纳米颗粒跟踪分析技术为外泌体表征开拓新途径

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但目前国内在外泌体研究方 面的经验十分有限,无论是离心 法、过滤离心法还是免疫磁珠法, 都无法同时保证外泌体的含量、 纯度以及生物活性。这首先就制 约了外泌体样本的制取,进而对 后续的表征造成困难。而测量技 术的局限性也极大地阻碍了外泌 体在这些领域的研究进展。
为了与国际先进水平接轨, 同时推动中国医疗事业的发展, 使更多中国患者获得康复良机,
近年来,越来越多的证据显 示出外泌体对临床治疗的重要价 值。外泌体是细胞间信使,通过其 数量和生物化学组成的变化,可 为进一步的临床诊断提供有力的 证据。它携带多种蛋白质和 miRNA,参与细胞信号转导、细胞 迁移、血管新生和肿瘤细胞生长 等过程,并且有可能成为药物的 天然载体,应用于肿瘤检测或临 床治疗。
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高效节能环保,实现纳米钙规模化生产
浙江力普纳米级碳酸钙粉碎生产线列入省级科技计划
最近,浙江省科技厅公布了 “2014 年度省科技型中小企业技
术创新项目清单”,中国粉碎技术 领航者— ——浙江力普粉碎设备有 限公司承担的“低成本、低能耗和 无污染纳米级碳酸钙的粉碎成套 生产线”榜上有名, 列入 2014 年 度省级科技计划。与此同时,该生 产线在前不久结束的“2014 中国 碳酸钙行业专家组工作年会”上, 经专家评审、企业答辩,最后全票 通过,成为中国碳酸钙行业协会 专家组唯一向全行业推荐应用的 节能降耗纳米碳酸钙粉碎设备。 这是该生产线获得国家发明专 利、列入浙江省新产品和科技创 新专项资金支持之后的又一殊 荣。
近年来,随着我国橡胶、塑料 制品、造纸、涂料、油墨等工业的 迅速发展,以纳米碳酸钙为代表
的无机矿物粉体材料在高级铜板 纸、高档油墨、汽车专用漆等领域 应用日益广泛。专家指出产品的 精细化、表面活性化、功能化是重 质碳酸钙粉体未来的发展方向。
但是,目前国内用于粉碎纳 米钙的设备一般都为单台粉碎设 备,即通常都是用旋风磨将纳米 钙粉碎一段时间后再用一定目数 的筛进行筛分,不符合粒度要求 的物料继续投入到粉碎机中粉 碎,如此往复,直到所有的物料都 粉碎完并符合要求。这种粉碎方 式固然能将纳米钙粉碎到一定的 粒度使其变成合格的产品,但生 产效率过低,不适合规模化生产; 且粉碎过程中会产生大量的粉 尘,在没有吸尘装置的情况下,对 环境会造成很大的粉尘污染。为 此,浙江力普从客户需求出发,加 强生产线内部结构调整,配套升
粒有关的全面信息。这样不仅减 少了人为操作失误的概率,更大 大提高了研究人员的工作效率。
据该客户介绍,在使用马尔 文 NS 300 之前,做 4 个实验项目 使用流式细胞仪,可能要花一个 下午的时间,而现在用马尔文 NS 300,一个小时就能轻松搞定,且 分析结果全面、可靠。对他们来 说,这不仅节约了大量的时间,加 速推进整个科研进程,而且还为 医院节省了宝贵的人力成本。
在售后阶段,马尔文的工程 师们也为该医院提供了全面的维 修和维护服务,快速响应他们的 要求,帮助他们诊断并解决设备 在使用过程中遇到的问题,确保 仪器始终处于最佳的工作状态, 提升客户满意度。
总结与展望
综上所述,在马尔文 NS 300 的帮助下,该医院的外泌体研究 表征目前已取得了初步进展,以 有力的证据验证了正常组织细胞 和肿瘤组织细胞在外泌体粒径及 粒径分布浓度上的差异。目前,更 多实验还在进行过程中,相信有 马尔文 NS 300 的鼎力支持,不久 的将来会有更多科研进展呈现。
操作简便、工作效率高
通常,大型仪器(如流式细胞 仪) 在使用前都需要进行复杂的 预热和校准准备。马尔文 NS 300 则无需该类操作,它只要连上电 源就能直接使用。此外,由于 NTA 技 术 采 用 的 是 斯 托 克 斯 - 爱因斯坦方程的计算,所提供的 是一个无关质量、折光度和颗粒 材料的流体力学直径,因此仪器 可跳过繁琐的校准直接进入研究 分析,为工作人员节省研究前的 时间。
另外,马尔文 NanoSight 还可
