即時奈米粒徑分布分析系統─空間解析動態光散射法(SR-DLS)

市場上唯一在線Inline奈米粒徑分析技術

 

10秒取得奈米粒徑分布結果

 

10 - 1000奈米分析範圍

 

即時奈米粒徑分布分析儀─NanoFlowSizer

即時奈米粒徑分布分析儀─NanoFlowSizer

NanoFlowSizer(NFS)採用空間解析動態光散射法分析物料的奈米粒徑並即時計算粒徑分布,透過不同的適配器(Adapter)可以應用在:

Off line(離線)/At line(臨線)分析:例如10mL Vial或者 500mL的血清瓶等。

On line(線上)/In line(在線)分析:根據不同的流速需求搭配不同管徑的流通池(FlowCell)

NFS在疫情期間廣泛應用於Liposome等LNPs的乳化或均質製程。也可以應用於SiO2或TiO2等奈米粒子的結晶製程。

什麼是空間解析動態光散射分析法?

相較於傳統的動態光散射法(DLS)使用單波長(通常為633nm)的雷射,空間解析採用廣域的NIR光源,藉由干涉儀原理,分析到『空間』路徑不同位置的顆粒訊號,經過軟體數秒內處理各別顆粒的奈米粒徑,直接統計取得物料的奈米粒徑分布,最快可以在10秒刷新一次物料的奈米粒徑分布。

此外軟體也可以根據散射訊號的變化,從多重散射的訊號中取得單一顆粒的散射訊號,因此對於高濁度的物料也可以有效分析。例如接近牛奶的樣品,在傳統的DLS方法是需要稀釋的,經過稀釋的奈米粒子溶液除了不再是原本的物料,也有可能破壞物料的環境,導致粒徑發生變化。

為什麼我們可以分析流體中奈米粒子?

流體中的奈米粒子除了本身具有布朗運動速度之外,還有流體帶動的流速,NFS的控制軟體基於層流(Laminar flow)中不同位置的切速度,對整體奈米粒子的移動速度進行校正,最終取得奈米粒子本身的布朗運動速度來進行粒徑的計算。

這個分析能力除了在光源上需要採用低相干射光源來達到空間解析的動態光散射效果之外,還需要非常快速的運算能力才能達到,這也是為什麼市面上只有NFS能做到In line的奈米粒徑分布分析。

實際應用範例

即時奈米粒徑分布分析儀應用於奈米粒子結晶製程的監控,克服傳統DLS無法分析高濁度的樣品而需要稀釋,且必須Offline的方式進行分析,在時效上可能會因為錯過了失控點,導致奈米粒子的粒徑大小超出規格(OOC)。

範例中顯示不同的鹽類濃度會直接影響奈米粒徑的成長曲線,有了這一個數據,使用者可以更了解如何去控制需要的粒徑大小,對於最終產品的實際運用表現會更符合預期,批次間也可以獲得比較穩定的品質表現。

即時奈米粒徑分布分析應用於奈米粒子的乳化製程監控,除了高濁度樣品的分析能力之外,歸功於10秒刷新的分析速度,在100分鐘內觀察奈米粒子從170nm成長至250nm的過程,除此之外還可以發現粒徑分布隨時間增加而變寬。

傳統上要累積這樣的數據需要花費數十倍以上的時間,且如果要達到相似的數據解析度,會消耗掉相當多的樣品,同時也會造成使用的工作負擔。

即時奈米粒徑分布分析應用於奈米粒子的高壓均質製程監控,範例中我們在軟體設定目標粒徑,軟體根據NFS回傳的奈米粒徑數據,採PID Control的方式自動微調均質設備的流速與壓力,讓樣品從起始450nm,持續往250nm的目標粒徑前進。過程中壓力從400 bar一路加壓到800bar,而粒徑均勻度的數值PI,也趨近於0.1。

由於傳統DLS無法即時在線分析,需要將製程暫停之後再進行取樣分析,從在線分析的數據可以發現每一個壓力條件的末端實際上都有一小段是因為不確定是否已經達到目標粒徑所額外花費的時間,在NFS的分析中可以完全克服上述的問題,並且做到自動化製程。

即時奈米粒徑分布分析也可以再製程當中評估製程異常的時候,樣品本身的穩定性,範例中我們刻意停止製程的流動,可以發現樣品再第40分鐘的時候開始出現粒徑變大的跡象,在第45分鐘的時候再次啟動幫浦,發現管路中的粒徑再次回到原本的趨勢,這個結果顯示奈米粒子本身在靜止的時候可能會出現團聚的現象,有賴於NFS即時粒徑分析分布的能力,我們可以在最終產物完成之前,對製程嘗試各種參數變動,避免在已經離開產線之後到下游端應用時才發現樣品因為製程問題導致無法使用的狀況。

有關於Inprocess-LSP這一家公司

Inprocess在2014年成立,主要由熟悉PAT技術以及奈米粒子分析的三位創辦人Ad Gerich、Michiel Damen與Rut Besseling在荷蘭新創園區Pivotpark為醫藥界與化學工業提供技術服務,先後開發應用混和製程分析的NIR技術以及NFS的原型機,並在2019年推出商用NFS設備。先後與teva、Pfizer還有DIANT pharma等公司合作。NFS在協助Liposome的相關製程上大放異彩。