NS-90Z Plus納米粒度及電位分析儀是珠海歐美克儀器有限公司在成功引進(jìn)和吸收馬爾文帕納科 (Malvern Panalytical)納米顆粒表征技術(shù)后，在上一代NS-90Z的基礎(chǔ)上進(jìn)一步優(yōu)化了光學(xué)電子測(cè)量技術(shù)和分析性能的一款新產(chǎn)品。NS-90Z Plus具有粒度和電位分析功能，能滿足廣大納米材料、制劑開發(fā)和生產(chǎn)用戶的顆粒粒度和Zeta電位的測(cè)試需求。

NS-90Z Plus納米粒度及電位分析儀采用動(dòng)態(tài)光散射技術(shù)測(cè)量粒子和顆粒的粒度，采用電泳光散射技術(shù)測(cè)定顆粒Zeta電位和電位分布，同時(shí)兼有靜態(tài)光散射技術(shù)用于測(cè)定蛋白質(zhì)與聚合物等的分子量。NS-90Z Plus融合馬爾文帕納科恒流模式下的M3-PALS快慢場(chǎng)混合相位檢測(cè)分析技術(shù)，提升了儀器的電位分析性能，升級(jí)了兼容多種樣品池 (選配) 功能，可分析樣品濃度和粒度范圍也得到了明顯提升。

與此同時(shí)，儀器廣泛采用全球化供應(yīng)鏈的優(yōu)質(zhì)光電部件及Scrum軟件迭代升級(jí)開發(fā)模式，使其具有高品質(zhì)并能隨用戶需求變化升級(jí)管理和報(bào)表功能。進(jìn)口雪崩式光電二極管(APD)檢測(cè)器、He-Ne氣體激光器光源和高性能相關(guān)器等優(yōu)質(zhì)硬件，加上精確的內(nèi)部溫控裝置、密閉光纖光路設(shè)計(jì)以及先進(jìn)的軟件算法，共同保障了數(shù)據(jù)的高重現(xiàn)性、準(zhǔn)確性和靈敏度。NS-90Z Plus支持SOP標(biāo)準(zhǔn)化操作，具有兼容CFDA GMP《計(jì)算機(jī)化系統(tǒng)和確認(rèn)與驗(yàn)證》要求的審計(jì)、權(quán)限管理及電子簽名功能以及具有測(cè)試數(shù)據(jù)質(zhì)量智能反饋和優(yōu)化建議，方便用戶使用。

工作原理：

在一種緊湊型儀器中集成了三種測(cè)試技術(shù)：

動(dòng)態(tài)光散射技術(shù)

NS-90Z Plus 使用經(jīng)典的90°角動(dòng)態(tài)光散射(Dynamic Light Scattering/DLS)技術(shù)來(lái)測(cè)量粒子和顆粒的粒度。該技術(shù)利用光電檢測(cè)器測(cè)量樣品中粒子由布朗運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的散射光強(qiáng)漲落信號(hào)，通過(guò)數(shù)字相關(guān)器計(jì)算得到相關(guān)函數(shù)(Correlation Function)以分析顆粒的擴(kuò)散速率，再以斯托克斯-愛(ài)因斯坦(Stokes-Einstein)方程計(jì)算出顆粒的粒徑與分布。本技術(shù)所測(cè)量的粒徑為流體動(dòng)力學(xué)等效直徑，通過(guò)相同擴(kuò)散速率的硬球進(jìn)行等效直徑計(jì)算而得。動(dòng)態(tài)光散射法也稱為光子相關(guān)光譜法(Photon Correlation Spectroscopy/PCS)。

NS-90Z Plus動(dòng)態(tài)光散射光路圖

電泳光散射技術(shù)

      NS-90Z Plus使用電泳光散射(Electrophoretic Light Scattering/ELS)技術(shù)測(cè)量顆粒滑移層的Zeta電位。顆粒在人為施加的電場(chǎng)作用下做電泳運(yùn)動(dòng)，其電泳運(yùn)動(dòng)速率和Zeta電位直接相關(guān)，以亨利方程進(jìn)行表述。NS-90Z Plus使用恒流模式下的快慢場(chǎng)混合激光多普勒相位分析法(Mixed mode measurement, phase analysis light scattering/M3-PALS)，成功解決了毛細(xì)管電滲對(duì)測(cè)試的影響，并且在一次測(cè)試過(guò)程中同時(shí)得到Zeta電位平均值和電位分布曲線。電泳光散射技術(shù)可測(cè)量最大粒徑至100μm左右的樣品的Zeta電位 (取決于樣品屬性及制備) 。

