# 粒度与ζ电位分析仪（DLS、NTA） 台式仪器，用于测定悬浮于液体中颗粒的粒度分布、浓度与表面电荷——覆盖纳米至毫米级：动态光散射、激光衍射、纳米颗粒跟踪分析与多角度光散射——是脂质纳米颗粒、生物制品聚集体、细胞外囊泡与工业粉体放行检测及配方研发的标准工具箱。 Source: https://cn.bioecon.ru/technology/particle-size-zeta-potential-analyzers/ Updated: 2026-08-18 ## 概述与价值链 Markers: [EC: ISO 22412（DLS）/ ISO 13320（激光衍射）+ 美国FDA 21 CFR Part 11 用于GxP放行检测 | OECD: 生物制药 | Regulator: FDA（美国）, EMA（欧盟）, NMPA（中国）] 粒度与ζ电位分析仪是台式仪器，用于表征悬浮于液体中颗粒的粒度分布、浓度与表面电荷—— 从亚10纳米级的蛋白质与脂质纳米颗粒（LNP）到毫米级的粉体与乳液液滴。四种测量原理覆盖 这一范围：动态光散射（DLS）通过布朗运动引起的强度波动推断流体力学直径，通常适用于 0.3纳米至10微米；激光衍射测量整批样品的角散射图样，覆盖约10纳米至3.5毫米；纳米颗粒 跟踪分析（NTA）在激光片光下对单个颗粒成像并跟踪，同时给出粒度与真实颗粒浓度，是细胞 外囊泡（EV）与病毒颗粒表征的首选方法；多角度光散射（MALS），连接在色谱柱之后，可给出 绝对（无需校准）分子量。mRNA-LNP疫苗平台使DLS与NTA一夜之间成为放行关键检测： Zetasizer级仪器给出多分散指数（PdI，通常目标低于0.2）与ζ电位（稳定LNP通常为–10至 +10毫伏），二者决定批次放行；而EV表征工作流依赖NTA的单颗粒计数，以区分真正的囊泡与 蛋白质聚集体共分离物。 粒度与ζ电位分析的关键方向： 1. **动态光散射与集成ζ电位测量（DLS + Zeta）：** 在一台光学平台上完成粒度、浓度与表面 电荷的综合测量，是LNP与蛋白质配方放行的默认质控仪器。 2. **激光衍射（Laser Diffraction）：** 从纳米到毫米的整体粒度测量，用于粉体、乳液与 悬浮液，是药用辅料与工业颗粒物检测的主力方法。 3. **纳米颗粒跟踪分析（NTA）：** 单颗粒视频跟踪，在给出粒度的同时给出真实颗粒浓度 （颗粒/毫升），是细胞外囊泡与病毒载体表征的标准方法。 4. **与色谱联用的多角度光散射（SEC-MALS）：** 无需柱标定假设即可测定蛋白质与聚合物的 绝对分子量，在尺寸排阻色谱或场流分级之后在线运行。 ### 行业价值链 ``` [样品制备] ──> [光学平台：激光+探测器] ──> [信号：自相关/衍射/跟踪] ──> [粒度/电荷/分子量分布] │ （GxP放行记录） │ ▼ [批次放行/配方决策] <─── [软件：累积量法、CONTIN 或机器学习拟合] ``` ### 价值链层级 | 层级 | 描述 | 关键输入/输出 | |:---|:---|:---| | **样品制备** | 稀释、过滤或透析，使样品进入仪器有效浓度与洁净度窗口。 | **输入：** 原始LNP/生物制品/粉体悬浮液。**输出：** 可测量的稀释样品。 | | **光学/测量平台** | 激光光源、比色皿或流通池，以及光子或相机探测器产生原始散射或跟踪信号。 | **输入：** 制备好的样品。**输出：** 原始强度时间序列、衍射图样或颗粒轨迹视频。 | | **信号处理** | 自相关（DLS）、米氏理论反演（激光衍射）或质心跟踪（NTA）将原始信号转换为粒度/计数分布。 | **输入：** 原始探测器信号。**输出：** 按强度或数量加权的粒度分布。 | | **ζ电位/电荷模块** | 施加电场下的电泳光散射给出以毫伏计的表面电荷。 | **输入：** 制备好的样品+施加电压。**输出：** ζ电位（mV）、电泳迁移率。 | | **软件与报告** | 累积量或CONTIN拟合、PdI计算，以及符合21 CFR Part 11的审计追踪生成放行文件。 | **输入：** 处理后的分布。**输出：** PdI、Z-均值、符合GxP的报告/PDF。 | | **批次放行** | 质控或配方开发团队将结果与已验证的规格比对，决定放行、拒收或调整配方。 | **输入：** 放行报告。