С быстрым развитием нанотехнологий наноматериалы демонстрируют огромный потенциал применения во многих областях, таких как биомедицина, катализ, электронные устройства и охрана окружающей среды, и постепенно проникают в нашу повседневную жизнь. НаночастицыОбычно они находятся в пределах 10 - 1000 нм, что позволяет им проявлять физические, химические и биологические свойства, отличные от традиционных макроскопических материалов. Эти свойства делают наночастицы чрезвычайно ценными для применения в биомедицинских областях, таких как доставка лекарств, диагностика и лечение. Таким образом, представление наночастиц стало важным звеном в исследованиях наноматериалов, точный анализ диаметра частиц, количества, концентрации, морфологии, поверхностных характеристик и электрических свойств не только способствует глубокому пониманию их структурных связей, но и обеспечивает научную основу для разработки новых нанотехнологий и оптимизации существующих приложений. В зависимости от принципов и алгоритмов, различные методы представления частиц наночастиц предоставят пользователям множество результатов данных, и в этой статье будут подробно описаны более важные данные и значения параметров в экспериментах по представлению наночастиц.

01

Ключ к размеру частицпараметр

Средний размер зерна(Средний размер* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * *

Средний размер частиц представляет собой среднее распределение всех размеров частиц в образце и представляет собой общий размер образца. Расчеты обычно производятся с использованием среднего арифметического значения, т.е. суммы всех обнаруженных размеров частиц, деленной на общее количество частиц. Это важный характерный параметр распределения частиц, но в мультидисперсной системе он уязвим для измерения частиц и методов обнаружения (LOD) и поэтому может быть использован только в качестве приблизительной оценки.

Формула:

Из них,Размер частиц для каждой частицы,нКоличество частиц.

Стандартная разность размеров частиц (StdDev Size):

Стандартная разность размеров частиц (Standard Deviation, STD) - это количественный показатель степени дискретности распределения размеров частиц, указывающий на то, насколько диаметр частиц отклоняется от их среднего значения. Чем больше стандартное отклонение, тем больше изменение размера частицы, тем сильнее рассеянность образца. Стандартные отклонения обычно рассчитываются на основе распределения размеров частиц и отражают однородность распределения размеров частиц.

Формула:

Из них,Это размер отдельных частиц,Средний размер частиц.

концентрированный диаметр зерна(Размер режима* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * *

Концентрированный диаметр представляет собой наиболее часто встречающееся значение диаметра частиц в распределении размеров частиц выборки. Он представляет собой наиболее распространенный размер частиц в распределении частиц. Концентрированный размер частиц лучше отражает основную группу частиц в образце, чем средний размер частиц. В высокодисперсных образцах концентрированный диаметр частиц обычно очень близок к среднему.

Средний размер частиц(Средний размер* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * *

Средний размер частиц (Д₅₀Также называемый медианным значением диаметра частиц) означает, что в распределении частиц ровно половина частиц имеет диаметр частицы больше этого значения, а другая половина меньше этого значения. Это центральное значение распределения диаметра частиц, которое лучше отражает типичные характеристики распределения диаметра частиц, особенно для образцов с асимметричным или многопиковым распределением.

Д₅₀的Физическое значение:: То есть объем (число) частиц больше или меньше этого диаметра составляет 50% от общего объема частиц (общего количества).

Д₉₀ А.

Д₉₀Означает, что в распределении размеров частиц 90% объема (количества) частицы меньше этого диаметра частицы. Особенно в мульти - децентрализованных системах,Д₉₀иД₁₀Значения относительные, представляющие большую часть распределения частиц, обычно связаны с максимальным размером частиц (Max Size). Часто пишу.Д_{версия 0.9}илиД_В09А.

Д₁₀ А.

