仪器平台系列介绍之“粒径检测仪”

新闻摘要：颗粒的粒径与分布直接决定了物料核心性能，同一物料不同粒径，其性能可能相差甚远。粒径是横跨生物医药、材料化工、食品日化、环境水质多领域的核心理化指标，对产品研发、生产质控与安全监测具备重要应用价值。

在疫苗等生物制品的研发及检测中，粒径大小及分布是评价预防用疫苗佐剂结构和形态，病毒颗粒完整性，病毒载体或脂质体批间一致性等项目的重要评价方式之一。目前粒径仪器检测原理主要可分为动态光散射、激光衍射法、库尔特电阻法。北京生物制品研究所的四台粒径检测设备分别为Stunner高通量浓度/粒径分析仪、马尔文Mastersizer 3000、贝克曼LS 13 320 XR激光衍射粒度分析仪、贝克曼Multisizer 4e库尔特计数及粒度分析仪，所采用的检测原理分别为动态光散射法、激光衍射法、激光衍射法、库尔特电阻法，依托不同仪器设备差异化核心技术，形成覆盖微量生物高通量筛选、全品类干湿法通用质控、高分辨纳米-微米精准衍射检测的完整粒径表征组合，贯穿配方研发、工艺优化、来料检验与成品放行全流程，适配不同场景检测需求。

第一部分：Unchained Labs Stunner高通量浓度/粒径分析仪

Stunner为微量、高通量、多参数生物物理分析仪，支持微孔板进样，仅需2μL样品量，即可实现高达96个样品的高通量动态光散射(DLS)检测与紫外/可见吸收光谱。(UV/Vis) 的数据采集。在单次检测流程中，可同步完成紫外/可见吸收光谱与动态光散射的测试，实现蛋白质、抗体偶联物 (ADCs)、多肽等各类样品的定量分析与粒径检测的双重需求，覆盖多类目标物检测场景。

△Unchained Labs Stunner高通量浓度/粒径分析仪

（图片来自Stunner官网[1]）

📌 一、基本信息

品牌型号：高通量浓度/粒径分析仪

仪器类型：Stunner

生产厂家：Unchained Labs

📊 二、核心技术指标

上样量：2μL

1、UV/Vis

光源：闪烁氙灯

检测器：紫外/可见光全光谱分光光度计

波长范围：230-750nm

波长准确度：≤400nm:±1 nm;≥400nm:±2nm

光谱分辨率：小于2nm (甲苯己烷溶液)

2、动态光散射和旋转角度动态光散射

光源：2x660nm激光二极管

检测器：雪崩光电二极管

粒径准确性：±2%

最低样品浓度：0.1mg/mL溶菌酶

流体力学直径范围：0.3–1000nm

分子量范围：1kDa–10GDa

颗粒浓度范围：109–5x1013particles/mL

🧪 三、功能及可开展应用

核心功能

蛋白测定：测量精确度在1%以内，准确性在2%以内。Stunner拥有微量样品、高通量和高准确性等特点，是蛋白定量的理想工具。

粒径测定：聚集体检测：动态光散射仪器可提供一分钟内即可获得每个样品准确、可重复且可再现的粒径数据；利用微量样品（2微升）与低浓度组合获取数据；提供所有样品的平均直径结果；当发现多个峰值时提供粒径分布数据；具有很高的灵敏度，能够检测到即使是对于传统SEC分析来说太大或太稀少的聚集体；

ADC光谱的智能解码：在利用UV/Vis方法测量抗体偶联药物 (ADC) 时，当药物在紫外区存在明显吸收，往往会对结果判读造成干扰，从而增加分析难度。Stunner的Unmix功能可将ADC的整体吸收信号拆解为分别来源于抗体以及药物或连接子的光谱成分—即使它们的光谱高度重叠，也能实现可靠区分。Stunner可自动解析ADC光谱，为抗体浓度、偶联药物浓度以及药物-抗体比值 (DAR) 的定量提供一种简便、高通量的分析方法。

测量蛋白相互作用引起的聚集：及时阻止蛋白聚集是至关重要的，Stunner获取B22和kD数据，判断蛋白样品是自吸引力 (负斜率) 还是自排斥性 (正斜率)

AAV样品空壳率：提供样品滴度信息，通过整合DLS和UV/Vis数据，计算含有多少实心和空心的衣壳，并且剩下多少额外的蛋白质和DNA。低至1012 vg/mL纯化的AAV样品，Stunner无需染料、无需标记、无需标曲、无需繁琐的工作流程。

