# Анализаторы размера частиц и дзета-потенциала (ДРС, NTA) Настольные приборы, определяющие распределение по размерам, концентрацию и поверхностный заряд частиц — от нанометров до миллиметров: динамическое рассеяние света, лазерная дифракция, анализ траекторий наночастиц и многоугловое рассеяние света — стандартный набор для выпускающего контроля и разработки составов липидных наночастиц, агрегатов биопрепаратов, внеклеточных везикул и промышленных порошков. Source: https://bioecon.ru/technology/particle-size-zeta-potential-analyzers/ Updated: 2026-08-18 ## Обзор и цепочка создания стоимости Markers: [EC: ISO 22412 (ДРС) / ISO 13320 (лазерная дифракция) + US FDA 21 CFR Part 11 для выпускающего контроля по GxP | OECD: Биофармацевтика | Regulator: FDA (США), EMA (ЕС), NMPA (Китай)] Анализаторы размера частиц и дзета-потенциала — это настольные приборы, характеризующие распределение по размерам, концентрацию и поверхностный заряд частиц, взвешенных в жидкости, — от субнанометровых белков и липидных наночастиц (ЛНЧ) до порошков и капель эмульсий миллиметрового масштаба. Этот диапазон покрывают четыре принципа измерения: динамическое рассеяние света (ДРС) определяет гидродинамический диаметр по флуктуациям интенсивности, вызванным броуновским движением, обычно от 0,3 нм до 10 микрон; лазерная дифракция измеряет угловую картину рассеяния объёмной пробы примерно от 10 нанометров до 3,5 миллиметра; анализ траекторий наночастиц (NTA) снимает на видео и отслеживает отдельные частицы под лазерным лучом, определяя как размер, так и истинную концентрацию частиц — метод выбора для внеклеточных везикул (EV) и вирусных частиц; и многоугловое рассеяние света (MALS), подключаемое после хроматографической колонки, даёт абсолютную (без калибровки) молекулярную массу. Платформа мРНК-ЛНЧ вакцин мгновенно сделала ДРС и NTA критичными для выпуска: прибор класса Zetasizer сообщает индекс полидисперсности (PdI, обычно целевое значение ниже 0,2) и дзета-потенциал (обычно от –10 до +10 мВ для стабильной ЛНЧ), которые определяют выпуск партии, а рабочий процесс характеризации EV опирается на подсчёт отдельных частиц методом NTA, чтобы отличить истинные везикулы от соагрегированных белков. Ключевые направления анализа размера частиц и дзета-потенциала: 1. **Динамическое рассеяние света со встроенным измерением дзета-потенциала (ДРС + дзета):** совмещённое измерение размера, концентрации и поверхностного заряда на одной оптической платформе — стандартный прибор контроля качества для выпуска ЛНЧ и белковых составов. 2. **Лазерная дифракция (Laser Diffraction):** ансамблевое измерение размера от нанометров до миллиметров для порошков, эмульсий и суспензий — рабочая лошадка для фармацевтических вспомогательных веществ и промышленных частиц. 3. **Анализ траекторий наночастиц (NTA):** видеотрекинг отдельных частиц, дающий истинную концентрацию частиц (частиц/мл) наряду с размером — стандарт для характеризации внеклеточных везикул и вирусных векторов. 4. **Многоугловое рассеяние света, сопряжённое с хроматографией (SEC-MALS):** определение абсолютной молекулярной массы белков и полимеров без допущений калибровки колонки, выполняемое поточно после эксклюзионной хроматографии или фракционирования в поле потока. ### Отраслевая цепочка создания стоимости ``` [Подготовка пробы] ──> [Оптическая платформа: лазер + детектор] ──> [Сигнал: автокорреляция/дифракция/трекинг] ──> [Распределение размера/заряда/ММ] │ (запись выпуска по GxP) │ ▼ [Решение о выпуске партии / составе] <─── [ПО: кумулянты, CONTIN или ML-подгонка] ``` ### Уровни цепочки создания стоимости | Уровень | Описание | Ключевые входы/выходы | |:---|:---|:---| | **Подготовка