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什么是zeta電位，zeta電位測量如何影響納米醫學的發展?

納米顆粒如細胞外囊泡(EVs)、脂質體和脂質納米顆粒(LNPs)在推動醫學發展方面具有巨大的潛力。為了確保它們在醫療應用中的有效性和安全性，對這些納米顆粒進行徹底的表征是必不可少的。其中一個指標您可能會忽略或一直沒有很準確的方法去測量，它就是zeta電位。

理解zeta電位及其在膠體系統穩定性中的作用

Zeta電位為納米顆粒的穩定性提供了有價值的參考，因為它反映了顆粒的表面電荷及其與周圍介質的相互作用。更具體地說，zeta 電位是膠體系統中粒子滑動平面電位的量度(圖1)。

圖1.zeta電位示意圖。

當一種物質在連續的“分散”介質中分散時，就會出現膠體系統。穩定性在膠體體系的應用中是至關重要的，因為膠體顆粒之間的吸引力會引起顆粒的凝結。防止這種粒子聚集的一種方法是將高分辨率測量zeta電位的技術結合到您的膠體開發系統中。

當膠體系統穩定時，所有的顆粒在分散介質中均勻分布。然而，靜電和空間效應會導致該系統波動，導致聚集，最終導致相分離，分散的顆粒凝結并從分散介質中沉淀出來。對于治療目的，保持穩定的膠體系統非常重要，其中顆粒均勻分散。測量zeta電位有助于預測膠體系統的穩定性。

Zeta電位利用可調電阻脈沖傳感(TRPS)技術在獨特的單粒子基礎上測量。使用我們的高分辨率TRPS儀器-Exoid，您可以以單粒子的方式同時完成尺寸和zeta電位的測量。值得注意的是，并非所有用于測量zeta電位的分析方法都能提供這種單粒子的分辨率和精度。

Zeta電位在納米顆粒穩定性和在治療的方面意義

獲得粒子的zeta電位可以深入了解表面電荷和穩定性。穩定的納米顆粒會隨著時間的推移保持其大小、形狀和分散狀態，而不穩定的顆粒則傾向于聚集和沉淀。Zeta電位在決定這種穩定性方面起著關鍵作用。大的zeta電位值，無論是正的還是負的，都表明粒子之間有很強的靜電斥力，導致穩定的分散狀態。相反，低zeta電位值表明弱排斥，增加聚集的可能性。

在治療藥物不斷發展的背景下，確定納米粒子的zeta電位是優化和滿足法規合規性的關鍵方面。

優化細胞外囊泡的治療效果

細胞外囊泡(EVs)是非侵入性診斷和靶向治療的有希望的藥物載體，正如其他顆粒類型所顯示的那樣，zeta電位測量對于理解EVs穩定性及其治療潛力非常重要。通過測量不同條件下制備的EVs的zeta電位，研究人員可以優化EVs制劑，以增強穩定性和功能，例如改善細胞相互作用，從而使其在臨床應用中更有效。

研究表明，具有較大絕對值zeta電位的EVs不太可能聚集，從而提高了它們的遞送效率和與靶細胞的相互作用。從zeta電位測量中獲得的參考值，有助于追蹤EVs作為藥物遞送載體的過程，EVs可以封裝并將治療劑遞送到靶細胞。在這里，具有強大的zeta電位有助于穩定的保質期。穩定的制劑將比聚合的制劑具有更高的生物利用度，使治療藥物能夠有效地運送到目標靶細胞。此外，zeta電位測量可以作為EVs生產和純化過程中的質量控制指標。這確保了EVs的質量一致，批次之間的差異最小。因此，測量zeta電位是優化和調節EVs納米藥物配方的重要步驟。

確保疫苗的穩定性和保質期

當涉及到疫苗穩定性和保質期時，確定zeta電位可以提供有價值的參考。大的絕對zeta電位表明顆粒會強烈排斥作用，導致的聚集風險較低，并隨著時間的推移保持疫苗的功效。疫苗配方也可以在zeta電位的幫助下進行優化，使它們在各種條件下保持穩定。這對運輸和儲存至關重要，因為疫苗可能需要幾個月的時間才能使用。

仔細觀察脂質納米顆粒(LNPs)可以證明測量zeta電位對穩定性的價值。LNPs是含有脂質核心和表面活性物質的外層顆粒。它們經常被用作藥物載體，被用作針對SARS-CoV-2的基于mRNA的疫苗時，它們受到了關注。然而，圍繞其運輸和儲存穩定性的挑戰仍然是一個受關注的研究領域。在一項內部研究中，我們使用Exoid(多功能納米顆粒檢測儀)測量了空LNPs和裝載mRNA的LNPs的zeta電位�？誏NPs的zeta電位(mode±SD)為-10±1.1 mV，加載mRNA的LNPs的zeta電位為-17±1.1 mV，這可能是由于加載負電荷的mRNA導致的，但清楚的是mRNA負載的LNPs比空LNPs具有更強的zeta電位。這一發現突出了Exoid的能力及其測量zeta電位到高分辨率的能力，允許樣本之間的比較。

圖2:在Exoid上測量空LNPs和加載mRNA了LNPs的Zeta電位。

 
Zeta電位和在基因治療方面的注意事項

除了幫助疫苗和基于EVs的研發外，zeta電位還可以在基因傳遞載體的設計中發揮作用，幫助確保它們有效地封裝和保護遺傳物質免受降解。具有較高zeta電位的穩定納米顆粒將能夠更有效地遞送到靶細胞，這有利于提高基因治療的效果。

粒子電荷也影響基因治療納米粒子與靶細胞膜的相互作用;例如，帶正電的納米顆�？梢源龠M帶負電的細胞膜的結合和攝取，從而提高轉染效率。Zeta電位可以幫助找到正確的平衡點，因為過多的正電荷會導致細胞毒性。

全面的zeta電位表征可以幫助最大限度地減少與血液成分和脫靶細胞的非特異性相互作用，減少副作用并提高基因傳遞的特異性。通過優化zeta電位，納米顆�？梢员辉O計成針對特定的細胞類型，提高基因治療的精度。

Zeta電位是納米醫學領域的寶貴工具

測量zeta電位對于確保生物納米顆粒在治療和診斷中的穩定性、有效性和安全性至關重要。通過了解和優化zeta電位，研究人員可以提高納米顆粒的性能，滿足監管要求，并推動創新醫學治療的發展。Exoid為zeta電位測量提供了一個可靠、準確的平臺，使其成為納米醫學領域研究人員的寶貴工具。

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