以测定颗粒的数量,准确指示样 本溶液中的单位体积颗粒浓度和 颗粒数量,进行以量为基准的粒 径测试和分布测试。对于客户可 能存在的样本量不足的研究情 况,马尔文 NS 300 也能通过支持 低浓度测试帮助实现既定监测目 标;而同样的条件,传统电子显微 镜很难实现有效的统计学分析。
作为一种集成程度和自动化 程度都非常高的仪器,马尔文 NS 300 除了将软硬件设备、摄像头 和显微镜等集于一体,还整合了 颗粒检测功能与纳米颗粒分析技 术,为纳米颗粒表征提供易于使 用的可重复平台。40 cm×25 cm 的设备主机集成了超高灵敏度科 研级 sCMOS 光电传感器、温控单 元和一个具有 4 种可选波长的激 光。样品池和激光模块也能轻易 地拆卸和组装,便于移动、清洁, 适合高通量检测。强大的软件分 析能力让马尔文 NS 300 在极短 的时间内就能绘制出粒径 - 对应 数量分布强度 - 颗粒散射光强的 三维图谱,并得出与各种粒径颗
虽然外泌体作为生物标志物 的研究在国内尚处于起步阶段, 但它在临床治疗领域已显现出巨
大的发展潜力。在临床诊断中,简 单快速地在复杂生物背景下测量 外泌体浓度、粒径是必备要求,目 前存在的方法都无法完美地解决 这一问题。NTA 作为一项全新的 测量技术,具有实时观测和荧光 测量功能,能够以较高的分辨率 准确地测量颗粒浓度,从而为外 泌体大小和浓度研究提供新的思 路。而随着越来越多科研机构与 研究项目成果的进一步披露,以 马尔文 NanoSight 为代表的新一 代 NTA 技术将会为推进外泌体 研究乃至人类健康事业的发展作 出更大贡献。
在为该医院提供详细的设备 培训后,马尔文 NS 300 便马上被 投入使用。很快,它凭借卓越高效 的性能和方便快捷的操作获得了 客户研究团队的普遍认可。
出色的质控作用
外泌体的提取一直以来都是 横亘在所有相关研究者面前的一 道难题。生物细胞中的囊泡种类 繁多,怎样证明提取的颗粒一定 就是外泌体呢?电子显微镜在鉴 定一定数量的颗粒属性方面固然 有效,但如前所述,电子显微镜不 适合对大量颗粒进行快速分析,
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上海化工 Shanghai Chemical Industry
Vol.40 No.1 Jan. 2015
他山之石
纳米颗粒跟踪分析技术为外泌体表征 开拓新途径
外泌体最早发现于体外培养 的绵羊红细胞上清液中,是细胞 主动分泌,大小较为均一、直径 30 ̄100 nm、密度 1.10 ̄1.18 g/mL 的囊泡样小体。随着分子技术的 不断发展,生物学界对外泌体的 探索日趋深入。2013 年,3 位国外 科学家因在细胞膜转运机制的研 究上取得关键性突破,被授予诺 贝尔生理学或医学奖。由此,外泌 体的研究达到了一个全新的高 度。
在此次合作中,除了高品质 的产品,马尔文所提供的专业的 应用支持,也是该医院选择马尔 文的关键原因。在设备采购的沟 通阶段,马尔文就为客户提供了 细致的产品咨询,帮助他们根据
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具体的研究需要采购设备。而在 开始使用阶段,马尔文也安排了 专业的指导培训,并针对客户的 实验应用环境给出许多专业建 议,帮助客户快速熟悉设备,满足 特定实验目标的需求,更快、更 好、更有针对性地获得技术表征 结果。
后来,经过对国际上最顶尖 的研究设备进行慎重分析和比 对,该医院开始留意英国马尔文 仪器有限公司(简称马尔文)的产 品。作为全球材料和生物物理表 征领域的领先企业,马尔文为全 球众多客户提供高性能的粒度表 征解决方案,在业界享有盛誉。特 别是其采用了全新一代纳米颗粒 跟踪分析技术(马尔文专利技术, 简称 NTA) 的 NanoSight 产品系 列,可以直接并实时观测纳米颗 粒,通过光学显微镜收集纳米颗 粒的散射光信号,拍摄其在溶液 中做布朗运动的影像,再对每个
广州某三级甲等医院抓住国内外 泌体研究的先机,于 2014 年启动 了针对骨髓瘤的外泌体表征工 作。但是首先,他们在研究设备的 选择上遇到了难题。
