基因定序暨生化核心技術員 薛茚文

目前醫學研究部實驗研究組針對偵測奈米顆粒領域設置兩台分析儀器，分別為Zetasizer Ultra Red (七共) 與 NanoSight NS300 (二共)，由於這兩台儀器分別採用不同的核心技術與原理，而它們在奈米顆粒研究中扮演著互補的角色，各有其最擅長的生醫、奈米材料、製藥與學術研究應用領域，下面我們簡單比較兩者功能與特性。

一、儀器原理與特性：

特點	Zetasizer Ultra Red	NanoSight NS300
核心技術	動態光散射 (DLS)、電泳光散射 (ELS)、 多角度動態光散射 (MADLS®)	奈米顆粒追蹤分析 (NTA)
測量方式	整體 (Ensemble) 測量：分析整體 散射光的波動	單顆粒 (Particle-by-Particle) 測量： 追蹤每個顆粒的布朗運動
主要測量參數	顆粒大小 (DLS/MADLS)、Zeta 電位 (ELS)、分子量 (SLS)	顆粒大小 (水動力直徑)、顆粒濃度、 螢光分析
顆粒大小範圍	極廣：約 0.3 nm 至 15 µm	奈米專注：約 10 nm 至 1 µm (1000 nm)
最小樣本量/使用耗材	測定大小(3 µl)或Zeta(20 µl)/ 使用樣本比色管上機	最少需100 µl 樣本/ 使用1 ml針筒上機
顆粒濃度測量	間接估算：使用 MADLS 技術估算 （適用於均勻低分散樣品）	直接且精確：直接計數視野內的顆粒， 提供絕對濃度 (particles/mL)
優勢樣品	高濃度樣品、極小顆粒 (如蛋白質；C-dots)、需要測量穩定性 (Zeta電位)	低濃度樣品(高濃度樣本需稀釋)、多分散樣品、生物奈米顆粒 (如外泌體、病毒)
粒徑解析度	MADLS 提供高解析度，但傳統DLS對多分散性樣品可能受限	高解析度，能清楚分離混合物中不同尺寸的族群
光源系統	10 mW He-Ne紅光雷射, 波長 632.8 nm含螢光光學濾光片(僅限散射光)	選擇搭配螢光雷射(405, 488, 532, or 638nm laser) 與濾光片分析不同類型標記顆粒
可視化功能	無法直接看到顆粒	可視化：使用相機可觀看顆粒移動的即時影片
典型應用	1. 奈米藥物製程 QC（粒徑 / PDI / Zeta） 2. 外泌體或脂質體穩定性追蹤 3. 高重複性製程比對（批次間一致性） 4. 研究初期樣品表徵（粒徑 + 表面電荷） 5. 限制：   。無法視覺化單顆粒   。無法分析混合粒徑族群（以統計平均為主）	1. 外泌體 / EVs 定量分析（濃度 + 分布） 2. AAV、VLP 濃度與完整度偵測 3. GFP / 螢光標記樣品觀察（群體分辨） 4. 聚集或降解樣品的可視化觀察 5. 限制：   。不測電荷   。高濃度樣品需稀釋以避免追蹤重疊   。操作條件（曝光、閾值）對結果影響大

二、應用範圍與適用樣品比較：

應用領域	Zetasizer Ultra Red	NanoSight NS300
外泌體 / EVs (Exosomes, EVs)	測平均粒徑、Zeta ，評估穩定性與製程一致性	可分析粒徑分布、顆粒濃度、GFP / 螢光標記外泌體分群
脂質體 (Liposomes / LNPs)	粒徑分布與表面電荷穩定性，製程 QC 常用	可定量顆粒濃度與分布，分析聚集情況
病毒 / 類病毒顆粒 (AAV, Lentivirus, VLP)	可測平均粒徑與穩定性，但難分辨多分散樣品	可直接定量顆粒數，觀察聚集或降解情況
奈米藥物 (Polymer NP, Micelle)	評估粒徑穩定性與 Zeta潛能（製程控制）	可分析顆粒群體分布、濃度與混合均勻性
蛋白質聚集 (Protein Aggregation)	DLS 可偵測早期聚集體形成，量測敏感度高	不適合高濃度蛋白樣品，影像難解析需稀釋
金屬奈米粒 (AuNP, AgNP, SiO₂ NP)	測平均粒徑與電荷性質，檢測穩定性	可視覺化單顆粒分布、偵測異質族群
聚合物懸浮液 /乳液系統	測平均粒徑與分散性（PDI）	若太濃或高折射樣品追蹤困難
生物液體樣品（血清、尿液）	背景散射高時需稀釋與過濾	可辨識外泌體等奈米顆粒，分析粒徑分布
表面修飾 / 負載效率研究	以 Zeta 潛能變化判定表面修飾成功	以螢光模式定量標記效率、比較標記後粒徑變化
製程品質控制 (QC)	自動化高重複性與統計穩定	手動操作變異較大，偏研究用途
學術研究與表徵分析	適合發表粒徑與電位平均特性	適合展示粒徑分布與螢光分群影像

三、需求面向建議：

主要需求面向	建議選擇儀器	原因
Zeta 電位測量、分子量或需要處理高濃度樣品。	Zetasizer Ultra Red	這是 Zetasizer 的核心優勢，提供極佳的穩定性分析。
絕對顆粒濃度(particles/mL)例如定量病毒或外泌體。	NanoSight NS300	NTA 是直接計數技術，提供更準確的濃度數據。
測量極小顆粒（例如20 nm 以下的蛋白質）。	Zetasizer Ultra Red	DLS 的尺寸下限遠低於 NTA。
測量多分散性高、尺寸分佈較廣且濃度較低的樣本。	NanoSight NS300	樣品具有高度多分散（顆粒大小跨度大、存在少量大顆粒干擾），NS300 在區分不同大小族群上會有優勢
簡單、快速、樣品體積受限樣品	Zetasizer Ultra Red	DLS 測量速度通常比 NTA 快，因NTA 需要調整曝光、閾值、錄影參數、追蹤條件等
樣品異質性高需螢光標定辨識樣本	NanoSight NS300	能分辨多族群粒徑並搭配螢光雷射(405, 488, 532, or 638nm laser)分析特異性標定顆粒

四、結論

Zetasizer Ultra Red最適合穩定性、QC 與表面電荷研究，NanoSight NS300最適合濃度定量、異質性與螢光追蹤應用，兩者可以結合使用（平均趨勢 + Zeta與分布細節 + 濃度 + 螢光辨識），對於現今奈米顆粒研究領域更加提高準確性。

相關服務聯絡人

基因定序暨生化核心（NTA NS300） ：院內分機263271 薛茚文/林佳信

免疫核心（Zetasizer Ultra） ： 院內分機263647潘筱茜、院內分機263299蔡靜儀

參考資料：

NTA NS300 官方網站

Zetasizer Ultra Red 官方網站

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