• 粒径：决定组织穿透能力、细胞摄取途径与体内清除速率，是稳定性与递送效率的重要指标；
• 颗粒浓度：直接对应递送剂量与产能核算，是工艺放大与批次放行的关键数字；
• Zeta电位：反映表面电荷与胶体稳定性，影响LNP的储存稳定性、聚集倾向及与细胞膜的相互作用。

亚群与聚集：三者之外，更隐蔽但同样致命的是样品异质性：空载与载药颗粒、完整颗粒与聚集体、目标颗粒与游离脂质/蛋白杂质往往共存于同一体系。只报告一个平均值的检测方法，无法回答“这批样品里到底有几种颗粒、各占多少”这一根本问题。IZON检测技术给出了答案，用单颗粒纳米孔测量获得对亚群与配方变化的清晰洞察。

图1. LNP生产各阶段的颗粒表征需求

二、TRPS技术原理：逐颗粒“测量+计数”
可调电阻脉冲感应（Tunable Resistive Pulse Sensing, TRPS）技术基于一个可调纳米孔。当LNP悬液在压力驱动下逐个穿过纳米孔时，每个颗粒都会对孔内离子电流产生一个瞬时的阻塞脉冲：

• 脉冲幅度与颗粒体积成正比——据此获得每一个颗粒的粒径；
• 脉冲频率与颗粒通量成正比——结合多个压力点的外推校准，获得颗粒浓度；
• 颗粒穿越纳米孔的速度反映其电泳迁移率——据此推导单颗粒Zeta电位。

图2. TRPS原理示意图

测量全程使用NIST溯源的校准颗粒进行标准化，确保数据在不同仪器、不同操作者、不同实验室之间可比可复现，这正是法规申报所要求的测量质量体系。

得益于单颗粒机制，TRPS具备以下四个特征：

• 单颗粒分辨率：直接输出粒径分布而非平均值的推断，高异质样品不再是盲区；
• 粒径与浓度同步测量：一次运行同时获得两个参数；
• 真实浓度测定：不依赖颗粒光学性质假设，结果为真实颗粒数浓度；
• 宽动态范围：覆盖40nm–11µm粒径、10⁵–10¹¹ particles/mL浓度区间，兼容PBS、HEPES、MES、KCl等常用电解液体系。

图3. 四峰混合样本的TRPS与NTA/MADLS分辨能力对比

三、单颗粒表征技术在LNP制剂质量评价中的应用优势
TRPS技术在空载LNP与mRNA-载药LNP的对比评估中具备传统集合平均类检测方法无法替代的技术价值。

当空载LNP与mRNA载药LNP之间平均Zeta电位差异较小时，单一平均数值会掩盖样品内部真实的颗粒异质性，无法分辨样品中存在的不同电荷亚群，难以完整捕捉核酸包载过程带来的颗粒群体特征改变。mRNA本身带有大量负电荷，将其包封进入LNP内部之后，会改变纳米颗粒整体的表面电学性质；TRPS实现对每一个颗粒逐个检测，可同步采集单颗粒粒径、真实颗粒浓度以及单颗粒Zeta电位信息，输出完整连续的Zeta电位分布直方图，直观可视化空载LNP与mRNA载药LNP两组样品之间的电荷偏移趋势、分布重叠程度，有效识别制剂内部不同电荷特征的颗粒亚群，而不是仅仅依赖一个汇总的平均电位数值。

借助完整分布图谱，可以清晰观测核酸载入后LNP群体向更负Zeta电位方向发生整体迁移的群体行为；同时结合同步获取的粒径分布与真实颗粒浓度数据，能够多角度对比空载与载药LNP在颗粒尺寸、颗粒浓度、电荷群体上的差异，为LNP制剂开发、工艺优化、核酸包载效果评估提供多维单颗粒实验证据。
 

图4. 空载和载药LNP粒径分布测量结果

图5. 空载和载药LNP Zeta电位测量结果

IZON的应用数据显示，在Exoid上对同一配方的空载LNP与mRNA-LNP进行对比测量：空载颗粒的模态粒径为71nm，mRNA加载后模态粒径变为66nm。这一数纳米级的差异在单颗粒分布上清晰可辨——而它恰恰反映了核酸加载对LNP结构的实际影响，是配方优化与载药效率评价的直接证据。

