外泌体检测技术全解析，TRPS电学表征方案解读|纳米表征颗粒

摘要：本文解析五种外泌体表征技术，详解iZON Exoid TRPS设备科研、制剂质控应用场景。

关键词：TRPS、外泌体、外泌体表征、细胞外囊泡、DLS、NTA、TEM、可调电阻脉冲传感、动态光散射、纳米粒子追踪分析、单颗粒分析、纳米颗粒表征、Zeta电位

外泌体检测技术全解析，TRPS电学表征方案解读

细胞外囊泡（EV），特别是外泌体的研究，近年来在疾病诊断、药物递送和再生医学领域持续升温。然而，外泌体在大小、形态、浓度与分子组成上具有高度异质性，单一表征技术往往无法提供全面可靠的信息。MISEV2023指南明确建议，对EV的物理表征应至少采用两种互补的技术进行正交验证。

目前，外泌体表征的五大主流技术——TRPS（可调电阻脉冲传感）、DLS（动态光散射）、NTA（纳米粒子追踪分析）、nFCM（纳米流式）和TEM（透射电子显微镜）——各有优势。本文将从技术原理、核心参数等维度，详细对比几种常用表征设备。

一、五大技术原理详解

1）TRPS（可调电阻脉冲传感Tunable Resistive Pulse Sensing）（以IZON Exoid为例）

TRPS技术将经典库尔特原理拓展至纳米检测领域：电解液体系内，纳米颗粒依次穿过弹性可调纳米孔（tunable nanopore），颗粒通过孔道瞬间会引发电阻突变，产生特征性瞬时阻塞脉冲信号，设备可对该信号实时采集、解析。

•粒径：脉冲的幅度与颗粒体积呈严格正比。颗粒越大，挤占的液体体积越多，电流下降的幅度（阻断幅度）就越大。即信号下降的深度正比于颗粒的体积。

•浓度：颗粒是逐个过孔的，仪器通过统计单位时间内出现的“阻断"信号个数（阻断频率/过孔速率），就能直接换算出样本中颗粒的浓度。

•Zeta电位：脉冲的持续时间与颗粒表面电荷强相关。颗粒在电场下穿过小孔的运动速度会有快慢。颗粒穿过小孔花费的时间（阻断持续时间）长短，反映了颗粒的运动速度，从而可以计算出单颗粒的Zeta电位。

纳米孔的拉伸（Stretch）、压力（Pressure）、电压（Voltage）三个参数均可调节，使系统针对不同样品灵活优化

所有测量使用NIST可溯源校准颗粒标定，保证可重复性与可比性。

图1.TRPS工作原理示意图

2）DLS（动态光散射Dynamic Light Scattering）

DLS是单色相干激光束穿过颗粒悬浮液，颗粒因布朗运动导致散射光强度随时间波动。通过光子探测器检测光强波动的自相关函数，利用斯托克斯-爱因斯坦方程计算颗粒的扩散系数，进而推导流体力学直径。

样本检测属于整体系综分析（ensemble measurement），输出的是整个样品群体的平均粒径和多分散指数（PDI）。

•测量的是所有颗粒散射光强度的加权平均，而非单个颗粒信息

•MADLS版本可间接估算浓度，需要依赖复杂的光学参数

•检测速度快，高通量筛查

图2.DLS工作原理示意图^[1]

3）NTA（纳米粒子追踪分析Nanoparticle Tracking Analysis）

NTA是基于单颗粒追踪的光散射技术。高度聚焦的激光束照射样品池中的悬浮颗粒，通过显微镜和高速相机捕捉单个颗粒的布朗运动轨迹。软件逐帧追踪每个颗粒的位移，利用斯托克斯-爱因斯坦方程计算每个颗粒的流体力学直径。

•单颗粒独立检测，NTA逐帧追踪每一个颗粒，大小颗粒权重均等

•同步输出完整粒径分布和颗粒浓度，可直接获得粒径分布直方图和颗粒浓度

•参数依赖更低，仅需输入分散介质黏度、温度，人为参数误差较小

•部分型号具备Zeta电位检测功能

图3.NTA工作原理示意图^[1]

4）nFCM（纳米流式Nano-Flow Cytometry）

通过搭载高灵敏APD单光子探测器、优化激光光路与鞘流流体系统，突破传统流式检测下限，可识别40–50nm微小胞外囊泡；基于单颗粒鞘流聚焦，同步采集侧向散射光与多通道荧光信号，单颗粒水平同步获得粒径、浓度、表面标志物多重信息，实现高通量纳米颗粒分型。

