2025年02月電子報
在現代科學與工業中，奈米粒子的表徵對於許多領域至關重要，從生物科技到化學材料、食品工業到半導體製造，每個領域都需要高效準確的粒徑分析技術。在這些應用中，奈米粒子追蹤分析（Nanoparticle Tracking Analysis, NTA）與動態光散射（Dynamic Light Scattering, DLS）是兩種主要的技術，為科學研究與產品開發提供關鍵數據。
NTA & DLS 技術原理解析
動態光散射（DLS）
動態光散射（Dynamic Light Scattering, DLS）是利用布朗運動（粒子在液體中的隨機運動）引起的散射光強度變化來計算粒子的擴散系數，進而推導其粒徑分佈。DLS 對所有粒子產生的總體散射信號進行平均計算，因此適合均勻分佈的樣品。
奈米粒子追蹤分析（NTA）
奈米粒子追蹤分析（Nanoparticle Tracking Analysis, NTA）則是以顯微鏡直接觀察粒子的布朗運動，逐一追蹤每顆粒子的移動路徑，藉此計算單顆粒子的粒徑並測定其濃度。NTA 可分辨混合樣品中的不同粒徑群，並且支援螢光標記的粒子分析。
應用範圍
生物科技領域
- 外泌體與胞外囊泡：分析粒徑分佈與濃度，用於癌症診斷與治療研究。
- 病毒與疫苗：測定病毒樣顆粒的大小與濃度，評估疫苗開發進程。
- 蛋白質穩定性：監測聚集體形成，確保生物藥品的穩定性。
化學與化學材料領域
- 奈米材料表徵：分析奈米顆粒的平均粒徑與分佈，用於塗料、催化劑與電池材料的開發。
- 膠體穩定性：評估分散劑的效果，確保產品均一性。
食品飲料與化妝品行業
- 乳化穩定性：分析乳液中脂肪球的粒徑分佈，確保產品品質穩定。
- 添加劑表徵：測量奈米添加劑的分佈，須符合食品衛生管理法及化粧品衛生管理條例。
半導體產業
- 超純化學品：分析清洗液中顆粒分佈，確保高潔淨度需求。
- 奈米粒子應用：研究導電粒子和絕緣粒子的特性，用於晶圓製造與封裝材料開發。
結論：互補使用的潛力
DLS 和 NTA 都基於布朗運動，但方法不同，DLS 與 NTA 具備各自獨特的優勢。DLS 測量整體散射光強度的波動，適合快速評估平均尺寸，而 NTA 逐個分析粒子，適合解析多分布樣品。研究顯示，結合兩者可利用互補資訊，例如 DLS 提供快速平均值，NTA 提供高分辨率分佈。
| 技術 | 動態光散射（DLS） | 奈米粒子追蹤分析（NTA） |
|---|---|---|
| 測量原理 | 基於散射光強度變化計算平均粒徑 | 基於單顆粒子的布朗運動計算粒徑與濃度 |
| 適用樣品 | 均勻分佈樣品 | 多分散性樣品 |
| 粒徑範圍 | 1nm 至數微米 | 10nm 至 2 µm |
| 濃度測量 | 一般機種無法測量濃度 | 可測量濃度 |
| 分析速度 | 快速 | 較慢 |
| 分辨能力 | 不易分辨混合物中的異質粒徑 | 能夠分辨不同大小的粒徑群 |
| 特殊功能 | 適合高通量篩選 | 支援螢光標記分析 |
相關產品
Otsuka
日本大塚科技股份有限公司不僅提供光電產業、半導體、平面液晶顯示器及材料的顆粒光學量測檢查設備，更希望透過優異的品質樹立業界的標準。 目前，除了各國光電產業技術領先的製造大廠皆已導入大塚的產品以外，更成立了台灣大塚科技，落實日本原廠與辛耘間之溝通體制，以服務廣大的客戶族群。 台灣大塚科技與辛耘集合各領域的專業人才，提供利用DLS粒徑分析儀原理開發的奈米粒徑分析儀，更精準、更廣泛的量測樣品，並規劃組織業務、客服、支援部門以提供顧客更趨完善的服務品質。
界達電位粒徑分析儀 ELSZneo
大塚電子物性分析最新機種，集結半世紀以來散射光研究經驗，利用DLS粒徑分析儀原理開發的ELSZNeo，全新進化升級。最穩定、最高精度、對應最多樣樣品的界達電位粒徑分析儀。
特點
- 稀溶液到濃溶液，奈米粒徑到固體表面電位評價
- 搭載全新的窄帶半導體雷射，提高感度
- 全新改良的固態表面電位量測，大大提高操作便利性
- 多角度粒徑量測提高粒徑分析解析度
- 另外新增微流變學黏彈性、粒子濃度、凝膠網絡等全新功能
- 多角度測量，進行粒度分佈，分離度更高
- 高鹽濃度下固體表面 Zeta 電位測量
- 使用靜態光散射的粒子濃度分析
- 使用動態光散射進行微流變學測量
- 通過多點測量樣品的散射光強度和擴散係數分析凝膠網絡和凝膠異質性
- 無需更換樣品即可用於兩種類型測量（粒徑和 zeta 電位）的標準流通池
- ０～90℃的寬測量溫度範圍