Д₁₀Показывает, что в распределении размеров частиц 10% объема частицы (количество) меньше этого диаметра частицы. иД₉₀Значения относительные,Д₁₀Меньшая часть, представляющая распределение частиц, обычно связана с минимальным размером частиц (Min Size). Часто пишу.Д_{версия 0.1}илиД_В01А.

Кроме того, можно использоватьД₀₃иД₉₇Показать распределение частиц.Д₀₃илиД_В03Частицы, обозначающие меньше этого диаметра, составляют 3% от общего объема (количества) частиц и так далее.

Расстояние (Расширение* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * *

Диапазон (Span) - это параметр, используемый для количественной оценки ширины распределения размеров частиц, отражающий степень дисперсии размеров частиц.Она проходитД₉₀АД₅₀иД₁₀Расчеты обычно используются при описании неравномерного распределения размеров частиц.Чем больше значение пролета, тем шире распределение диаметра частицы, тем неравномерно образец.

Формула:

Из них,Д₉₀АД₁₀иД₅₀Количество частиц 90%, 10% и 50%, соответственно, меньше этого размера.

Коэффициент дисперсии (Коэффициент дисперсии* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * *

Коэффициент дисперсии используется для количественного описания степени дисперсии каждого компонента в образцах частиц с множественной дисперсией или неравномерным распределением и более подходит для представления распределения компонентов в образцах с множественным распределением. Коэффициент дисперсии часто используется в сочетании со стандартным отклонением диаметра частиц, что позволяет лучше отображать дисперсионный эффект частиц на поверхности.

Описание алгоритма: после получения фактического распределения выборки; Если выборка представляет собой смешанную выборку с несколькими пиками, то анализируется несколько групп распределения. Для каждой группы распределения рассчитывается отношение значения STD (стандартное отклонение диаметра частицы) к среднему диаметру частицы данного компонента, при этом наибольшее соотношение в каждой группе является значением коэффициента дисперсии.

Коэффициент дисперсии также может быть использован в сочетании с параметром span, коэффициент дисперсии более тонкий анализ дисперсии выборки, особенно в случае множественного распределения, коэффициент дисперсии может более точно представлять дисперсию выборки, не подверженной множественному распределению; Для комплексной оценки выборки можно использовать как коэффициент дисперсии, так и значение span. В случае с одним распределением коэффициент дисперсии и span являются только различными формами представления, используя один из них в качестве ссылки.

02

Соответствующие частицыКонцентрация числаКлючевые параметры

Удельный разбавления (Dilution Factor):

Разбавленное кратное относится к соотношению между исходным образцом и объемом раствора после разбавления, когда образец разбавляется до испытания. Он используется для обеспечения того, чтобы испытательный прибор работал в соответствующем диапазоне обнаружения, избегая при этом помех, которые могут привести к перекрытию частиц или множественным эффектам из - за чрезмерной концентрации. В представлении наночастиц разжижение является одним из ключевых параметров для расчета концентрации исходного образца.

Следует отметить, что в процессе разбавления могут вводиться ошибки, поэтому необходимо использовать точные инструменты для переноса жидкости и полностью перемешивать образцы для обеспечения однородности разбавления.

Количество протестированных частиц (Particle Number):

Количество частиц в данном конкретном случае относится к общему количеству наночастиц, обнаруженных в одном испытании, как правило, к количеству образцов, записанных непосредственно с помощью прибора и используемых для статистического анализа. Этот параметр отражает количество частиц, которые были измерены в пробах, фактически измеренных в ходе испытаний, и является важной основой для расчета концентрации частиц. Уровень содержания частиц имеет решающее значение для анализа данных в нижнем течении: образцы с низкой концентрацией: недостаточное количество частиц может привести к статистическим ошибкам; Высокая концентрация образцов: чрезмерное количество частиц может привести к перекрытию частиц или снижению эффективности обнаружения.