•多参数同时检测（散射+多色荧光）

•高通量，每分钟可分析数千至数万颗粒

•可识别表面标志物阳性的外泌体亚群比例

图4.纳米流式工作原理示意图^[2]

5）TEM（透射电子显微镜Transmission Electron Microscopy）

TEM通过高能电子束穿透超薄样品成像。电子穿过样品时，密集区域透过电子少、稀疏区域透过电子多，经逐级放大后投射到荧光屏，形成纳米至原子尺度的高分辨率形态图像，外泌体形貌鉴定金标准。通过负染制样可直观观察外泌体特征杯状双层膜结构，直接测量单颗粒真实尺寸，清晰分辨蛋白、黏蛋白等杂质。

二、Exoid设备介绍

参考MISEV2023提出的正交验证理念，光学法(NTA,Nano Flow Cytometry)与电学法(RPS)联⽤可提升颗粒表征结果的科学与可靠性，有效解决细胞外囊泡科学研究、⼯艺开发、质量控制及稳定性分析等核⼼科学或产业化问题。

图5.MISEV2023-EV研究国际规范

IZON Exoid（可扫描下方图片查看具体信息）作为新一代TRPS检测设备，是前代qNano系列的全面升级机型，依托可调电阻脉冲传感核心电学检测逻辑，规避传统光学设备的固有缺陷：检测不依赖光学参数，直接输出颗粒真实物理直径。检测标品CPCNIST溯源，契合MISEV2023对EV表征标准化、可溯源的数据要求。

1) Exoid核心技术亮点

1. 单颗粒三参数同步检测

   单次上机同步采集真实粒径、颗粒浓度、单颗粒Zeta电位三组数据；可基线分离4–6组多分散颗粒群体，解决光学方法易被大杂质信号掩盖的痛点。

2. 宽量程可调适配多类外泌体

   通过更换不同规格弹性纳米孔，检测区间覆盖40nm–10μm，也可表征微囊泡、LNP、病毒样颗粒；电压、压力、纳米孔拉伸度三参数自由调节。

3. 样品无损可回收，适配正交验证

   检测完成后的样品可完整回收，后续可搭配NTA、纳米流式、TEM开展交叉验证，形成“电学+光学"的完整正交表征体系，满足学术论文、制剂申报的双重数据要求。

4. 浓度检测区间宽泛

2) 多元应用场景

1. EV药物开发与GMP质控

2. LNP脂质纳米颗粒、脂质体、纳米胶束表征

3. 病毒与疫苗研发

4. 基础科研研究

5. 临床液体活检开发

关于iZON Science

iZON Science成立于2008年，总部位于新西兰，是全球纳米颗粒分离与分析解决方案提供商，同时掌握外泌体纯化和外泌体单颗粒表征两大核心技术，通过ISO13485认证。上海曼博生物（MineBio）是iZON Science中国合作伙伴，曼博生物可提供qEV全系列纯化柱、自动化纯化系统及Exoid/Pulsoid表征设备的销售、技术支持和本地化服务。

参考文献

[1]Šimić,M.;Neuper,C.;Hauer,R.;Grießmair,K.;Hill,C.;Hohenester,U. Optofluidic Force Induction: A Workbench for Nanoparticle Characterization and Material Analytics.Nano Lett.2025,25,8805-8813.

[2] Zhu,S.B.;Yan,X.M.High-Resolution Single-Particle Analysis of Extracellular Vesicles by Nanoflow Cytometry.Anal.Chem.2018,90,7310-7317.

扩展阅读（可访问曼博生物查看iZON技术方案）

1.破解外泌体量产难题：iZON TFF+Zenco打造外泌体规模化纯化体系

2. 外泌体分离｜SEC纯化柱怎么选？一文读懂iZON qEV系列的选型逻辑与实战方案

本文基于公开资料由iZON Science中国合作伙伴上海曼博生物整理，仅用于科研信息分享。上海曼博生物可提供qEV系列外泌体纯化柱（qEVsingle/qEVoriginal/qEV1/qEV2/qEV10/qEV100）、全自动纯化系统（AFCV2/qEVDXter/qEVZenco/qEVTFF）及Exoid/Pulsoid纳米颗粒分析仪等全系列产品，欢迎咨询!

此外，曼博生物拥有覆盖外泌体分离、纯化、表征与工艺开发的整体解决方案，可扫描下方图片访问曼博生物了解外泌体解决方案详情！