- 可對蛋白質進行變性（熔解溫度）分析的溫度梯度功能
- 用於精確 zeta 電位測量的電泳遷移率測量和繪圖分析
奈米粒徑分析儀暨界面電位分析儀 ELSZ-2000 Series
大塚科技利用DLS粒徑分析儀原理開發的ELSZ2000，除保有低濃度溶液量測功能，更強化了量測濃溶液中的Zeta電位和粒徑大小、粒徑分佈的能力。搭載自動溫度梯度測量功能，可分析變性、相變溫度 通過最新型的高感度APD提高感光度，成功縮短量測時間 。
特點
- 稀溶液到濃溶液，奈米粒徑到固體表面電位評價
- 搭載業界最高功率半導體雷射及高感度APD
- 寬闊的粒徑量測範圍，完全不透光樣品也可不稀釋直接量測。
- 實測電滲流，具備高可靠性的界達電位量測
- 高塩濃度下的界達電位量測，真實符合人體緩衝夜環境
- 獨家固體表面電位量測，可研究固態與液態溶液的交互作用
多檢體奈米粒徑量測系統 nanoSAQLA
大塚科技利用DLS粒徑分析儀原理開發的nanoSAQLA，低價格、不妥協的高性能。測量速度快（約 1 分鐘），重量輕且緊湊，這是實驗室使用必不可少的，而且這種新的光學系統能夠一次測量多個樣品，濃度範圍從稀釋到濃縮。此外，它是一種不浸入液體的新產品（非浸入型），因此污染不是問題，在不使用自動進樣器的情況下最多可以連續測量 5 個樣品。
特點
- nanoSAQLA是使用DLS動態光散射量測奈米粒徑的機台
- 針對品管需求等等追加多檢體量測功能。(最多5檢體，搭配自動進樣機可增至最多50檢體)
- 訴求簡單、輕量化、好操作、高精度，實現稀薄~高濃度溶液的廣範圍奈米粒徑量測
- 多檢體並非採用分注的方式，不須擔心前後樣品汙染問題
- 內建繁體中文介面等多國語言，親切好操作的軟體
高分子相結構分析系統PP1000
- 使用小角光散射技術，即時動態量測高分子的結構變化
- 管理結晶膜的強度、柔軟性、材料設計等
- 控制評估與管理聚合物共混物( Polymer Arrow)的耐熱性、耐衝擊性、和收縮性
- Hv散射：偏光子與檢光子垂直量測，可量測光學異方性及結晶
- Vv散射：偏光子與檢光子平行量測，可量測高分子相分離、配向特性等解析
- 主要使用可見光，與小角X線散射(SAXS)或小角中性子散射(SANS)相比，可以量測較大的構造(μm等級)
- 動態量測評估：聚合物的相分離、結晶、凝集、熱硬化過程；溫度變化時的相變；拉伸的結構變化*紫外線硬化過程* (* 另行諮詢)
- 散射角度0.33 ~ 45°，最短10msec量測
- 次微米 ~ 數百微米大小構造量測專用樣品容器、固態液態樣品皆可量測
- Hv散射、Vv散射在軟體上簡易切換
- 將偏光顯微鏡所看不到的短時間變化數值化
Particle Metrix
Particle Metrix 成立於 2004 年，專注於奈米顆粒分析儀的開發、生產與銷售，結合奈米顆粒追蹤技術，提供專業解決方案，總部位於德國阿默湖畔因寧。
ZetaView®奈米粒子追蹤分析儀
細胞外囊泡（EV）、外泌體、病毒或病毒樣顆粒 等生物奈米粒子在生命科學和奈米醫學中越來越受到人們的關注。ZetaView 是一種應用於奈米粒子追踪分析（NTA）的儀器。，可以測量溶液中的奈米粒子運動的軌跡。這項技術利用雷射光在樣品中反射，透過高解析度的CMOS鏡頭捕捉奈米粒子的布朗運動軌跡，分析粒子的大小和顆粒濃度。儀器內建置了長通濾波片，能夠觀察標有特殊螢光抗體的奈米粒子，提供更多生物訊息或是更準確分析帶有螢光抗體的粒子占整體純度數據 。另外，雙雷射與四雷射的ZetaView可以升級螢光共定位功能 (Colocalization) 實現螢光共定位分析，用以判斷同一粒子是否成功標定上兩種螢光抗體。
特點
- 掃描式NTA - 自動偵測樣品槽內 11 個不同截面之顆粒數據
- 自動對準和自動對焦 - 軟體操作可自動進行調整及對焦，減少操作時間及降低人為調整誤差
- 快速測量 – 可於 60 秒完成粒徑與濃度數據的偵測與分析
- 快速簡單的清潔 - 內建 pump 系統，由軟體操作進行樣品槽清洗，減少樣本與樣本間偵測之時間
- 直覺的軟體 - 直覺式軟體介面設計，易於切換各種偵測模式
- 多機一體的設計 - 單一機器即可進行多種顆粒特性偵測及分析
- 螢光分析 – 點選系統即可自動切換螢光偵測模式進行螢光訊號偵測
- 無高成本耗材 - 僅需準備平頭式的針筒進行樣品注入
- 無需額外建置標準曲線–透過直接視覺化的分析，顆粒大小偵測無須以標準粒子才能進行粒子的數據分析
