老选手新玩家齐聚！纳米流式年度新品盘点！散射光强度与粒径关系

发布时间：2025-07-02 作者：产品中心

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  纳米流式检测技术的原理主要基于纳米流式检测仪（Flow NanoAnalyzer，FNA）。这种技术能够覆盖传统流式细胞仪在200纳米以下粒径检测的盲区，包括纳米颗粒以及亚细胞结构、细菌、病毒、外泌体等天然生物纳米颗粒的表征。其检测原理是利用流体聚焦和激光聚焦技术，减小探测区体积、延长被测颗粒穿越激光探测区的时间、降低散射背景、提高激光功率等措施，实现200纳米以下颗粒的检测。

  尽管流式细胞术（FCM）在现代生物医学研究广泛应用，并在细胞分析领域取得了巨大进展，但在细胞外囊泡等纳米生物颗粒检测中仍存挑战——检测的荧光信号非常有限导致分辨率不足，无法与检测背景噪音有效区分。

  1979年，流式细胞术鼻祖之一Shapiro教授与同事通过降低流速、提高激光功率密度等手段，率先实现了FCM对于粒径小于100 nm的病毒颗粒的散射光检测。随后，通过对FCM液路和光路进行进一步优化，并采用更为先进的激光和检测器，FCM对于纳米颗粒的检测能力得到了显著提升。直到2021年，美国西雅图华盛顿大学Chiu课题组结合微流控技术研制出具备单分子灵敏度的FCM，借助di-8-ANEPPS脂膜染料的荧光强度与EVs的表面积之间的关联，实现了对35~300 nm EVs的粒径检测。同时，Kim等则对Apogee A60-Micro Plus流式细胞仪的多项参数进行优化，实现了对粒径低至80 nm的PS微球和158 nm EVs的侧向散射(side scattered-light，SSC)检测。这些不断改进的FCM技术为拓展其在纳米颗粒分析中的应用奠定了坚实的基础。

  光散射是检测纳米颗粒最直接、最有效的手段，无须标记且适用于各种材质的颗粒。然而根据瑞利散射定律，纳米颗粒的散射光强度随粒径的六次方衰减，当颗粒的粒径从200 nm减小到40 nm，散射信号将减少为原来的1/15 600。此外，单个纳米颗粒的瑞利散射也会受到颗粒RI的影响。例如，聚苯乙烯微球（PS）、二氧化硅纳米颗粒（SiNP）、EV和水溶液对532 nm光的RI分别为1.598、1.461、1.400和1.334，一个直径60 nm的PS的散射光强度比60 nm的SiNP亮4倍，而后者则比同样大小的EV亮3.5倍。因此，传统流式细胞仪在其能检测到200 nm PS的基础上，散射通道的灵敏度需要21.8万倍的提升。另一方面，随着颗粒粒径的减小，颗粒的表面积和体积均大幅度下降。假设细胞和EV的直径分别为10 μm 和100 nm，且生化分子密度相似，那么EV表面及内部可被荧光标记的分子数量将仅为细胞的1/10 000，EV内容物含量则仅为细胞的1/1 000 000。因此，若要实现粒径小至40 nm EV的单颗粒散射检测及其生物分子的荧光检测，流式检测技术的散射和荧光灵敏度均需要几个数量级的提升。近年来，美国碧迪Becton Dickinson（BD）、库尔特Beckman Coulter及英国Apogee等FCM生产厂商通过一系列策略扩大了FCM在小粒径生物颗粒检测中的应用。

  2006 年，厦门大学的颜晓梅教授带领团队开始向纳米粒子的单颗粒水平多参数综合表征难题进军。经过多年的技术研发，首创性地结合瑞利散射和鞘流单分子荧光检测技术，成功研发了具有自主知识产权的纳米流式检测技术。基于福流生物2014年研制出第一台纳米流式检测仪原型机，并在2017年成功完成商业化，其产品能够以高达10000颗粒/分钟的速率实现对人工合成纳米颗粒(7~1000 nm)以及细胞外囊泡、病毒等天然生物纳米颗粒的粒径分布、颗粒浓度和生化性状的高灵敏、高选择性、高通量多参数分析。

  纳米流式赛道主流“玩家”新品一览近几年，纳米流式技术是继全光谱流式技术、质谱流式技术外的又一热点。目前市场上主流“玩家”有：Apogee、福流生物（NanoFCM）、贝克曼库尔特、纬冉科技、为度生物等共计5家纳米流式生产商。值得注意的是，流式“老选手”贝克曼库尔特，今年推出旗下首款纳米流式细胞仪，摇身一变纳米流式赛道“新玩儿家”。