пробы** | Разбавление, фильтрация или диализ для приведения пробы в допустимый диапазон концентрации и чистоты прибора. | **Вход:** сырая суспензия ЛНЧ/биопрепарата/порошка. **Выход:** разбавленная проба, готовая к измерению. | | **Оптическая/измерительная платформа** | Лазерный источник, кювета или проточная ячейка и фотонный или камерный детектор формируют исходный сигнал рассеяния или трекинга. | **Вход:** подготовленная проба. **Выход:** временной ряд интенсивности, дифракционная картина или видео траекторий частиц. | | **Обработка сигнала** | Автокорреляция (ДРС), инверсия по теории Ми (лазерная дифракция) или трекинг центроидов (NTA) переводит исходный сигнал в распределение по размеру/счёту. | **Вход:** исходный сигнал детектора. **Выход:** взвешенное по интенсивности или числу распределение размеров. | | **Модуль дзета-потенциала / заряда** | Электрофоретическое рассеяние света под приложенным полем даёт поверхностный заряд в милливольтах. | **Вход:** подготовленная проба + приложенное напряжение. **Выход:** дзета-потенциал (мВ), электрофоретическая подвижность. | | **ПО и отчётность** | Подгонка по кумулянтам или CONTIN, расчёт PdI и журнал аудита по 21 CFR Part 11 формируют документ выпуска. | **Вход:** обработанное распределение. **Выход:** PdI, Z-среднее, отчёт/PDF, соответствующий GxP. | | **Решение о выпуске партии** | Команды контроля качества или разработки составов сравнивают результат с валидированной спецификацией для выпуска, отбраковки или корректировки состава. | **Вход:** отчёт о выпуске. **Выход:** решение о выпуске партии или изменении состава. | Сквозные технологии сектора: - **Оптика обратного рассеяния (NIBS):** неинвазивное детектирование обратного рассеяния снижает эффект множественного рассеяния и постороннего света, расширяя рабочий диапазон концентраций для мутных проб. - **Микрофлюидная и проточная подача пробы:** автоматизированные форматы планшет-ридеров и проточных ячеек сокращают ручные операции при высокопроизводительном скрининге составов. - **Деконволюция с помощью машинного обучения:** новое ПО подгоняет мультимодальные или полидисперсные распределения за пределами классических кумулянтов, повышая разрешение для смешанных популяций ЛНЧ/агрегатов. --- ## США Рынок США движим производством мРНК-ЛНЧ вакцин и клеточно-генной терапии, где ДРС и NTA напрямую входят в путь выпуска по GxP, а также плотной базой поставщиков приборов и дистрибьюторов, обслуживающих этот спрос. ### Выпускающий контроль мРНК-ЛНЧ, контроль агрегатов биопрепаратов, характеризация EV/вирусных векторов - **Wyatt Technology (в составе Waters Corporation):** DynaPro Plate Reader III автоматизирует ДРС по планшетам для высокопроизводительного скрининга составов, а фотометр omniDAWN MALS подключается к UPLC/UHPLC для определения абсолютной молекулярной массы белков и полимеров. - **Beckman Coulter (Danaher):** счётчик Коултера Multisizer 4e измеряет размер и считает частицы от 0,2 до 1600 микрон методом электрического импеданса, а лазерный дифракционный анализатор LS 13 320 XR расширяет ансамблевое измерение размера от 10 нанометров до 3500 микрон с PIDS (поляризационным дифференциальным рассеянием интенсивности) для субмикронного хвоста. - **Micromeritics:** платформа лазерной дифракции Saturn DigiSizer и гибридная система рентгеновского рассеяния Empyrean Nano Edition расширяют настольную характеризацию частиц до малоуглового рентгеновского рассеяния (SAXS) для структуры наноматериалов за пределами методов на основе света. --- ## Китай Ни один производитель со штаб-квартирой в Китае не прошёл этот раунд скрининга с подтверждёнными данными на собственном домене; спрос