在当前中国市场主流的外泌 体表征方法中,研究人员的选择 一般有电子显微镜、流式细胞仪 和动态光散射技术。但电子显微 镜一次只能观测数量有限的颗 粒,在代表性上存在严重不足,同 时,由于电子显微镜的样本制备 过程比较复杂,因此很容易造成 样本的形态、状态发生改变;流式 细胞仪目前公认的测量颗粒粒径 下限为 300 nm 左右,大大超过了 外泌体的粒径上限;而动态光散 射技术不适合多分散的复杂外泌 体样本的测量,且无法得出样品 中外泌体的浓度。
尤为关键的是,由于 NTA 的 工作原理是通过将一束能量集中 的激光穿过玻璃棱镜对样品 (悬 浮颗粒的溶液)进行照射,配以镀 铬表面的玻璃使背景信号最小 化,可让研究人员通过显微镜直 接观察到纳米颗粒在溶液中的布 朗运动,并拍摄影像,对每个颗粒 的布朗运动进行追踪和分析,快 速准确地计算出样本中纳米颗粒 的流体力学半径和浓度。相对于 其他传统技术,NTA 能对悬浮液 中粒径范围为 10 ̄2 000 nm 的颗 粒进行全方位表征,并且兼具极 高的分辨率,对于粒度较为接近 的颗粒仍然可以准确分析,特别 适用于外泌体、蛋白质聚集、药物 传输、纳米颗粒毒理、病毒和疫苗 等复杂体系的相关研究。
第1期
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而动态光散射技术又只能对分布 相对均一的样本颗粒进行检测, 并且不具备荧光功能。
这种情况下,配备了先进 NTA 检测技术的马尔文 NS 300 便体现出强大的功能:它能够进 行严格的质控,通过对观察到的 所有颗粒进行分析和计算,第一 时间给出样本粒度的详细分布和 浓度的具体信息。同时,研究人员 还可以利用荧光标定重点的特定 外泌体颗粒,从 4 种发射不同波 长 (405 nm、488 nm、532 nm 和 635 nm)的激光器中选择一款,搭 配相应的滤光片,从而实现对荧 光样品的测量,再由 NTA 技术对 其进行单独检测,免受复杂样本 (如血清、尿液等)环境的影响。对 复杂样品的分辨能力对于像外泌 体这样的研究对象来说至关重 要。
“市面上常见的表征仪器往 往只具有单一的功能,无法满足 我们全方位的要求,之所以最后 选择马尔文 NS 300,正是考虑到 其完善的功能。可以说,到目前为 止,NS 300 给我们提供了很大的 帮助。”该医院血液科某唐姓医生 表示。
增ຫໍສະໝຸດ Baidu服务 保障产品最佳状态
作为颗粒物表征技术的市场 领导者,马尔文不断把行业中的 顶尖技术带到中国,让客户买到 的不只是一个硬件,而是一整套 解决方案。除了技术创新,马尔文 也一贯注重客户服务,其技术团 队人数是销售团队的 3 倍,涵盖 了学术级专家、应用专家和服务 工程师等,他们会参与客户的研 究工作,深入了解客户需求,为其 提升产品价值。
级换代,改进工艺,破解了当前粉 碎纳米钙粉碎设备效率低、粉尘 污染大的难题,解决了碳酸钙由 粗变细的诸多技术难题,使碳酸 钙产业向纳米级转型升级提供了 技术装备支撑。
该生产线的创新之处在于自 主研发了旋风粉碎机、分级机、集 料装置、除尘装置、回料回风装置 等设备,优化布置组成用于纳米 碳酸钙粉碎的成套生产线,实现 了粉料超细粉碎的连续、高效和 清洁生产。另外,该生产线能耗 低、噪声小,其解聚后的纳米碳酸 钙的粒径分布均匀。核心技术已 申请 7 项国家专利保护,处于国 内领先水平。整条生产线集粉碎、 分级、集料、除尘于一体,于封闭 状态下完成,不会产生粉尘污染, 清洁环保,实现纳米钙的规模化 生产。
颗粒的布朗运动进行追踪和分 析,从而计算出纳米颗粒的流体 力学半径和浓度。这一新颖的纳 米颗粒表征方法立即吸引了该家 医院。果然,马尔文没有让他们失 望。
完善功能 全方位响应客户需求
从接洽到接受 NTA 技术,仅 在短短 3 个月的时间内该医院就 决定采用马尔文 NanoSight 系列 最新型号的产品— ——NS 300 纳 米 颗 粒 跟 踪 分 析 仪 (简 称 NS 300)。 对 此 次 合 作 , 马 尔 文 NanoSight 产品专家梅洁先生表 示 :“ 说 服 客 户 的 不 是 我 们 的 专 家,而是马尔文的产品本身。”
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