△Stunner AAV三种定量检测方法 (A) 动态光散射（DLS）通过粒径分布分析，可测定衣壳和聚集体散射光的相对强度。(B) 静态光散射（SLS）以瑞利比（Rayleigh Ratio）量化，完整衣壳与空衣壳散射光强不同，其散射强度与DLS实验中的衣壳滴度相关联。(C) 紫外-可见分光光度法用于测定单链DNA和蛋白质含量，以计算空衣壳/完整衣壳比例[2]。

第二部分：马尔文帕纳科Mastersizer 3000型激光衍射粒度分析仪

Mastersizer 3000可提供快速、便捷的粒径分布测试。为世界各地超过10000家公司的Mastersizer用户带来技术、应用和各种解决方案。

△马尔文帕纳科Mastersizer 3000型激光衍射粒度分析仪

（图片来自马尔文帕纳科官网[3]）

📌 一、基本信息

品牌型号：激光衍射粒度分析仪

仪器类型：Mastersizer 3000

生产厂家：马尔文帕纳科

📊 二、核心技术指标

分析原理：通过测量激光束通过分散颗粒时散射的光强度，然后分析这些数据，计算产生散射模型的颗粒大小。

上样量：与样本浓度有关

测量范围：10 nm–3,500 µm

准确性：误差优于±1%

重复性：误差优于0.5%

光源：高稳定氦-氖激光器，波长为632.8nm；独立固体蓝光光源，波长466nm

🧪 三、功能及可开展应用

核心功能

Mastersizer 3000 激光衍射粒度分析仪提供快速、便捷的粒径分布测试，该激光粒度仪可在纳米至毫米粒度范围内进行测量，体积小巧、性能稳定可靠，可提供无需操作者干预的测量，用于金属、非金属（石墨、粉尘、土壤等）及其他（催化剂、水体、乳浊液等）的粒径测定与分布。

△测量牛奶乳脂球大小，实验第1天至第6天对照组（基础对照饲粮）与共轭亚油酸组（基础对照饲粮+15g/kg干物质中共轭亚油酸）之间牛奶乳脂球大小分布的代表性样品示例[4]。

第三部分：贝克曼库尔特LS 13 320 XR型激光衍射粒度分析仪

为发现细微差异，提供多种粒度的准确、可靠的检测，平台配备贝克曼库尔特LS 13 320 XR型激光衍射粒度分析仪，其操作简便、准确可靠。

△贝克曼库尔特LS 13 320 XR型激光衍射粒度分析仪

（图片来自贝克曼库尔特官网[5]）

📌 一、基本信息

品牌型号：激光衍射粒度分析仪

仪器类型：LS 13 320 XR

生产厂家：贝克曼库尔特

📊 二、核心技术指标

分析原理：采用450、600及900 nm波长的光，通过垂直和水平偏振光照射样品，分析仪多角度来自样品的散射光，分析每种波长的水平及垂直辐射光之间的差异。

上样量：不超过5mL

测量范围：10nm–3,500µm

分析模型：无需预估样品峰型（比如多峰、窄分布），无需选择分析模型，轻松准确分析多峰样品

准确性：误差优于±0.5%

重复性：误差优于0.5%

🧪 三、功能及可开展应用

核心功能

1.提供高分辨率的粒度分布数据。广泛应用于土壤、沉积物、面粉、淀粉、奶粉、食品添加剂、饮料、黏合剂、合金、金属粉末、硅微粉、3D打印、涂料、颜料、药物、矿物、纸、化妆品、煤粉、锂离子电池材料、建材纺织、甚至生物颗粒等应用领域。

2.擅长样品类型：宽分布样品、极限颗粒（纳米、>1000微米）、多峰样品、数量微小变化。

△测量噬菌体，T4噬菌体样品在粒径分析仪上进行4次读取，结果（A）检测到一个平均粒径分布约为55nm的单个微分体积（%）峰。（B）T4运行的统计数据，包括D10、D50、D90、平均值、众数、标准差（StDev）和每次运行的样本总数（%）。每次运行的列值用与直方图（A）中关联的线颜色匹配的不同颜色表示。统计表（B）的最右侧提供了所有运行的平均值和CV（%）[6]。

第四部分：贝克曼 Multisizer 4e库尔特计数及粒度分析仪

平台配置的Multisizer 4e，是颗粒/细胞计数与体积分析的金标准，98%血液分析仪都使用该方法；粒度检测方面，俄罗斯药典第十三版推荐使用电感应区法（库尔特原理）来监测注射液中的不溶性微粒和测定微生物细胞浓度。其广泛应用于各个行业中原料和成品的质量控制。库尔特原理已被引入ASTM和ISO13319国际标准（颗粒大小分布的测定）的基础指南文件。

