奈米粒径及化学成分分析仪 CHDF4000 ( 真实大小 )

微脂体 & LNP & mRNA开发利器

MAS CHDF4000 包含独有的毛细管流体动力分馏技术，按大小分离颗粒，能得到高解析度粒径分布分析(PSD)。

光散射的仪器主要提供平均粒径资料，任何平均粒径都可由无限多的 PSD 产生; 相反的 CHDF4000 在 5nm-2μm 范围内提供完整、真实、详细的 PSD 资料。

CHDF4000 自动取样器（Auto Sampler）允许 CHDF4000 仪器，在无人看管的情况下，通过执行自动样品分析。以下是 CHDF4000（A/S）提供的一些更重要的好处：

1. 无人参与自动运行分析: 可在白天、夜间或周末进行样本分析，而无需操作员干预。为了进行再现性检查，亦可重复运行样品。CHDF4000软体提供在最后一次样本运行后自动停止CHDF泵的选项，这可防止CHDF排出CHDF洗脱液（流动相）。

2. 操作简单: A/S 由 CHDF4000 Windows 软体操作。没有必要访问 A/S 前面板键盘或学习任何 A/S 操作程式。操作员简单地启动新的示例序列档（或继续现有的示例序列档）。序列包括待分析样品。

在分析其他样本时，可以将样本添加到序列（伫列）。样品也可以添加到已完成的序列中。按一下采样、按一下运行。样品档案将自动保存、汇出为 ASCII 格式，并在选取时列印。

3. 减少了操作员错误: A/S 最小化的采样过程，减少操作员错误分析的可能性。样本和标记注入由 A/S 执行。

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毛细管流体分离(CHDF)技术是以洗脱液或载体流体在毛细管中携带颗粒顺流而下的形式发生的。大颗粒先于小颗粒流出分离毛细管，颗粒分离是由于洗脱物抛物线速度剖面(层流)、在毛细管内颗粒的尺寸排斥和胶体力的共同作用而发生的。

CHDF的颗粒分离图

图A. CHDF的颗粒分离示意图

图B. 两个不同的样品的CHDF测试

图B 显示了两种不同的聚苯乙烯样品的测试资料，即使他们具有相同的体积平均粒径值226 nm，但是它们的PSD值有明显的不同，这些资料说明了完全依赖平均粒径资料的风险。尽管这些样品的平均粒径相同，但它们的PSD分布却不同。对于平均粒径为226 nm的样品，实际上却可以并不包含任何226 nm的颗粒。这构成了仅依赖平均粒径资料的另一个缺点。

此机台可在十分钟内通过毛细管分馏,，得到真实的 PSD 资料。无需对粒径分布的形状进行假设。

高解析度粒径分布(PSD)测量的最新技术，包括高颗粒检测灵敏度、动态范围和奈米颗粒优化分析。

非均匀样品的精确分析，包括奈米颗粒归功于其与颗粒密度无关的分析，并结合当今最先进的紫外线检测系统，跟光散射仪器不一样，CHDF4000 可以可靠地检测样品是否包含多个粒径总体。而且可在大粒子的存在下，发现更小的粒子!

脂质奈米颗粒(LNP)，mRNA分离

小颗粒，特别是50nm以下的小颗粒，正在越来越广泛地被制造和应用于各种胶体的中间和最终产品中。准确分析这些小颗粒的粒径是至关重要的。小颗粒提供了很大的总表面积。在任何分散体中都可能出现次级较小粒径的粒子群。如此小的粒子可以极大地影响任何分散体系的性能。此外，少数较大的颗粒会造成困难。例如，在喷墨印表机中较大的颗粒会堵塞通道。

多波长粒径 & 化学成分测量分析

下图1 显示在8分钟内六种尺寸分为50，150，320，440，600和802nm的聚苯乙烯标准品的分离图。透过使用不同的毛细管ID或洗脱液的成分可以进一步增强这种分离。表面活性剂峰从分子种类来看主要集中在标准物中的50nm。分子峰最后退出是因为粒径较小。