В практическом применении количество частиц обычно рассчитывается или измеряется следующим образом:

• Импульсная индукция сопротивления (RPS):: одиночные частицы обнаруживаются и подсчитываются один за другим, поэтому количество частиц происходит непосредственно из записей испытаний;
• Динамический метод рассеяния света (DLS): косвенная оценка концентрации частиц;
• Метод микровизуализации: подсчет количества частиц с помощью анализа изображений;
• В других методах испытаний количество частиц также может быть рассчитано с помощью прибора, и концентрация может быть определена в сочетании с объемом образца.
  
  

Тестовая концентрация (Concentration):

Испытательная концентрация (т.е. концентрация в пробах) означает фактическую концентрацию разбавленного образца на момент испытания. Концентрация, используемая для инструментального обнаружения, путем распыления наночастиц в растворителе и после соответствующей разбавленной обработки, является значением концентрации, измеренным непосредственно в эксперименте и обычно выражается в количестве частиц (например, particle / mL) или массе (например, mg / mL).Диапазон испытательных концентраций отражает чувствительность и точность измеренных прибором измерений: слишком высокая концентрация может привести к перекрытию или блокировке частиц, в то время как слишком низкая концентрация может привести к недостаточному соотношению сигнала и шума.

Формула:

Из них,С_тестПоказывает тестовую концентрацию,Н_{частицы}Это количество частиц,В_{образец}Это объем фактически проверенного образца.

Соображения для определения концентрации:

• Диапазон обнаружения концентрации испытательного оборудования (например, импульсная индукция сопротивления, оптическое отслеживание частиц).

• однородность и дисперсность частиц образца.

• В конечном счете, требуется обратный пересчет исходной концентрации.

  
  

Оригинальная концентрация (Original Concentration):

Первоначальная концентрация - это начальная концентрация наночастиц в неразбавленных образцах после их подготовки или очистки, как правило, целевая величина для окончательного анализа. Это базовая концентрация образца в практическом применении или исследовании, которая отражает общее количество и распределение наночастиц в процессе подготовки и может помочь исследователям понять процесс подготовки наночастиц, производительность и диапазон концентраций в практическом применении. Точное определение исходных концентраций имеет важное значение во многих областях, таких как контроль дозы в системах доставки лекарств, оценка чувствительности диагностических реагентов и т.д. Концентрация наночастиц в исходном образце может быть точно рассчитана путем сочетания кратного разбавления и испытательной концентрации.

Формула:

Из них,С_{оригинал}Означает исходную концентрацию,С_тестПоказывает тестовую концентрацию,нОзначает кратность разбавления.

03

Соответствующие частицыповерхностный зарядКлючевые параметры

Зета ЭлектрикБиты (Зета-потенциал)А.

Потенциал Zeta относится к разности потенциалов на поверхности скольжения и сдвига (Shear Layer) двойного электрического слоя на поверхности наночастиц и является важным параметром для характеристики заряда на поверхности частиц. Он отражает зарядовое состояние частиц в жидкой среде, что напрямую влияет на стабильность, дисперсию и интерактивное поведение частиц. Потенциал Zeta обычно выражается в милливольтах (мВ), и чем выше его абсолютное значение, тем сильнее электростатическое отталкивание частицы и тем выше стабильность суспензии. Изменения в потенциале Zeta могут быть вызваны химическими модификациями поверхности частиц, pH раствора, интенсивностью ионов и другими условиями окружающей среды, поэтому они являются ключевыми показателями для исследований функциональности наночастиц и характеристик реакции на окружающую среду.