в Китае определяется быстрорастущей внутренней базой производства биопрепаратов и мРНК-вакцин, которую пока обслуживают в основном те же дистрибьюторские и сервисные сети американских и европейских производителей приборов, а не независимая отечественная платформа. ### зависимость от импортных приборов, внутренний спрос на контроль качества биопрепаратов, рынок, обслуживаемый дистрибьюторами - **Дистрибуция американских/европейских производителей:** Malvern Panalytical, Wyatt Technology, Anton Paar и Beckman Coulter поддерживают в Китае собственные подразделения продаж и прикладной поддержки для внутренних производителей биофармацевтики и материалов. - **Развитие внутреннего производства биопрепаратов:** расширение мощностей по производству мРНК-вакцин и моноклональных антител в Китае — основной драйвер спроса на выпускающий контроль методами ДРС/NTA, без подтверждённого отечественного производителя приборов, выявленного в этом скрининге. - **Примечание по скринингу:** два кандидата — производителя приборов со штаб-квартирой в Китае — были проверены, но ни один не дал подтверждающих данных на собственном домене в этом раунде — это не утверждается как отсутствие, а лишь как неподтверждённость. --- ## ЕС Европа обладает исторической базой приборостроения отрасли — Великобритания, Австрия и Германия вносят каждая свой отдельный принцип измерения — обслуживая как региональное производство биопрепаратов, так и глобальный экспорт. ### создание ДРС/дзета-потенциала, динамический анализ изображений, трекинг наночастиц для EV/ЛНЧ - **Malvern Panalytical (Великобритания):** семейство Zetasizer (Lab, Pro, Ultra) — референсная платформа ДРС плюс дзета-потенциал для выпуска ЛНЧ и составов биопрепаратов, сочетающая измерение размера, концентрации и заряда с оптикой обратного рассеяния NIBS. - **Anton Paar (Австрия):** серия Litesizer добавляет динамический анализ изображений (DIA) наряду с ДРС, расширяя характеризацию от наночастиц до объектов миллиметрового масштаба на одной платформе. - **Particle Metrix (Германия):** анализатор траекторий наночастиц ZetaView Evolution позиционируется специально для внеклеточных везикул, липидных наночастиц, вирусов и синтетических наноносителей, определяя размер, концентрацию, дзета-потенциал и многоканальную флуоресценцию за одно измерение. --- ## Ведущие компании и исследовательские институты | Компания / институт | Страна | Ключевые продукты / платформы | Технологические особенности | Статус 2026 | |:---|:---|:---|:---|:---| | **Malvern Panalytical** | 🇬🇧 Великобритания | *Zetasizer Lab/Pro/Ultra* | ДРС + электрофоретический дзета-потенциал, оптика обратного рассеяния NIBS | Коммерческий, референсная платформа для выпуска ЛНЧ/биопрепаратов | | **Wyatt Technology** | 🇺🇸 США | *DynaPro Plate Reader III, omniDAWN* | Планшетная ДРС; MALS, сопряжённое с UPLC/UHPLC для абсолютной ММ (в составе Waters) | Коммерческий | | **Anton Paar** | 🇦🇹 Австрия | *серия Litesizer* | ДРС + динамический анализ изображений (DIA) на одной платформе | Коммерческий | | **Beckman Coulter** | 🇺🇸 США | *Multisizer 4e, LS 13 320 XR* | Счёт по электрическому импедансу; лазерная дифракция с PIDS (Danaher) | Коммерческий | | **Particle Metrix** | 🇩🇪 Германия | *ZetaView Evolution* | Анализ траекторий наночастиц (NTA) для EV/ЛНЧ/вирусов | Коммерческий | | **Micromeritics** | 🇺🇸 США | *Saturn DigiSizer, Empyrean Nano Edition* | Лазерная дифракция; гибридное рентгеновское рассеяние (SAXS) | Коммерческий | --- ## Технологический стек и инновации Стек накладывает четыре физических принципа измерения на общую программную и комплаенс-платформу, при этом выбор принципа определяется размером частиц, концентрацией и необходимостью истинного подсчёта частиц (в отличие от ансамблевого усреднения). 