【知识库】NanoSight Pro纳米颗粒跟踪分析技术粒径定义详解

颗粒表征技术种类繁多，每种技术产生的数据结果及粒径报告定义各不相同，这导致实验室使用多种分析工具时容易产生混淆。常见问题包括：“哪种粒径定义最适合特定技术？哪种粒度定义最适合数据比较？”通常，被测体系的复杂性会进一步增加数据解读的难度。

纳米颗粒跟踪分析（NTA）是常用于表征粒子尺寸的光散射技术之一。马尔文帕纳科NanoSight Pro纳米颗粒跟踪分析仪（图1）运用NTA技术，在表征纳米材料与生物样本时提供高分辨率的粒度及浓度数据。通过直接成像和对逐个颗粒进行分析，NanoSight Pro提供全面洞察，让用户即时掌握样品的复杂性与异质性。高分辨率粒径分布图呈现详尽信息，使用户能轻松解读数据，提取宝贵洞见以支持决策制定。

图 1：NanoSight Pro 纳米颗粒跟踪分析仪

NanoSight  Pro可以向用户呈现多种格式的数据，包括图形展示、直接数值、间接图像以及颗粒运动视频。这些多样化的输出结果为全面解读数据提供了可能。

下面将向您解读NTA数据的定义及其用途。

一张NTA的测试报告中通常会包含峰值（mode）和平均值（mean）。峰值（mode）对应出现频率最高的粒径值，代表粒径分布中的主导峰值，表明在给定范围内该粒径的出现频率最高。平均值（mean）则代表整个粒径分布的平均值。此外，人们常关注中值粒径（亦称D50），该值表示50%的颗粒小于该尺寸，反之则50%的颗粒大于该尺寸。

粒度分布的本质，是单个颗粒特性的整体呈现。通过分析D10、D50和D90等数值可对其进行解读。D值代表整个群体中粒径等于或小于特定尺寸的颗粒所占百分比。例如，D10 = 56nm 表示总样本中有10%的颗粒尺寸为56nm或更小；而D50 = 256nm则表明总样本中50%的颗粒尺寸为256nm或更小。

图2展示了一个典型的宽分布样品的粒径分布图中峰值、平均值与中值粒径的区别，同时标注了D值：D10、D50和D90。

图 2：典型的多分散NTA粒径分布图，并标明了常见的特征粒径：峰值、平均值及中值（D50）。其中，D10、D50和D90为累积分布百分位数，分别对应分布中10%、50%和90%的颗粒小于该粒径。

对于相对单分散的群体，平均粒径通常与峰值粒径、中值粒径一致或极为接近（图3A）。但分析多分散样本时（通常采用NTA分析，见图3B和3C）需谨慎对待。仅报告单一粒径值可能无法充分描述复杂体系。此外，对异质分布样本仅报告平均粒径可能导致对样本的偏颇解读。综合报告峰值粒径与粒径分布范围可全面描述未知多分散样本。更进一步，您可报告未知颗粒混合物中所有可见峰值的峰值粒径。此方法能确保对体系内多样化颗粒群体的理解更为全面且细致入微。

图3 展示了不同多分散性系统的NTA粒径分布示例。A) 单分散体系：其峰值、中值及平均粒径数值接近。B) 异质体系：呈现两个明显区分的粒径群体。C) 多峰体系：包含三种离散的粒径分布。对于此类多峰体系，报告各峰的峰值粒径最能准确表征其组成，仅报告平均粒径则缺乏足够的描述力。

本文中提到的D10，D50和D90均为基于数量分布给出的Dn10，Dn50和Dn90。

D10、D50、D90这三个数值常被综合用于计算单一指标“粒径分布宽度Span”。相较于仅依据分布中的单一点位作为规格指标，更建议结合其他粒径参数来有效表征分布宽度。纳入额外粒径参数有助于更全面地理解分布范围及变异性。

粒度分布宽度Span通过(D90 – D10) / D50计算得出，是量化粒径分布宽度的常用指标。该计算结果以数值形式呈现分布范围，为颗粒尺寸的整体分布提供重要信息，可用于评估样品的多分散性（表1）。

表1. 典型 NTA 样品的多分散性及分布宽度值范围。

该指标概括了颗粒尺寸的一致性程度。D10、D50、D90及分布宽度共同提供了颗粒尺寸分布的全面概览，揭示了颗粒尺寸的整体均匀性或多样性（图4）。

图4: 作为多分散性指标的 NTA 粒径分布图（RAW与 FTLA 拟合）及其对应分布宽度示例