为什么使用Exoid？选择TRPS技术的四大核心理由|IZON纳米颗粒系统

摘要：本文基于IZON Science高级科学家发表在IZON的研究数据，系统阐述Exoid和TRPS技术的四大核心优势，为EV及纳米医学研究者提供技术选型参考。

关键词：外泌体、细胞外囊泡、Exoid、TRPS、Zeta电位、单颗粒表征、纳米颗粒、可调电阻脉冲传感、粒径分析、纳米药物

为什么使用Exoid？——选择TRPS技术的四大核心理由

在细胞外囊泡、脂质纳米颗粒及病毒载体等生物纳米颗粒研究领域，颗粒的粒径、浓度和Zeta电位是决定其生物学功能与药物递送效率的关键质量属性。然而，“用什么技术来测量"这一问题，长期困扰着无数研究者。

IZON Science自2008年起深耕纳米颗粒分析领域，其核心产品Exoid搭载的可调电阻脉冲传感（Tunable Resistive Pulse Sensing, TRPS）技术，凭借单颗粒级别的物理测量原理，直接测得颗粒真实粒径、浓度与Zeta电位，突破光学类检测手段的固有局限，为细胞外囊泡等生物纳米颗粒提供高分辨率、可溯源的单颗粒表征方案。

以下结合IZON发表的研究数据，详解选择Exoid的四大理由。

一、TRPS技术原理速览：为什么它能做到"逐个测量"？

在介绍四大理由之前，先简单介绍Exoid的核心技术-TRPS（Tunable Resistive Pulse Sensing，可调电阻脉冲传感）。

图1. TRPS工作原理示意图

TRPS的测量原理基于物理阻抗变化，而非光学信号：

1. 电解液环境：将待测纳米颗粒悬浮于PBS等电解质溶液中；

2. 通过纳米孔：颗粒在外加压力驱动下逐个通过可调节孔径的纳米孔；

3. 产生阻断信号：当颗粒穿过纳米孔时，取代部分电解液，导致孔内离子电流出现瞬间阻断（Blockade）；

4. 信号解码：阻断信号幅度与颗粒体积成正比→得出粒径；阻断信号频率→得出颗粒浓度；阻断信号持续时间反映颗粒运动速度→得出颗粒Zeta电位；

5. NIST溯源校准：每次测量均使用与美国国家标准与技术研究院（NIST）追溯的标准校准颗粒进行比对，确保数据可重复、可比。

图2. Exoid单颗粒表征系统

TRPS不依赖颗粒或分散剂的光学性质先验知识，这意味着：颗粒的折射率未知？不用管。溶液略有颜色？不碍事。

二、选择Exoid的四大理由详解

理由1：准确性高——Exoid"看得清"

准确性是纳米颗粒表征的准则。用一组四模态标准品（含四种粒径的颗粒混合物）对TRPS、NTA和MADLS（多角度动态光散射）进行了比较。

图3. TRPS、NTA与MADLS在四模态样品中的颗粒分辨能力

（图片改编自Vogel et al., Sci Rep, 2017）

TRPS：四个颗粒群均清晰呈现，基线分离，准确识别每一个亚群;

NTA：漏掉了一个颗粒群，将其他颗粒群混在一起，分辨率不足;

MADLS：模糊感知到四个颗粒群中间"可能有些什么"，无法分辨独立亚群。

关键启示：在纳米药物开发中，聚集体可能导致免疫原性反应；在EV标志物研究中，漏掉亚群可能意味着丢失关键的生物学信息。Exoid的准确性不是"锦上添花"，而是"不能缺少"。

理由2：逐颗粒测量——从"群体平均"到"单颗粒表征"

Exoid仅需35µL样品体积，即可实现逐颗粒（particle-by-particle）的粒径和Zeta电位分析。更重要的是——可以导出每一个颗粒的原始数据，进行统计学比较。

图4. Exoid单颗粒分析能力

（A）三模态样品中通过尺寸和浓度测量清晰显示三个独立颗粒群；

（B）通过尺寸和Zeta电位测量显示三模态样品中的不同亚群；

（C）对B中不同亚群的原始逐颗粒Zeta电位数据；

（D）颗粒装载核酸后粒径变化（改编自Vogel et al., Sci Rep, 2017）；

（E）颗粒装载DNA后Zeta电位变化，**=p<0.01（改编自Kuhnemund & Nilsson, Biosens Bioelectron, 2015）

逐颗粒的分析能力在多种研究中已经展现出巨大价值：

纳米载药监控：通过追踪每个颗粒装载药物前后的尺寸和浓度变化，评估装载效率；

异质亚群区分：在多分散EV样本中，通过尺寸与Zeta电位的双参数散点图，可无标记地可视化不同亚群——例如，区分外泌体、微囊泡和脂蛋白颗粒；

统计分析：导出单颗粒数据后，可对整个样本或样本内不同亚群进行统计分析比较。

理由3：实时动态分析——见证颗粒的"此时此刻"