Традиционные методы тестирования потенциала Zeta обычно основаны на оптических или электрофоретических измерениях и обеспечивают средний потенциал Zeta для всей выборки. Однако эти методы затрудняют отражение индивидуальных свойств различных частиц в образцах, особенно в смешанных образцах с более высокой неоднородностью. Обнаружение потенциала одной частицы Zeta позволяет получить более важную информацию, измеряя свойства заряда на поверхности каждой частицы по отдельности:

• Разница в зарядах между частицами: выявление гетерогенности распределения заряда в образце, предоставление более точных данных для изучения модификации частиц, модификации поверхности и т. Д. Анализ потенциала одной частицы на основе технологии RPS также может обеспечить взаимосвязь между потенциалом частицы и диаметром частицы.
• Единообразие зарядов образца: помогает оценить стабильность и последовательность процесса подготовки образца.
• Разрешение смесей гетерогенных частиц: в сложных системах, таких как биологические образцы, способность различать поверхностные зарядовые свойства различных частиц помогает изучать взаимодействия между частицами.

Тестирование потенциала одной частицы Zeta имеет значительные преимущества, особенно в области биомедицины, такие как контроль качества частиц, доставляемых лекарствами, и точное представление поверхностного заряда внеклеточных пузырьков (EVs).

Средняя ZetaБиты (Средний потенциал Зета* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * *

Средний потенциал Zeta относится к среднему арифметическому значению потенциала Zeta для всех (или всех обнаруженных) частиц в образце и является одним из параметров, обычно используемых для описания характеристик заряда всей поверхности образца. Средний потенциал Zeta может быстро обеспечить общее состояние заряда образца для оценки стабильности и дисперсных свойств образца.

Формула:

Из них,Потенциал Зеты для каждой частицы,нКоличество частиц.

Следует отметить, что средний потенциал Zeta может скрывать характеристики распределения зарядов на поверхности частиц в образцах, поэтому в образцах с низкой однородностью следует проводить комплексный анализ в сочетании с другими параметрами, такими как средний потенциал Zeta и распределение потенциала Zeta.

Средний потенциал Zeta (Median Zeta Potential):

Средний потенциал (З₅₀Это означает, что 50% частиц в образце имеют значение потенциала Zeta ниже этого значения, а 50% частиц имеют значение потенциала Zeta выше этого значения, аналогичное среднему диаметру частицы в представлении диаметра частицы (Д₅₀Средний потенциал Zeta является статистическим параметром, отражающим центр распределения заряда образца, который может в определенной степени уменьшить влияние нескольких аномалий на общее описание данных.

По сравнению со средним потенциалом Zeta, средний потенциал Zeta является более репрезентативным для образцов с асимметричным распределением поверхностного заряда, особенно для образцов, которые описывают более сложные или гетерогенные.

З₉₀иЗ₁₀А.

З₉₀:: Относится к 90% частиц в образце с потенциалом Zeta ниже этого значения, чтобы показать распределение верхнего предела заряда на поверхности частицы.З₁₀:: Относится к 10% частиц в образце с потенциалом Zeta ниже этого значения, чтобы показать нижний предел распределения заряда на поверхности частицы.

З₉₀иЗ₁₀Сочетание может быть использовано для описания распределения и однородности потенциала Zeta в образце. Аналогично анализу распределения диаметра частиц, можно дополнительно вычислить расстояние между потенциалом Zeta, чтобы количественно оценить степень дискретности распределения заряда на поверхности частицы.

04

резюме

Представление наночастиц является основным звеном в исследованиях и применении наноматериалов. Благодаря точному измерению и анализу ключевых параметров, таких как размер частиц, концентрация и поверхностный заряд, можно полностью раскрыть физико - химические свойства наночастиц и их взаимодействие с внешней средой. Эти параметры являются не только экспериментальными данными, но и окном для деконструирования структуры нанолекарств и наноматериалов.

Благодаря непрерывным инновациям и стандартизации технологий представления, нанонаука приносит больше прорывных открытий и практических применений в области биомедицины, катализа и электронных устройств. В основе всего этого лежит научно строгий подход к преобразованию наночастиц из невидимого микромира в измеримые, понятные и контролируемые макроскопические данные, тем самым способствуя беспрепятственному сближению нанотехнологий с реальными потребностями, способствуя процессу индустриализации нанотехнологий и открывая более широкие перспективы для инноваций.