△贝克曼库尔特Multisizer 4e库尔特计数及粒度分析仪

（图片来自贝克曼库尔特官网[7]）

📌 一、基本信息

品牌型号：库尔特计数及粒度分析仪

仪器类型：Multisizer 4e

生产厂家：贝克曼库尔特

📊 二、核心技术指标

分析原理：库尔特原理也叫电阻法、电感应区法。

高灵敏度：计数向下可达到每毫升 1个微粒，变异系数＜2%。

测量范围：0.2-1600 µm，适合高浓度样品，一次可分析50万个微粒。

准确性：提供数量和体积绝对值，真实反映粒度，不推演。

高分辨率：nm级别

小孔管：Multisizer 4e提供多种小孔管，孔径范围为10-2000μm,扩展的测量范围（孔径的2%-80%）意味着无需经常更换小孔管，且提供更多分析选择，仪器自动检测、清理小孔堵塞

🧪 三、功能及可开展应用

1、生物医药领域：细胞周期、渗透调节、细胞死亡、发病机理、吞噬作用、物种多样性等研究中细胞体积是关键参数之一。不仅计数，Multisizer4e还可实时检测体积变化，可应用于细胞生物学（如：细胞改造、细胞存储、Car-T、血细胞、磁珠、细胞器）；微生物学（如：细菌、酵母）；海洋生物学（如：藻类、浮游生物）；其他（如：花粉、荧光微球）等领域研究。

2、工业质控中的应用

可用于制药质量控制（如：造影剂、吸入制剂、疫苗佐剂、微粒、乳剂、蛋白聚集）；食品饮料质控（如：饮料乳剂、过滤）；工业领域质控（如：石油、氧化铝、染料、油漆、碳粉、磨料、电池、化妆品、液压油、催化剂、电子产品）等工业质控场景。

△Multisizer 4e 在藻类培养中检测细菌粒径范围颗粒的能力，马尔汉棕鞭藻培养物与热灭活细菌混合，并进行对比分析。重点观察的体积区间为：<20 μm³（约对应直径<3 μm，该区间通常不包含完整藻类细胞[3]。指数生长期的奥杜藻培养物（含细菌污染：红色曲线；无细菌污染：蓝色曲线）在无菌培养物中（蓝色曲线），指数生长期仅能检测到藻类特征峰（5-20 μm）；红色曲线则显示实验过程中细菌污染、大量滋生的培养物的特征粒径分布，除藻类峰外，在直径<3 μm范围内可见典型的细菌[8]。

欢迎有需求的企业、科研院所咨询，联系人：郑老师、徐老师，联系电话：010-60963186。

参考资料：

1.https://unchained-labs.cn/stunner/

2.Liu X, Jean-Gilles R, Baginski J, Cai C, Yan R, Zhang L, Lance K, van der Loo JCM, Davidson BL. Evaluation of a rapid multi-attribute combinatorial high-throughput UV-Vis/DLS/SLS analytical platform for rAAV quantification and characterization. Mol Ther Methods Clin Dev. 2024 Jul 15;32(3):101298. doi: 10.1016/j.omtm.2024.101298. PMID: 39170800; PMCID: PMC11338085.

3.https://www.malvernpanalytical.com.cn/products/product-range/mastersizer-range/mastersizer-3000-plus-lab

4.Xing ZY, Zhang ML, Wang YY, Yang GY, Han LQ, Loor JJ. Short communication: A decrease in diameter of milk fat globules accompanies milk fat depression induced by conjugated linoleic acid supplementation in lactating dairy cows. J Dairy Sci. 2020 Jun;103(6):5143-5147. doi: 10.3168/jds.2019-17845. Epub 2020 Apr 16. PMID: 32307178.

5.https://resources.mybeckman.cn/ppc/ls/

6.Carroll-Portillo A, Braun CA, Martinez E, Lin HC. Rapid bacteriophage quantification with a particle size analyzer combined with polarization intensity differential scattering (PIDS) detector. PLoS One. 2026 Feb 19;21(2):e0343131. doi: 10.1371/journal.pone.0343131. PMID: 41712621; PMCID: PMC12919812.

7.https://www.mybeckman.cn/cell-counters-and-analyzers/multisizer-4e

8.https://www.mybeckman.cn/resources/technologies/coulter-principle/china-algae-cultures-with-multisizer-4e

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