Exoid样品在测量过程中是开放可及的。

Exoid的设计将待测样品置于上流体池中。一旦打开设备盖子，样品即可自由接触。这意味着你可以直接在测量孔中向样品添加试剂，并实时追踪颗粒的变化。

图5. Exoid实时动态分析

（A）添加表面修饰剂或装载货物时测量颗粒实时变化的两个简单步骤；

（B）按步骤A添加DNA后颗粒Zeta电位的实时下降数据（改编自Vogel et al., Sci Rep, 2017）

这一能力的实际应用价值很丰富：

纳米装载过程监控：利用此功能实时监控DNA装载到磁性纳米颗粒上的过程，观察到颗粒Zeta电位随DNA装载而持续下降，从而计算装载效率和时间窗口。

理由4：可调性——灵活适配从EV到微生物的全尺度测量

TRPS中的"T"代表Tunable（可调），这是Exoid区别于所有固定孔径设备的核心设计理念。

可调性体现在两个层面：

1）多纳米孔尺寸可选。Exoid支持多种纳米孔型号，覆盖较宽的测量范围（以下只展示部分）

表. Exoid纳米孔检测范围和适配样本

2）纳米孔拉伸调节。选定一种纳米孔后，还可通过Exoid的自动化系统将纳米孔拉伸到不同孔径宽度，无需更换纳米孔即可优化不同尺寸颗粒的测量条件。这意味着一种纳米孔就可以覆盖跨越数倍的尺寸范围，提升了操作的灵活性和效率。

图6. Exoid可调性的应用

（A）使用TRPS测量携带SARS-CoV-2 siRNA的小型脂质纳米颗粒（数据改编自Idris et al., Mol Ther, 2021）；

（B）使用TRPS测量大型游动孢子（数据改编自Lacalendola et al., Fungal Genet Biol, 2022）

三、Exoid应用场景

Exoid的宽量程和高分辨率使其应用在多个前沿领域。

3.1 细胞外囊泡（EVs）/外泌体研究

获取EV的真实浓度与尺寸分布，为标志物发现和液体活检提供可靠数据基础；

监测疾病进展或储存条件对EV Zeta电位的影响；

高分辨率识别EV异质亚群（外泌体vs.微囊泡vs.脂蛋白），无需荧光标记；

与qEV纯化柱联用，形成"分离→表征"标准化闭环，满足MISEV指南要求。

3.2 脂质纳米颗粒（LNPs）/脂质体

高分辨率捕捉LNP装载mRNA/siRNA前后的微小尺寸变化；

评估LNP制剂的聚集行为和冻融稳定性——Exoid可检测到大聚集体。

3.3 病毒与病毒样颗粒（VLPs）

真正定量测量总病毒滴度，替代TCID₅₀等传统耗时方法，为基因治疗和疫苗开发中的病毒载体提供标准化质量控制数据；

检测缺陷干扰颗粒（Defective Interfering Particles, DIPs）——一种影响病毒载体质量但常被忽视的颗粒亚群。

3.4 纳米药物递送系统

为纳米级药物产品提供全面的粒径、浓度和Zeta电位三合一测量方案；

实时监控药物装载效率，缩短处方筛选周期。

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ISO 13485认证。上海曼博生物（MineBio）是IZON Science在中国合作伙伴，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. Akers JC, et al. Comparative Analysis of Technologies for Quantifying Extracellular Vesicles (EVs) in Clinical Cerebrospinal Fluids (CSF). PLoS ONE 11, (2016).

2. Vestad B, et al. Size and concentration analyses of extracellular vesicles by nanoparticle tracking analysis: a variation study. J Extracell Vesicles 6, 1344087 (2017).

3. Bachurski D, et al. Extracellular vesicle measurements with nanoparticle tracking analysis – An accuracy and repeatability comparison between NanoSight NS300 and ZetaView. J Extracell Vesicles 8, 1596016 (2019).

4. Vogel R, et al. Measuring particle concentration of multimodal synthetic reference materials and extracellular vesicles with orthogonal techniques: Who is up to the challenge? J Extracell Vesicles 10, (2021).

5. Kuhnemund M & Nilsson M. Digital quantification of rolling circle amplified single DNA molecules in a resistive pulse sensing nanopore. Biosens Bioelectron 67, 11-17 (2015).

6. Vogel R, et al. High-Resolution Single Particle Zeta Potential Characterisation of Biological Nanoparticles using Tunable Resistive Pulse Sensing. Sci Rep 7, (2017).

7. Idris A, et al. A SARS-CoV-2 targeted siRNA-nanoparticle therapy for covid. Mol Ther 29, 2219-2226 (2021).

8. Lacalendola N, et al. Biomechanical responses of encysted zoospores of the oomycete Achlya bisexualis to hyperosmotic stress are consistent with an ability to turgor regulate. Fungal Genet Biol 159, (2022).

9. Timms K. 4 Reasons Why You Should Be Using the Exoid. IZON Science News, November 28, 2024.

声明

本文内容基于IZON Science公开发表的技术文章及同行评审文献编写(原文：Kate Timms, PhD. "4 Reasons Why You Should Be Using the Exoid." IZON Science, 2024.)，旨在为科研工作者提供技术信息的分享与解读，不构成医疗建议或商业承诺。文中所有数据均来自可追溯的原始文献，引用已标注。产品信息以IZON Science厂家发布为准。

本文基于IZON Science公开资料由其中国提供商上海曼博生物整理，用于科研信息分享、实验参考等。上海曼博生物可提供IZON Science Exoid、Pulsoid纳米颗粒分析仪、qEV系列外泌体纯化柱及自动化纯化系统等产品。