需要昂貴的試劑耗材

    5. 耐用——硬件結構耐用,簡單,不需復雜維護。和其他一系統相比,qNano明顯減少停機或維護的時間

    6. 便攜——體積小,占用很少的工作空間,在實驗室可以輕松移動


    qNano技術參數

          
         1、檢測的粒度范圍:40nm-10μm

         2、尺寸測定精度:1nm

         3、濃度范圍:105 -1013個/mL

         4、樣本量:40μL



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    qNano應用領域


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    案例解析


    文獻1  qNano在血液學研究中的應用 

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            該文獻通過使用可調電阻脈沖傳感(TRPS)技術來對幾種DNA適體與其靶標凝血酶之間的相互作用進行實時監測以及測量凝血酶蛋白與適體序列的結合率。

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            在與凝血酶蛋白一起孵育之前,我們將適體固定在超順磁珠的表面上。與適體結合的蛋白質引起構象變化,導致聚陰離子主鏈的屏蔽;這是通過穿過孔的顆粒的易位時間和脈沖頻率的變化來監測的。該信號足夠靈敏,可以將凝血酶的無標簽檢測降至納摩爾水平。

    文獻2  qNano在病毒研究中的應用

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            該文獻提出了通過“尺寸可調”聚氨酯電阻脈沖傳感器來定量測量納米和微粒的尺寸。通過計算粒徑、變異系數以及透射電子顯微鏡和動態光散射結果顯示,電阻脈沖傳感是一種適用于可重復,高通量單粒度測量的方法。

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            實驗結果表明,測量的電阻脈沖數據與Mullins效應一致,能夠在一系列膜片段上進行可重復的測量。因此,這種納米粒徑傳感器可以有效用于確定腺病毒大小。

    相關文獻


    1. Maas SL,et al. Tunable Resistive Pulse Sensing for the Characterization of Extracellular Vesicles. Methods Mol Biol. 2017; 1545: 21-33.

    2. Kozak D, et al. Simultaneous Size and ζ-Potential Measurements of Individual Nanoparticles in Dispersion Using Size-Tunable Pore Sensors. ACS Nano. 2012 Aug 28; 6(8): 6990-7.
    3. Anderson W,  et al. A comparative study of submicron particle sizing platforms: Accuracy, precision and resolution analysis of polydisperse particle size distributions. J Colloid Interface Sci. 2013 Sep 1;405:322-30.

    4. Vogel R, et al. A standardized method to determine the concentration of extracellular vesicles using tunable resistive pulse sensing.J Extracell Vesicles. 2016 Sep 27;5:31242. 


     

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