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検出限界(LOD,Limit of Detection)分析方法が確実に検出できる最小物質濃度または量を指し、方法の感度を代表する。薬物送達とナノ薬物担持システムLODの正確な報告は検出方法の正確性と再現性を確定するのに役立つだけでなく、低濃度粒子の検出、規制コンプライアンス(医薬品の申告や品質制御を行う場合、FDA、EMAなどの規制機関は通常、粒子特徴づけ方法のLODの詳細な報告を要求する)、方法の検証、および科学研究成果の信頼性にも関係する。では、市場における様々な粒子特性評価方法や機器は、正確なLODを提供することができますか?それらの検出原理と限界は何ですか。次に、編集者と一緒に深く検討してみましょう!
ナノ粒子追跡解析(NTA)は、従来の意味でのLODを提供できない
ナノ粒子追跡解析(NTA,Nanoparticle Tracking Analysis) 単一ナノ粒子を追跡し分析することによってブラウン運動粒子径と濃度を測定する技術を提供します。NTAはナノ粒子の粒径分布と濃度情報を提供することができるが、従来の意味でのLODを提供することはできない。
NTAは光散乱に依存して粒子を検出するが、異なる粒子の散乱強度の差は大きく、特にサンプル中に多分散性が存在する場合、大粒子の散乱光強度は小粒子の信号を遮蔽することが多く、粒子径が大きく、濃度が低い。そのため、粒径の異なる粒子は異なる信号強度を生成する可能性があり、統一されたLODを定義することが困難になる。
2、粒子濃度影響:
NTAの検出範囲は粒子濃度によって制限される。濃度が高すぎると、大小粒子間の相互干渉により分析が不正確になる、濃度が低すぎると、十分な量の粒子を検出できないこともサンプリング誤差とランダム誤差(。そのため、すべてのサンプルに適用される低濃度検出限界を特定するのは難しい(サンプルによってLODが異なる)。同時に、精製された細胞外嚢胞のような明確なサンプルであっても、その線形濃度区間は通常1桁にしか集中できない[1][2]。
3、光学系の制限:
NTAの検出感度は、特に小さいサイズのナノ粒子を検出する際の光学系の分解能およびパラメータ設定にも依存する。光学分解能の限界により、NTA技術のための統一されたLODを定義することが困難になっている。
これらの要因により、NTAは粒子径と濃度特性化種において、絶対的な低検出限界ではなく、相対的な定量的な結果を提供している。

動的光散乱(DLS)の限界
動的光散乱(DLS,Dynamic Light Scattering) 本質的には懸濁液中のナノ粒子または高分子のフィッティング粒径を測定する方法である。DLSは粒子散乱光の強度に依存するため、同様に、検出限界LODを決定する上で通常一定の限界がある:
1、散乱強度の依存性:
DLSはサンプル中のすべての粒子の平均ブラウン運動を測定しているので、小さい粒子や低濃度の粒子から発生する散乱信号は背景ノイズによって水没する可能性があり、正確な検出が困難である。一般的に、DLSのLODは、一般的に理解されているよりも粒子濃度及び粒径範囲に対する要求が高い。
2、多分散性と濃度影響:
多分散系または濃度が低すぎる試料では、DLSはそれぞれの異なる大きさの粒子を区別することが困難であるため、統一されたLODを正確に与えることが困難である。具体的には、DLSの原理は、サンプルが単分散サイズで分布している(PDI<0.1以下)と仮定しているが、多分散(例えば、ほとんどの生物サンプル)には適していない、またDLS原理は濃度データを計算することはできないが、DLS試料測定は濃度に要求されており、不適切な試料投入濃度は粒径上の大きなばらつきを招き、無視されやすい。

以上から、NTAもDLSも実際の意味でのLODを与えることができないことがわかりました。この点は国際的に細胞外嚢胞学ISEV(International Society for Extracellular Vesicles)発表された最新のガイドラインでは、感度の制限にかかわらず、他の人が結果を検証できるように、検出方法のLODを公表する必要があることも明記されています。しかし、現在のところ、ナノ粒子追跡分析(NTA)、動的光散乱(DLS)またはイメージング流細胞術のために遡及可能なLODを得る方法はない[3]。

抵抗パルス誘導(RPS)方法は、決定されたLODを表すことができる
抵抗パルス誘導(RPS,Resistive Pulse Sensing)法はナノ粒子の粒径と濃度特性評価の両方において決定されたLODを与えることができる。RPSは、個々の粒子が微小孔を通過する際に生じる抵抗変化を検出することにより、粒子のサイズと量を測定する。単粒子なので検出方法では、RPSはある条件下で非常に低い検出限界を提供することができ、特に希釈サンプル中の低濃度粒子の検出に適している。LODは一般的に、微細孔またはナノ細孔の大きさとサンプル中のノイズレベルと関連している。
依存開口サイズ:
LODは通常、マイクロホールの大きさとサンプル中のノイズレベルと関連している。小さな開口部は小さな粒子を検出することができますが、同時にバックグラウンドノイズを増加させることができ、それによってLODの精度に影響を与えることができます。
依存雑音レベル:
試料の導電性、細孔の表面特性及び背景電流の安定性はいずれも検出限界に影響する。バックグラウンドノイズが低い場合、RPSは非常に小さく低濃度の粒子を検出することができ、それによってより低いLODを実現することができる。


瑞芯智造NanoCoulterナノクルト粒度計アプリRPS技術、光学原理の限界を打破し、10年余りのマイクロナノ加工技術を経て沈殿し、革新フォトリソグラフィシリコン系固体ナノ細孔チップは、古典的なクルト技術の粒径検出範囲をミクロンレベルからナノレベルにまで探索する。同時に高感度ピコアンレベルの電流検出と信号ノイズに依存する分析処理は正確なノイズ低減分析が可能であり、本当の意味での単粒子検出は、粒径分布の広い多分散サンプルを正確に分析することができ、より広い粒径LOD(15〜2000 nm)及び極広濃度LOD(106-1012 粒子(mL)。
参考文献
[1] ウェールズJA, Goberdhan DCI, O'Driscoll L, et al. 細胞外 [ MISEV2023] の研究のための最低限の情報: 基本から高度なアプローチ [公表された修正はJ Extracell Vesiclesに表示されます. 2024 5 月;13(5):e12451.ドイ: 10.1002/jev2.12451].J エクストラセル J. 2024;13(2):e12404。
[2] Li Y, Zhang S, Liu C, et al. トリップルネガティブ乳がん管理のための細胞外 [ 3 3] Thermophoretic glycan profiling of extracellular vesicles for triple-negative breast cancer management.ナット コミュン.2024;15(1):2292.
[3] Tian Y, Tian D, Peng X, Qiu H. ナノ粒子追跡分析によるナノ材料のサイズと浓度の決定を標準化するための重要なパラメータ。Int J ファーム. 2024;656:124097.