同类应用场景还包括：储存稳定性研究中追踪聚集体的出现速率与比例、不同批次间的亚群一致性比对、上下游工艺变更对粒径分布与电荷分布的影响评估——所有这些决策点，都需要单颗粒层面的数据支撑。

三、Zeta电位：从“一个平均值”到“一张电荷分布图”
Zeta电位定义为颗粒表面滑动面上的电位，是评估LNP胶体稳定性与细胞摄取潜力的重要参数。传统方法（如PALS电泳光散射）只能给出全样品的平均Zeta电位，而LNP开发中真正需要回答的问题往往是：电荷分布有多宽？是否存在低电荷的易聚集亚群？工艺变更后电荷分布是否发生了漂移？

IZON的纳米孔系统通过追踪单个颗粒在电场下穿越纳米孔时的电泳运动，逐颗粒测定Zeta电位，并可同步获得同一颗粒的粒径——粒径与电荷在单个颗粒层面一一对应，这是其他整体技术都无法提供的分析深度。

图6. Zeta电位测量原理示意图

在多模式混合样品（不同表面修饰的标准颗粒）的实测中，TRPS不仅区分出各亚群的平均Zeta电位，还直接呈现了每个亚群的电荷分布宽度；而大部分技术只能返回一个融合的平均值。对配方筛选、稳定性追踪与工艺变更控制而言，这一差异意味着“看得见风险”与“看不见风险”的区别。

图7. 单颗粒Zeta电位分析揭示亚群电荷分布（TRPS vs整体平均方法）

五、Exoid vs Pulsoid：两大表征设备
针对不同的工作流需求，IZON提供两套纳米孔分析设备：追求分析控制与灵活性的Exoid（点击查看），以及追求快速、标准化、高通量的Pulsoid（点击查看）。

Exoid：Exoid基于TRPS技术与可调聚合物纳米孔，为研究者提供很大程度的控制与灵活性：粒径+浓度测量覆盖40nm–11µm，浓度范围10⁵–10¹¹ particles/mL，适配从LNP、外泌体到病毒样颗粒等多样化纳米颗粒类型，是方法开发与深度表征研究的主要选择。

图8. Exoid纳米孔分析仪

Pulsoid——速度与标准化：Pulsoid采用NPS技术与精密固态硅纳米孔芯片，为LNP等颗粒提供快速、标准化的测量：单个样品2–5分钟即完成，尺寸测量精度高，浓度覆盖10⁹–10¹²particles/mL，通量约为传统TRPS的2倍，且测量结果与TEM的一致性达99.7%——适合QC环节的高频次、标准化放行检测。

图9. Pulsoid纳米颗粒分析仪

IZON Science总部位于新西兰，是全球纳米颗粒分离与分析解决方案提供商，同时掌握外泌体纯化和外泌体单颗粒表征两大技术，通过ISO 13485认证。上海曼博生物（MineBio）是IZON Science在中国区域的官方合作伙伴，曼博生物可提供qEV全系列纯化柱、自动化纯化系统及Exoid/Pulsoid表征设备的销售、技术支持和本地化服务（点击查看）。

拓展阅读
IZON外泌体与纳米颗粒纯化表征技术专栏（点击查看）

本文基于公开资料由IZON Science中国官方合作伙伴上海曼博生物整理，仅用于科研信息分享。上海曼博生物可提供qEV系列外泌体纯化柱、全自动纯化系统及Exoid/Pulsoid纳米颗粒分析仪等全系列产品（点击查看），包括qEVsingle/qEVoriginal/qEV1/qEV2/qEV10/qEV100、AFC V2/qEV DXter/qEV Zenco/qEV TFF及用于LNP、外泌体等纳米颗粒粒径、浓度、Zeta电位和单颗粒亚群分析的Exoid/Pulsoid设备。欢迎咨询!