Zeta電位的概念圖

NS-90Z Plus電泳光散射光路圖

靜態(tài)光散射技術(shù)

       NS-90Z Plus使用靜態(tài)光散射(Static Light Scattering/SLS) 技術(shù)以非侵入式表征溶液及膠體中的蛋白質(zhì)單體、聚集體或聚合物等粒子的摩爾質(zhì)量，即分子量。在德拜法分子量計(jì)算的描述中，粒子產(chǎn)生的散射光強(qiáng)度正比于重均分子量的平方以及粒子濃度。通過(guò)使用德拜法測(cè)量一組濃度梯度的樣品靜態(tài)散射光強(qiáng)度，可以計(jì)算蛋白質(zhì)與聚合物的分子量。與動(dòng)態(tài)光散射技術(shù)不同的是，靜態(tài)光散射技術(shù)是測(cè)量一段時(shí)間內(nèi)散射光的平均強(qiáng)度。分子量單位為 Da(Dalton) 或g/mol。

NS-90Z Plus靜態(tài)光散射德拜圖法分析納米粒子分子量

典型應(yīng)用：

• 膠體和乳液表征

• 藥物分散體系、乳液和疫苗等制劑配方和工藝開發(fā)

• 脂質(zhì)體和囊泡的開發(fā)

•  蛋白質(zhì)及其聚集體的評(píng)價(jià)

• 電極漿料及助劑的粒徑、分散和穩(wěn)定性表征

• 涂覆材料分散性能預(yù)測(cè)

• 納米金等高電導(dǎo)率溶膠的改性

• 墨水、碳粉、染料和顏料性能改進(jìn)

• 優(yōu)化水處理中絮凝劑的使用

• 膠體、乳液、漿料穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

•  確定多種復(fù)雜制劑的混合、均質(zhì)等加工工藝參數(shù)

性能特點(diǎn)：

【先進(jìn)的高信噪比光學(xué)設(shè)計(jì)】

       NS-90Z Plus在一臺(tái)緊湊儀器中集成了電泳光散射、動(dòng)態(tài)光散射和靜態(tài)光散射三種光學(xué)原理技術(shù)。通過(guò)優(yōu)化的光學(xué)設(shè)計(jì)、光纖光路傳輸設(shè)計(jì)及高性能光源、信號(hào)采集和處理硬件，提高了散射光信號(hào)識(shí)別能力并減少了雜散光干擾，確保了儀器測(cè)試結(jié)果的高準(zhǔn)確性、靈敏度和重現(xiàn)性，拓展了適宜的樣品測(cè)試范圍。

動(dòng)態(tài)光散射粒徑測(cè)量示意圖

【易使用、免維護(hù)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)】

       NS-90Z Plus采用密閉式光路設(shè)計(jì)防止污染，日常使用主機(jī)無(wú)需維護(hù)。采用可替換的多種類可選的比色皿樣品池，使用簡(jiǎn)便，可同時(shí)制備多個(gè)樣品依次檢測(cè)，效率更高。亦可清洗樣品池重復(fù)使用，無(wú)需復(fù)雜的儀器或探測(cè)裝置的維護(hù)。

