2020년 10월 20일
여기서 설명된 프로토콜은 나노입자 추적 분석(NTA)을 통해 수성 물질에서 구형 나노 입자, 보다 구체적으로 금 나노 입자의 유체역학적 직경을 측정하는 것을 목표로 한다. 후자는 브라우니아 운동으로 인한 입자의 움직임을 추적하고 유체 역학 직경을 얻기 위해 스토크스 - 아인슈타인 방정식을 구현하는 것을 포함한다.
이 프로토콜은 나노 입자 추적 분석을 사용하여 관심 나노 물질의 유체역학적 직경에 대한 정확하고 신뢰할 수 있으며 재현 가능한 측정을 수행합니다. 이 방법은 빠르고 쉽게 수행할 수 있으며, 입자별 실시간 시각적 분석과 최소한의 시료 준비를 통해 입자의 유체역학적 구형 등가 직경을 쉽게 측정할 수 있습니다. 측정을 수행하기 전에 0.02 미크론 주사기 필터를 통해 분석에 사용할 초순수의 부피를 여과하십시오.
샘플을 여과된 물에 적절하게 희석하십시오. 이 60나노미터 금 콜로이드 분산 샘플의 경우 부피 측정으로 50배 희석합니다. NTA 기기, 주사기 펌프 및 컴퓨터를 연결하고 하드웨어와 소프트웨어를 켭니다.
시스템에서 레이저 모듈을 제거하고 티슈와 압축 공기를 사용하여 유리 표면과 LVFC 내부 채널, 튜브 및 유체 포트를 완전히 건조시킵니다. LVFC를 레이저 모듈에 놓고 대각선으로 조이는 4개의 나사로 고정합니다. 콘센트 튜브를 셀 오른쪽의 포트에 연결합니다.
주입구 튜브를 폐기물 병에 삽입하고 배압이 허용하는 한 빨리 900마이크로리터의 세척 용액을 세척합니다. Inlet 튜빙에 부착된 주사기를 1mL의 여과수가 들어 있는 새 주사기로 교체하고 Inlet 튜빙을 플로우 셀의 왼쪽 포트에 연결합니다. 그런 다음 약 500마이크로리터의 유체를 시료 챔버에 천천히 주입하고 로딩 중에 기포가 유입되지 않도록 주의합니다.
레이저 모듈을 로드하려면 물이 채워진 LVFC를 기기에 삽입하고 셀을 제자리에 잠급니다. 주사기와 주사기 펌프 크래들을 고정하고 소프트웨어 인터페이스에서 카메라 시작을 클릭하여 카메라를 초기화합니다. 하드웨어 탭에서 Scatter를 클릭하여 참조 위치를 이동하고 카메라 레벨을 16으로 설정합니다.
초점을 수동으로 조정하여 희석제에 입자가 있는지 확인하고, 메인 보기 창에서 마우스 왼쪽 버튼을 클릭하고 드래그하여 시야 위치를 조정하여 입자가 있는지 확인합니다. 시스템을 청소하려면 주사기를 공기로만 가득 찬 주사기로 교체하고 챔버의 물을 공기로 천천히 교체하십시오. 기기에서 레이저 모듈의 셀을 제거하고 튜브 조각을 분리합니다.
레이저 모듈의 광학 유리와 LVFC의 유리 표면을 물로 청소하고 티슈와 압축 공기로 건조시킵니다. LVFC와 레이저 모듈을 재조립하고 튜브를 프라이밍한 후 60나노미터 금 나노입자 현탁액 1밀리리터가 들어 있는 주사기를 하단 포트에 연결하고 750마이크로리터의 샘플을 LVFC 챔버에 천천히 주입합니다. 레이저 모듈을 로드하고 카메라를 초기화한 후 Scatter(산란)를 클릭하여 참조 초점을 위치로 이동하고 초점이 올바르게 설정되어 입자의 선명한 이미지를 제공하는지 확인합니다.
레이저 빔 위치를 기준으로 시야각이 중앙으로 설정되어 있는지 확인하고 자동 설정 기능을 실행하여 초점과 카메라 레벨을 자동으로 최적화하여 최적의 이미지 품질을 얻을 수 있습니다. 샘플을 분석하려면 표준 측정 표준 작동 절차 탭을 열고 느리고 일정한 흐름에서 5개의 60초 비디오를 획득하도록 기기를 설정합니다. 그런 다음 데이터의 파일 이름과 위치를 설정하고 실행을 시작합니다.
데이터를 분석하려면 Detection Threshold(감지 임계값) 탭에서 슬라이드 바를 드래그하여 가능한 한 많은 가시적 입자가 감지되고 추적되도록 감지 임계값을 설정합니다. 소음을 나타내는 파란색 십자가가 5개 이상 관찰되지 않는지 확인하십시오. 입자 추적 분석 비디오를 자동으로 처리하려면 설정, 확인을 클릭하고 모든 처리 매개변수를 자동 설정으로 둡니다.
데이터 처리가 완료되면 데이터를 CSV 양식 결과 파일로 내보냅니다. 여기에서는 다양한 나노입자 추적 분석 장비 구성을 사용하여 얻은 1차 실험실 간 비교 결과를 보여줍니다. 6번 실험실을 제외하고, 여러 실험실에서 예상보다 높은 모드 크기를 기록했음에도 불구하고 5번의 캡처 반복 간의 반복성은 양호했습니다.
3차의 나노 입자 추적 분석 결과 정확도는 모든 실험실에서 62.02 플러스 또는 마이너스 1.97 나노미터의 평균 모드로 동일한 표준 운영 절차 및 기기 설정을 구현한 모든 실험실에 의해 개선되었습니다. 입자의 평균 직경은 입자 크기, 형태 및 종횡비를 검증하기 위해 NTA에 대한 보완 기술로 투과 전자 현미경 이미지를 사용하여 계산할 수 있습니다. 이 분석에서 입자는 평균 종횡비가 1.1인 대부분 구형으로 나타납니다.
사용 전에 저용량 플로우 셀(flow cell)을 잘 세척하고, 시료를 적절하게 희석하고, 충분히 로드하고, 집중시키고, SOP를 준수하는지 확인하는 것이 중요합니다. 이 방법은 엑소좀 및 바이러스를 포함한 다른 모든 나노 입자 특성 분석에 사용하여 안정성 연구 및 품질 관리 프로세스를 지원할 수 있습니다.
본 프로토콜은 나노입자 추적 분석(Nanoparticle Tracking Analysis, NTA)을 사용하여 수성 매질 내 금 나노입자의 수력학적 직경을 측정하는 방법을 설명합니다. 이 기술은 정확한 크기 결정을 위해 브라운 운동과 Stokes-Einstein 방정식을 활용합니다.
강력한 나노입자 특성 분석은 제형의 안정성, 전달 효율 및 안전성 프로필에 입자 크기가 직접적인 영향을 미치는 바이오 제약 R&D에서 매우 중요합니다. 금 나노입자를 대상으로 한 나노입자 추적 분석(NTA)의 실험실 간 비교 연구는 여러 사이트 간의 데이터 무결성을 보장하기 위해 표준화된 프로토콜과 재현 가능한 분석법이 필수적임을 보여줍니다. 신뢰할 수 있는 수력학적 직경 측정은 나노입자 기반 치료제 및 진단법의 예측 신뢰도를 뒷받침합니다.
NTA 기반의 유체역학적 직경 측정은 초기 발견 단계부터 전임상 개발 단계까지 통합적으로 적용되어, 선도 물질 확인 및 제형 최적화를 지원합니다.