CHDF依据颗粒在毛细管的传输时间计算出PSD的数据。运行几种已知校正标准品是为了创建一个与分离系数，Rf，颗粒直径相关的校准曲线。Rf由标记物或内标物(通常是苯甲酸钠溶液)的洗脱时间与粒度标准物(通常是单分三聚苯乙烯颗粒)的洗脱时间之比计算得出。Rf随着粒径的增加而增加，通常可以在1到2之间。

CHDF分馏与颗粒密度无关。在分析颗粒的密度或未知化学成分时这个功能非常有用。对多组分样品如共聚物乳胶的颗粒成分分析也很有利，因为样品中的颗粒密度可能不均匀。本文的其余部分讨论如何透过多波长颗粒分析显着增强CHDF的分析。Lehigh University的Jai Venkatesan有另外对CHDF多波长检测进行研究。

多波长检测Multi-Wavelength Detection

下列显示的CHDF分馏数据是从混合了四种尺寸30，152，240，499nm的聚苯乙烯乳胶标准品得来。时间范围对应样品注入后5分钟。透过用光二极体阵列(PDA)检测器代替CHDF可变波长检测器，可以同时检测4种不同的波长并产生四个分型图。PDA检测器可在220,235,254和275nm波长下检测(不要与粒径混淆)。

CHDF仪器搭配自动进样器可以不需人力协助，全自动透过CHDF软体分析粒径分布。CHDF软体每一秒钟读取一次PDA的数据，并显示分型图。

如预期，UV-detection随着粒径和波长变化。30nm颗粒在220nm波长由于增强UV吸收会产生较强的UV值。相反的，499nm标准品由于在275nm波长有优异的UV散射能力因此在275nm产生较高的峰。

图3 显示了浊度比与时间的关系。浊度比由一个波长的响应除以另一个波长的响应。这种情况为220:254nm，220:235nm和275:235nm。

多长波依赖性已经被证明对绝对粒径量测有用，不用对column校正，也可以获得颗粒的化学成分信息。浊度比用来计算绝对粒径，如果从常规CHDF分级可以得知粒径，也可以提供颗粒化学成分测量信息。

图2 和图3 是四种混合聚苯乙烯校正标准品的PDA分散图(上图)和浊度比(下图)。

图4 依据图2 的数据显示浊度比与颗粒大小的关系。每个比值都是透过将每种校正标准品的分光光度峰值处的紫外线输出量计算得出。

这些TR曲线也可以使用已知的粒子折射率值运用Mei理论计算生成。

图4 中的曲线因不同的材料会有不同的折射率。例如，该折射率的依赖性可以用来确定CHDF分离的共聚物乳胶颗粒中的聚苯乙烯-丁二烯比例。另外，颗粒涂层可以通过它们对颗粒浊度比的影响被分辨，如下所示。

- 研究人员期望一定的颗粒组成，另外一位研究人员是研究表面涂层。颗粒折射率值就是颗粒组成和表面涂层的函数。

- CHDF软体依据预期的粒子折射率生成Mie-Theory TR曲线。

- 研究人员同平常一样在校正后的CHDF column运行样品。

- CHDF软体比较量测的TR曲线和Mei-calculated。如果Mie和测得的TR曲线不同，化学组成和/或表面属性会变更。

- 一个简单的例子是共聚物胶乳，例如聚苯乙烯_丁二烯(PSB)。聚苯乙烯(PS)和聚丁二烯(PB)分别具有自己的Mie TR曲线。研究人员运行共聚物样品，CHDF软体针对每个粒度数据点将测得的TR曲线与理论(Mie)曲线进行比较。那些与PS匹配的粒子表示此类粒子仅(或几乎全部)由PS组成。PB曲线也是如此。中间的曲线表明那些颗粒包含两种聚合物。那些更接近PS的TR曲线表示PS含量更高。同样，可以从相应的TR曲线计算PS / PB比。

- 同样，粒子涂层会改变粒子的折射率（因此，其TR曲线）。未镀膜的颗粒会产生与颗粒的纯物质相匹配的TR曲线。

总之，可以从TR数据中获得CHDF绝对粒度。同样，通过在校准的CHDF分馏色谱柱上运行样品，然后使用每种颗粒材料特有的TR曲线来进行化学成分和表面性质分析。参考TR曲线既可以通过实验也可以通过Mie Theory计算得出。