比色皿樣品池

【高光學(xué)性能、穩(wěn)定且長(zhǎng)壽命的氣體激光光源】

       采用進(jìn)口高穩(wěn)定He-Ne氣體激光器確保數(shù)據(jù)的重現(xiàn)性，波長(zhǎng)632.8nm，功率4mW。He-Ne氣體激光器的光束發(fā)散角、單色性、溫度電壓波動(dòng)穩(wěn)定性、相干性皆遠(yuǎn)優(yōu)于半導(dǎo)體固體激光器。NS-90Z Plus所使用的氣體激光管采用硬封裝工藝確保激光管中氦氖氣體惰性工作物質(zhì)終身無(wú)損失，激光管壽命達(dá)到10年以上，且在生命周期內(nèi)其光學(xué)品質(zhì)幾乎沒(méi)有變化，確保了測(cè)試數(shù)據(jù)始終可信，且無(wú)需用戶校準(zhǔn)。由于He-Ne氣體激光器相干性能顯著優(yōu)于半導(dǎo)體固體激光器，僅需較低的功率即可產(chǎn)生滿足測(cè)量需求的散射光信號(hào)，同時(shí)具有更低的雜散光噪聲使樣品分析靈敏度更高。儀器可在330000:1的動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)通過(guò)衰減器自適應(yīng)調(diào)節(jié)激光強(qiáng)度。

【報(bào)告可自定義多種參數(shù)輸出】

       NS-90Z Plus具有完備的納米粒度和Zeta電位分析功能。可以輸出Z平均直徑、多分散指數(shù)PI、各粒徑分布峰的峰值粒徑和含量等參數(shù)，同時(shí)可輸出體積和數(shù)量分布 (使用全范圍米氏理論(Mie Theory)計(jì)算) 。可輸出Zeta電位、電位分布等參數(shù)。

可自定義報(bào)告

【高性能檢測(cè)器】

       使用高量子效率(QE)的雪崩式光電二極管(APD)檢測(cè)器，QE≥80%@632.8nm，靈敏度遠(yuǎn)高于光電倍增管(PMT)且噪音更低。高成本的優(yōu)質(zhì)APD部件保障了儀器的測(cè)試性能。

APD性能圖

【研究級(jí)數(shù)字相關(guān)器】

       使用高速數(shù)字相關(guān)器，多于4000通道， 1011動(dòng)態(tài)線性范圍，最短采樣時(shí)間間隔可低至25ns，結(jié)合先進(jìn)的相關(guān)算法，最短子測(cè)量時(shí)間可縮短至1.68s。

典型相關(guān)曲線示意圖

【精確的內(nèi)部控溫系統(tǒng)】

       獨(dú)立的帕爾貼循環(huán)溫控裝置可在0-120℃范圍內(nèi)任意設(shè)定，升溫降溫速度快，控制精度最高可達(dá)0.1℃，保障測(cè)試結(jié)果高重現(xiàn)性。

【恒流模式的M3-PALS快慢場(chǎng)混合相位檢測(cè)技術(shù)】

      NS-90Z Plus融合馬爾文帕納科的M3-PALS技術(shù)除了可消除電滲影響外，新升級(jí)的恒流模式下還實(shí)現(xiàn)了更高電導(dǎo)率樣品測(cè)試的可能。恒流模式能有效緩解電極極化的影響，與可切換的高頻、低頻混合分析模式一起，使得結(jié)果重現(xiàn)性更好，準(zhǔn)確性更高，且可獲得電位分布的信息。相比上一代產(chǎn)品，NS-90Z Plus能滿足具有更高電導(dǎo)率的樣品的Zeta電位和電泳遷移率測(cè)試，同時(shí)可以提高電位樣品池的使用次數(shù)。

快慢場(chǎng)混合相位檢測(cè)Zeta電位分布、相位、頻移及電壓和電流圖

【升級(jí)的專家指導(dǎo)功能提升測(cè)試水平】

       NS-90Z Plus測(cè)試后會(huì)在數(shù)據(jù)質(zhì)量指南模塊下自動(dòng)生成智能化專家指導(dǎo)意見，為如何進(jìn)一步優(yōu)化測(cè)試或樣品處理提供可行方案建議。該技術(shù)可以同時(shí)協(xié)助用戶快速判讀更準(zhǔn)確的粒度、Zeta電位和電位分布結(jié)果，有利于減少測(cè)試數(shù)據(jù)的錯(cuò)誤，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和改善因方法或環(huán)境發(fā)生變化而引起的測(cè)試質(zhì)量變化。