1. **Динамическое рассеяние света (ДРС):** - Автокоррелирует флуктуации интенсивности от броуновского движения; геометрия обратного рассеяния (173°/NIBS) снижает множественное рассеяние в мутных пробах. - Сообщает гидродинамический диаметр Z-среднего и индекс полидисперсности (PdI), определяющие выпуск партии ЛНЧ, обычно при спецификации PdI ниже 0,2. 2. **Анализ траекторий наночастиц (NTA):** - Лазерный луч освещает отдельные частицы под тёмнопольной видеомикроскопией; ПО отслеживает броуновское смещение каждой частицы кадр за кадром. - Сообщает истинную концентрацию частиц (частиц на мл) независимо от оптической интенсивности — метрику, необходимую анализу потенции EV или вирусного вектора, которую сама по себе ДРС дать не может. 3. **Многоугловое рассеяние света (MALS) и лазерная дифракция:** - MALS, подключённое после SEC или фракционирования в поле потока, измеряет рассеяние под несколькими углами для получения абсолютной молекулярной массы без калибровочного стандарта колонки. - Лазерная дифракция инвертирует объёмную угловую картину рассеяния (теория Ми или Фраунгофера) в распределение по объёму размеров от нанометров до миллиметров за одно измерение. --- ## Цепочки создания стоимости и производственные конвейеры ### Промышленный конвейер выпускающей характеризации частиц ЛНЧ/биопрепарата (ISO 22412 / 21 CFR Part 11) ``` ┌───────────────────────────┐ ┌───────────────────────────┐ │ 1. Разбавление/фильтрация │ ───> │ 2. Загрузка в прибор │ └───────────────────────────┘ └───────────────────────────┘ │ ▼ ┌───────────────────────────┐ ┌───────────────────────────┐ │ 4. Измерение дзета- │ <─── │ 3. Измерение размера/счёта │ │ потенциала │ │ │ └───────────────────────────┘ └───────────────────────────┘ │ ▼ ┌───────────────────────────┐ ┌───────────────────────────┐ │ 5. Подгонка ПО и PdI/ММ │ ───> │ 6. Отчёт GxP и решение │ └───────────────────────────┘ └───────────────────────────┘ ``` #### Стадия 1: Разбавление и фильтрация пробы Сырую суспензию ЛНЧ, белка или EV разбавляют до допустимого диапазона концентраций прибора (обычно 0,1–1 мг/мл для ДРС) и предварительно фильтруют для удаления пыли, которая иначе доминировала бы в сигнале рассеяния. #### Стадия 2: Загрузка в прибор Подготовленную пробу загружают в одноразовую или многоразовую кювету, капилляр или лунку микропланшета, и оптическая платформа выравнивается по целевой температуре (обычно 25°C) перед измерением. #### Стадия 3: Измерение размера или счёта частиц ДРС автокоррелирует флуктуации интенсивности рассеянного света, NTA отслеживает траектории отдельных частиц на видео, или лазерная дифракция регистрирует угловую картину рассеяния — каждый метод даёт исходные данные для распределения по размеру (или размеру и счёту). #### Стадия 4: Измерение дзета-потенциала К пробе прикладывается электрическое поле, и электрофоретическая подвижность частиц измеряется методом лазерной допплеровской велосиметрии, переводясь в дзета-потенциал в милливольтах — показатель коллоидной стабильности и стабильности состава. #### Стадия 5: Подгонка ПО и отчётность Алгоритмы кумулянтов или CONTIN (ДРС), инверсия по теории Ми (лазерная дифракция) или статистика траекторий (NTA) переводят исходный сигнал в распределение размера/заряда/концентрации, с журналами аудита, соответствующими 21 CFR Part 11, для сред GxP. #### Стадия 6: Отчёт GxP и решение о партии Готовый отчёт — Z-среднее, PdI, дзета-потенциал или концентрация частиц — сравнивается с валидированной спецификацией, определяя решение о выпуске, отбраковке партии или корректировке состава. ---