  CytoFLEX nano纳米流式分析仪是一款专门为纳米级颗粒检测设计的流式分析仪，它通过优化液路、光学、电子技术的设计提高检测灵敏度，打破了过去检测能力的限制，为研究人员打开外囊泡研究的新大门。

  同时，为了确保每次获得一致且可重复的结果，CytoFLEX nano通过完善的自动化QC流程确保仪器性能一致，监测背景噪音以排除其对检测结果的影响，优化清洗流程实现

  2024年4月，纬冉科技发布了新品纳米流式分析仪AN415，将常规流式仪器的检测能力推向纳米级别，能够准确分析外泌体微囊泡、细菌、病毒、纳米材料等小粒径颗粒，为纳米尺度科学研究开辟了全新的可能。其主要特点如下：

  AN415纳米流式分析仪可检测5纳米到3微米的样本，涵盖了纳米级别的微粒和常规流式仪器的检测范围。

  采用多功能通道设计，最高可配置4个激光器，可3激光同时激发，最多支持13个荧光通道。具备高效的上样系统，支持96孔板自动上样，并且配备自动深度清洗功能，确保样本之间的严格隔离和无交叉污染，显著提高实验室的工作效率。无需复杂的光路校准，15分钟内完成整个开机流程。配备智能化软件，提供流畅的操作体验。支持批量组间对比和批量导出，处理高通量实验产生的大量数据。用户可以轻松管理和分析实验结果，无需手动处理。

  2024年5月，CYTO2024大会中为度生物自主研发的Exoplorer 纳米流式仪亮相，该仪器能高效分析高分辨率纳米颗粒，突破传统流式在100nm以上颗粒检测的局限，为创新药物研发提供多参数、多功能、精准全面的研究工具，外泌体、脂质体、病毒、线粒体等的荧光参数、粒径分布、浓度检测，一机搞定，更高效的获取更全面信息。

  Exoplorer纳米流式仪设有4个散射光通道，每个通道均提供A/W/H三种信号，提高颗粒检测的分辨率和灵敏度。配备405nm和488nm两种激光，八个荧光通道，兼容市面上常见的荧光染料，可以实现单颗粒的多维度标记与多参数分析，更全面、更准确。 采用柱塞泵上样和自主研发的创新液路系统，光路液路更加稳定，颗粒计数及浓度测定更准确。Exoplorer纳米流式仪沿用传统流式细胞仪的软件设计思路，操作友好易上手，培训成本低。同时符合21CFR PART 11，保证数据完整可追溯。

  Apogee超灵敏纳米流式细胞仪可最多配备3个激光，並可同时检测9种荧光，而且有着很好的荧光灵敏度。用戶可按实验需要选择激光数量和波长，常用激光波长包括：375nm、405nm、488nm、532nm、552nm、635nm等。Apogee也可为用戶的要求去提供需要的波长范围的激光。

  nFCM具备灵敏、快速、单颗粒、多参数定量检测等优势，可在EV粒径和颗粒浓度等物理性质测定的同时实现对EV生化性状的分析。然而，由于散射检测灵敏度的限制，目前nFCM仍无法满足30~40 nm的EV检测，且在该粒径范围内的EV检测会受到非囊泡纳米颗粒的严重干扰。在中华检验医学杂志2024年发表的综述文章《纳米流式检测技术在细胞外囊泡临床诊疗研究中的应用》中，作者对纳米流式技术的发展作出如下总结：

  为了进一步提升nFCM在EV的基础研究及临床诊疗中的实用价值，nFCM仍需从以下4个方面继续发展：①进一步提升散射及荧光检测灵敏度，在单颗粒水平实现所有小粒径EV的低拷贝蛋白或核酸的高灵敏检测，更全面地揭示EV的物理及生化性质；

  ②建立EV多种生化性状同时表征的nFCM检测方案，并通过单颗粒水平的多种生化性状的关联分析，实现无须物理分离的颗粒类型甄别及稀有亚群鉴定，提高临床诊断性能，同时为探究EV的分泌机制及生物学效应提供强有力的表征工具；③建立EV分离纯化、检测等的质控标准，并为研究人员提供技术指导；

  为帮助广大科研工作者及时了解流式细胞仪新技术、新应用，同时也为广大用户提供更丰富的流式细胞产品与解决方案，特开展技术征稿！如有技术干货、科研成果、仪器使用心得、市场观点等内容，欢迎投稿，投稿邮箱：span style=color:rgb(192, 0, 0);>