數(shù)據(jù)質(zhì)量指南

【具有符合CFDA GMP《計(jì)算機(jī)化系統(tǒng)和確認(rèn)與驗(yàn)證》要求的審計(jì)、權(quán)限管理與電子簽名等功能】

用戶權(quán)限配置和管理功能示意圖

審計(jì)追蹤功能示意圖

【功能豐富的軟件優(yōu)化用戶體驗(yàn)】

       提供標(biāo)準(zhǔn)化操作程序(SOP)簡(jiǎn)化常規(guī)測(cè)量；自動(dòng)配置各種樣品的最佳硬件和算法設(shè)置，亦可手動(dòng)設(shè)置；操作簡(jiǎn)單，無(wú)須準(zhǔn)直、校正或額外保養(yǎng)；智能化，可自動(dòng)判斷數(shù)據(jù)報(bào)告的質(zhì)量并給出優(yōu)化建議。

1.       使用先進(jìn)SCRUM軟件迭代開發(fā)模式，基于當(dāng)前主流軟件開發(fā)技術(shù)的新穎界面設(shè)計(jì)，操作簡(jiǎn)單易用，可根據(jù)行業(yè)應(yīng)用和法規(guī)變化不斷升級(jí)軟件以與之匹配。

2.       全自動(dòng)硬件設(shè)置和測(cè)量：只需簡(jiǎn)單的培訓(xùn)即可設(shè)置儀器，包括樣品池位置、數(shù)據(jù)記錄、分析和結(jié)果顯示。

電位測(cè)試的設(shè)置界面（部分）及分析模型選擇示意圖

3.       支持SOP標(biāo)準(zhǔn)化操作程序，避免了測(cè)試操作和參數(shù)設(shè)置的不一致，從而提高數(shù)據(jù)的重現(xiàn)性。

SOP標(biāo)準(zhǔn)化操作程序

4.       智能化測(cè)量數(shù)據(jù)的系統(tǒng)評(píng)估：儀器分析軟件可根據(jù)測(cè)試條件和結(jié)果自動(dòng)智能判斷數(shù)據(jù)報(bào)告的質(zhì)量，并針對(duì)質(zhì)量不佳的測(cè)試給出改善建議。包含測(cè)試報(bào)告的質(zhì)量評(píng)價(jià)、問(wèn)題產(chǎn)生的原因、如何使用這些數(shù)據(jù)、如何改進(jìn)這些數(shù)據(jù)等等。

5.       打印或屏幕顯示報(bào)告使用簡(jiǎn)單；含報(bào)表設(shè)計(jì)器，只需在要求的位置選擇所需的結(jié)果圖表，就可根據(jù)不同的需要定制不同的報(bào)告。

自定義報(bào)表功能演示

6.       樣品數(shù)據(jù)和結(jié)果存儲(chǔ)在測(cè)量文件中，方便進(jìn)行數(shù)據(jù)的比較。

7.       數(shù)據(jù)分析：數(shù)據(jù)以圖形或表格的形式呈現(xiàn)且可一鍵導(dǎo)出；多種分析模式可供選擇，以適合包括單分散樣品、寬分布樣品在內(nèi)的多種樣品測(cè)試；具有多種數(shù)據(jù)分類、分組、排序、篩選、統(tǒng)計(jì)和趨勢(shì)分析功能。

Z-均粒徑值趨勢(shì)圖

8.       具有完善的介質(zhì)粘度數(shù)據(jù)庫(kù)，并可根據(jù)給定的溫度自動(dòng)計(jì)算常見緩沖體系的粘度。

介質(zhì)粘度數(shù)據(jù)庫(kù)

典型測(cè)試結(jié)果：

1.       NS-90Z Plus良好的重現(xiàn)性——60nm標(biāo)號(hào)乳膠微球標(biāo)樣 (Thermal，標(biāo)稱值：62±3nm)

2.       NS-90Z Plus提升了粒徑上限分析性能——10μm標(biāo)號(hào)標(biāo)樣的測(cè)試*

*：采用微毛細(xì)管樣品池進(jìn)行粒度分析。

3.       NS-90Z Plus分辨力——60nm、200nm雙標(biāo)樣混合樣品

4.       NS-90Z Plus電位和電位分布的測(cè)量——ZTS1240電位標(biāo)樣