**输出：** 批次放行、拒收或配方调整决策。 | 行业跨领域技术： - **背向散射（NIBS）光学：** 非侵入式背向散射检测减少多重散射与杂散光的影响，扩大浊 度样品的可用浓度范围。 - **微流控与流通池进样：** 自动化的酶标板与流通式格式减少高通量配方筛选中的手动操作。 - **机器学习辅助解卷积：** 较新的软件可拟合超出经典累积量法的多峰或多分散分布，提高 混合LNP/聚集体群体的分辨率。 --- ## 美国 美国市场受mRNA-LNP疫苗与细胞和基因治疗生产驱动，DLS与NTA直接进入GxP放行路径，同时 拥有服务这一需求的密集仪器供应商与经销商网络。 ### mRNA-LNP放行检测、生物制品聚集体质控、EV/病毒载体表征 - **Wyatt Technology（Waters公司旗下）：** DynaPro Plate Reader III在多孔板上实现自 动化DLS，用于高通量配方筛选；omniDAWN MALS光度计与UPLC/UHPLC联用，测定蛋白质与聚合 物的绝对分子量。 - **Beckman Coulter（丹纳赫旗下）：** Multisizer 4e库尔特计数器通过电阻抗法测量并统计 0.2至1600微米范围内的颗粒，LS 13 320 XR激光衍射分析仪借助PIDS（偏振强度差分散射） 将整体粒度测量范围扩展至10纳米至3500微米的亚微米尾部。 - **Micromeritics：** Saturn DigiSizer激光衍射平台与Empyrean Nano Edition混合X射线 散射系统，将台式颗粒表征扩展至小角X射线散射（SAXS），用于光散射方法之外的纳米材料 结构分析。 --- ## 中国 本轮筛查中没有总部位于中国的供应商在自有域名上取得确证证据；中国的需求由快速增长的 国内生物制品与mRNA疫苗生产基地驱动，目前主要通过上述美国与欧洲仪器厂商的中国经销与 服务网络提供，而非独立的本土平台。 ### 依赖进口仪器、国内生物制品质控需求、经销商主导的市场 - **美欧厂商经销：** Malvern Panalytical、Wyatt Technology、Anton Paar与Beckman Coulter均在中国设有销售与应用支持机构，服务国内生物制药与材料企业。 - **国内生物制品产能扩张：** 中国mRNA疫苗与单克隆抗体产能的扩张是DLS/NTA放行检测需求 的主要驱动因素，本次筛查未确认有本土仪器厂商。 - **筛查说明：** 本轮探查了两家总部位于中国的候选仪器厂商，均未在自有域名上返回确证 证据——这并不代表本土厂商不存在，只是本轮未获确认。 --- ## 欧盟 欧洲拥有该行业历史悠久的仪器工程基础——英国、奥地利与德国各自贡献了不同的测量原 理——服务区域生物制品生产与全球出口。 ### DLS/ζ电位起源、动态图像分析、面向EV/LNP的纳米颗粒跟踪 - **Malvern Panalytical（英国）：** Zetasizer系列（Lab、Pro、Ultra）是LNP与生物制品 配方放行的参照DLS加ζ电位平台，结合NIBS背向散射光学实现粒度、浓度与电荷综合测量。 - **Anton Paar（奥地利）：** Litesizer系列在DLS之外增加了动态图像分析（DIA），在同一 平台上将表征范围从纳米颗粒扩展至毫米级物体。 - **Particle Metrix（德国）：** ZetaView Evolution纳米颗粒跟踪分析仪专门面向细胞外 囊泡、脂质纳米颗粒、病毒与合成纳米载体，一次测量即可给出粒度、浓度、ζ电位与多通道 荧光。 --- ## 领先企业与研究机构 | 企业/机构 | 国家 | 关键产品/平台 | 技术特点 | 2026年状态 | |:---|:---|:---|:---|:---| | **Malvern Panalytical** | 🇬🇧 英国 | *Zetasizer Lab/Pro/Ultra* | DLS+电泳ζ电位，NIBS背向散射光学 | 商业化，LNP/生物制品放行的参照平台 | | **Wyatt Technology** | 🇺🇸 美国 | *DynaPro Plate Reader III、omniDAWN* | 板式DLS；与UPLC/UHPLC联用的MALS测定绝对分子量（Waters旗下） | 商业化 | | **Anton Paar** | 🇦🇹 奥地利 | *Litesizer系列* | 同一平台上的DLS+动态图像分析（DIA） | 商业化 | | **Beckman Coulter** | 🇺🇸 美国 | *Multisizer 4e、LS 13 320 XR* | 电阻抗计数；带PIDS的激光衍射（丹纳赫旗下） | 商业化 | | **Particle Metrix** | 🇩🇪 德国 | *ZetaView Evolution* | 面向EV/LNP/病毒的纳米颗粒跟踪分析（NTA） | 商业化 | | **Micromeritics** | 🇺🇸 美国 | *Saturn DigiSizer、Empyrean Nano Edition* | 激光衍射；混合X射线散射（SAXS） | 商业化 | --- ## 技术栈与创新 该技术栈将四种测量物理原理叠加在通用软件与合规平台之上，具体选择哪种原理取决于颗粒 大小、浓度以及是否需要真实颗粒计数（而非整体平均）。 1. **动态光散射（DLS）：** - 对布朗运动引起的强度波动进行自相关；背向散射（173°/NIBS）几何结构减少浑浊样品 中的多重散射。 - 给出Z-均值流体力学直径与多分散指数（PdI），决定LNP批次放行，通常规格要求PdI低 于0.2。 2. **纳米颗粒跟踪分析（NTA）：** - 激光片光在暗场视频显微镜下照亮单个颗粒；软件逐帧跟踪每个颗粒的布朗位移。 - 给出与光学强度无关的真实颗粒浓度（每毫升颗粒数）——这是EV或病毒载体效价检测所 需、而DLS本身无法单独提供的指标。 3. **多角度光散射（MALS）与激光衍射：** - MALS连接在SEC或场流分级之后，在多个角度测量散射，无需柱标定标准即可得出绝对分 子量。 - 激光衍射将整体角散射图样（米氏或夫琅禾费理论）反演为覆盖纳米至毫米范围的按体积 加权的粒度分布，一次扫描即可完成。 --- ## 价值链与生产管线 ### LNP/生物制品颗粒表征放行流程的工业管线（ISO 22412 / 21 CFR Part 11） ``` ┌───────────────────────────┐ ┌───────────────────────────┐ │ 1. 样品稀释/过滤 │ ───> │ 2. 仪器装样 │ └───────────────────────────┘ └───────────────────────────┘ │ ▼ ┌───────────────────────────┐ ┌───────────────────────────┐ │ 4. ζ电位测量 │ <─── │ 3. 粒度/计数测量 │ └───────────────────────────┘ └───────────────────────────┘ │ ▼ ┌───────────────────────────┐ ┌───────────────────────────┐ │ 5. 软件拟合与PdI/分子量 │ ───> │ 6. GxP报告与放行决策 │ └───────────────────────────┘ └───────────────────────────┘ ``` #### 阶段1：样品稀释与过滤 将原始LNP、蛋白质或EV悬浮液稀释至仪器的有效浓度窗口内（DLS通常为0.1–1 mg/mL），并预 先过滤以去除会主导散射信号的灰尘颗粒。 #### 阶段2：仪器装样 将制备好的样品装入一次性或可重复使用的比色皿、毛细管池或微孔板孔中，光学平台在测量 前平衡至目标温度（通常为25°C）。 #### 阶段3：粒度或颗粒计数测量 DLS对散射光强度波动进行自相关，NTA在视频上跟踪单个颗粒轨迹，或激光衍射记录角散射图 样——每种方法都为粒度（或粒度与计数）分布提供原始数据。 #### 阶段4：ζ电位测量 对样品施加电场，通过激光多普勒测速法测量颗粒的电泳迁移率，并转换为以毫伏计的ζ电 位——这是胶体与配方稳定性的替代指标。 #### 阶段5：软件拟合与报告 累积量或CONTIN算法（DLS）、米氏理论反演（激光衍射）或轨迹统计（NTA）将原始信号转换 为粒度/电荷/浓度分布，并在GxP环境中提供符合21 CFR Part 11的审计追踪。 #### 阶段6：GxP报告与批次放行 最终报告——Z-均值、PdI、ζ电位或颗粒浓度——与已验证的规格进行比对，驱动批次放行、拒 收或配方调整决策。 ---