马克斯·普朗克光科学研究所
瓦西里·康定斯基(1926)的画作《几个圆圈》精彩地描绘了一个典型的情况，不同尺寸和材料的纳米粒子共存于一个样品中
iNTA提供了识别这些不同人群的特别高的分辨率
鸣谢:马克斯·普朗克光科学研究所 位于埃尔兰根的马克斯·普朗克光科学研究所(MPL)和马克斯·普朗克物理学和医学中心(MPZPM)的科学家们在纳米粒子的表征方面向前迈出了一大步
他们使用了一种基于干涉测量的特殊显微镜方法来超越现有的仪器
这项技术的一个可能应用是识别疾病
纳米粒子无处不在
它们在我们体内以蛋白质聚集体、脂质小泡或病毒的形式存在
它们以杂质的形式存在于我们的饮用水中
它们作为污染物存在于我们呼吸的空气中
与此同时，许多药物都是基于纳米颗粒的输送，包括我们最近得到的疫苗
为了与流行病保持同步，用于检测SARS-Cov-2的快速测试也是基于纳米颗粒的
我们日复一日监测的红线包含无数的金纳米颗粒，包裹着针对报告感染的蛋白质的抗体
从技术上讲，当某种东西的尺寸(直径)小于1微米时，我们称之为纳米粒子
一微米量级的物体仍然可以在普通显微镜下测量，但是比这小得多的粒子，比如说小于0
2微米，变得非常难以测量或表征
有趣的是，这也是病毒的大小范围，可以小到0
02微米
多年来，科学家和工程师们设计了许多表征纳米粒子的仪器
理想情况下，人们希望测量它们的浓度，评估它们的大小和大小分布，并确定它们的物质
高端的例子是电子显微镜
但是这项技术有很多缺点
它体积庞大，价格昂贵，而且研究时间太长，因为样品必须仔细准备并放入真空中
即使这样，仍然很难确定人们在电子显微镜下看到的粒子的物质
一种快速、可靠、轻便且可在医生办公室或野外使用的设备将会产生巨大的影响
市场上的一些光学仪器提供了这样的解决方案，但是它们的分辨率和精度不足以检测更小的纳米粒子，例如
g
，远小于0
1微米(或以其他方式表示为100纳米)
从健康人的尿液中提取的囊泡的分布作为囊泡大小和iSCAT对比度的函数(I
e
它们散射光有多强)
目前，研究人员正在结合各种疾病调查这种分布
鸣谢:马克斯·普朗克光科学研究所
马克斯·普朗克光科学研究所和马克斯·普朗克物理学和医学中心的一组研究人员现在发明了一种新装置，在纳米粒子的表征方面实现了一次飞跃
这种方法被称为iNTA，是干涉纳米粒子跟踪分析的缩写
他们的结果发表在五月份的《自然方法》杂志上
该方法基于对在液体中游荡的单个纳米粒子散射光的干涉检测
在这样的介质中，热能不断地使粒子向随机方向运动
事实证明，一个粒子在给定时间内探索的空间与其大小相关
换句话说，小粒子比大粒子移动得更快，覆盖的体积更大
描述这一现象的方程——斯托克斯-爱因斯坦关系式——可以追溯到上个世纪初，从那以后在许多应用中得到了应用
简而言之，如果一个人可以跟踪一个纳米粒子，并收集其抖动轨迹的统计数据，就可以推断出它的大小
因此，挑战在于记录微小粒子快速移动的影片
MPL的科学家在过去的二十年里开发了一种特殊的显微镜方法，称为干涉散射(iSCAT)显微镜
这种技术在检测纳米粒子方面非常敏感
通过将iSCAT应用于纳米粒子扩散问题，MPL团队意识到他们可以超越市场上现有的仪器
这项新技术在解读不同尺寸和不同材料的纳米颗粒混合物方面具有独特的优势
新方法的应用是多方面的
一个特别令人兴奋的应用领域涉及细胞分泌的纳米载体，即所谓的细胞外囊泡
它们由脂质外壳构成，很像纳米肥皂泡
但是外壳和内部液体也含有蛋白质，这告诉我们囊泡的起源
e
来自哪个器官或细胞过程
当蛋白质数量和/或囊泡大小偏离正常范围时，可能是该人生病了
因此，寻找表征细胞外囊泡的方法是非常重要的
MPL和MPZPM的研究人员现在正致力于开发一个台式系统，使全世界的科学家都能从iNTA的优势中受益
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