庫爾特原理,最早由華萊士·H. 庫爾特和他的兄弟小約瑟夫·R. 庫爾特在20世紀50年代提出,現在已經發展成為血細胞計數的金標準,因此而發展起來的美國貝克曼庫爾特有限公司為全球500強之一。
庫爾特原理(亦稱:電阻法、電脈衝法):懸浮在電解液中的顆粒隨電解液透過小孔時,取代相同體積的電解液,在恆電流設計的電路中導致小孔管內外兩電極間電阻發生瞬時變化,產生電位脈衝。脈衝訊號的大小和次數與顆粒的大小和數目成正比。庫爾特原理屬於對顆粒個體的測量和三維的測量,不但能準確測量物料的粒徑分佈,更能作粒子絕對數目和濃度的測量。其所測粒徑更接近真實,而且不象鐳射衍射散射原理受物料的顏色和濃度的影響。
Fig1.庫爾特原理圖
微加工能力(小孔孔徑)是制約庫爾特原理測量粒徑下限的關鍵因素,同時顆粒越小,產生的電位脈衝越微弱,檢測奈米顆粒的電位脈衝訊號也是一大難題,因此,傳統的庫爾特計數儀,僅能測量微米以上的顆粒,在面對奈米級別的真正單顆粒檢測存在著諸多挑戰。
針對上述難題,瑞芯團隊深耕微納加工與微電流檢測技術10餘年,在原有庫爾特原理的基礎上,研製的具有自主智慧財產權的奈米庫爾特粒度儀,成功將粒徑檢測下限下探至40nm,解析度可達1nm,實現了40-1000nm的顆粒的檢測,每分鐘高達2000個顆粒的分析速率,僅需幾分鐘即可獲得具有高度統計代表性的粒徑分佈,無需擬合與推算,得到樣本的顆粒真實分佈狀況,真正意義上實現單顆粒檢測。在奈米顆粒檢測方法中,電鏡無疑是最準確,最直接的檢測奈米顆粒的方法,但電鏡的高昂價格、制樣複雜,無法液體活檢,使得電鏡無法廣泛頻繁的被使用,奈米庫爾特粒度儀的單顆粒檢測原理,在做到資料與電鏡觀測媲美的前提下,又彌補了電鏡檢測的缺陷,尤其在針對細胞外囊泡、病毒、脂質體等複雜生物樣本的檢測,具有速度快、單顆粒分析、統計精確性好、實用性強等優點。
Fig2.兩種微球樣本電鏡拍攝與奈米庫爾特粒度儀檢測資料
在電鏡下,兩種標準微球樣本粒徑並非為單一粒徑,而呈現正態分佈,奈米庫爾特資料與電鏡資料吻合,並且電鏡的拍攝畫面有限,而奈米庫爾特粒度儀顆粒採集量更多,比電鏡更加具有統計意義。
粒徑寬分佈樣本分析
在粒度儀的實際應用中,往往很難得有單一粒徑的樣本,絕大多數樣本的粒徑分佈比較廣,這就需要極高的解析度,需要單顆粒檢測反應樣本的真實粒徑分佈情況。PS標準微球在各大儀器廠商均作為校準物質,微球的測試最能體現儀器的最基本測試效能,對此,將100nm,150nm,200nm,250nm四種粒徑的標準微球混合測試,奈米庫爾特粒度儀測試結果見右圖,可清晰的看到不同粒徑的脈衝 峰,得到四種粒徑的濃度、粒徑分佈圖,反映樣本顆粒最真實的分佈狀態。 Fig3.奈米庫爾特測試混標資料
與此同時用其他兩種不同原理(奈米顆粒跟蹤分析技術與奈米流式)的儀器進行測試,對比測試資料,檢視對混合樣本的分辨能力。
Fig4.奈米流式檢測資料 Fig5. 奈米顆粒跟蹤分析技術檢測資料
由測試結果可以看出,這兩種方法雖然也能測到有不同粒徑的顆粒,但都無法得到真實的四種粒徑分佈,都試圖擬合成正態分佈,解析度不夠,資料不夠準確。由此可見奈米庫爾特的檢測手段,可最真實的反應樣本的最真實粒徑分佈,可清晰的看到4個粒徑分佈,是真正意義上的單顆粒檢測。
瑞芯智造——您身邊的單顆粒檢測專家