​什么是zeta电位，zeta电位测量如何影响纳米医学的发展?

纳米颗粒如细胞外囊泡(EVs)、脂质体和脂质纳米颗粒(LNPs)在推动医学发展方面具有巨大的潜力。为了确保它们在医疗应用中的有效性和安全性，对这些纳米颗粒进行彻底的表征是必不可少的。其中一个指标您可能会忽略或一直没有很准确的方法去测量，它就是zeta电位。

理解zeta电位及其在胶体系统稳定性中的作用

Zeta电位为纳米颗粒的稳定性提供了有价值的参考，因为它反映了颗粒的表面电荷及其与周围介质的相互作用。更具体地说，zeta 电位是胶体系统中粒子滑动平面电位的量度(图1)。

图1.zeta电位示意图。

当一种物质在连续的“分散”介质中分散时，就会出现胶体系统。稳定性在胶体体系的应用中是至关重要的，因为胶体颗粒之间的吸引力会引起颗粒的凝结。防止这种粒子聚集的一种方法是将高分辨率测量zeta电位的技术结合到您的胶体开发系统中。

当胶体系统稳定时，所有的颗粒在分散介质中均匀分布。然而，静电和空间效应会导致该系统波动，导致聚集，最终导致相分离，分散的颗粒凝结并从分散介质中沉淀出来。对于治疗目的，保持稳定的胶体系统非常重要，其中颗粒均匀分散。测量zeta电位有助于预测胶体系统的稳定性。

Zeta电位利用可调电阻脉冲传感(TRPS)技术在独特的单粒子基础上测量。使用我们的高分辨率TRPS仪器-Exoid，您可以以单粒子的方式同时完成尺寸和zeta电位的测量。值得注意的是，并非所有用于测量zeta电位的分析方法都能提供这种单粒子的分辨率和精度。

Zeta电位在纳米颗粒稳定性和在治疗的方面意义

获得粒子的zeta电位可以深入了解表面电荷和稳定性。稳定的纳米颗粒会随着时间的推移保持其大小、形状和分散状态，而不稳定的颗粒则倾向于聚集和沉淀。Zeta电位在决定这种稳定性方面起着关键作用。大的zeta电位值，无论是正的还是负的，都表明粒子之间有很强的静电斥力，导致稳定的分散状态。相反，低zeta电位值表明弱排斥，增加聚集的可能性。

在治疗药物不断发展的背景下，确定纳米粒子的zeta电位是优化和满足法规合规性的关键方面。

优化细胞外囊泡的治疗效果

细胞外囊泡(EVs)是非侵入性诊断和靶向治疗的有希望的药物载体，正如其他颗粒类型所显示的那样，zeta电位测量对于理解EVs稳定性及其治疗潜力非常重要。通过测量不同条件下制备的EVs的zeta电位，研究人员可以优化EVs制剂，以增强稳定性和功能，例如改善细胞相互作用，从而使其在临床应用中更有效。

研究表明，具有较大绝对值zeta电位的EVs不太可能聚集，从而提高了它们的递送效率和与靶细胞的相互作用。从zeta电位测量中获得的参考值，有助于追踪EVs作为药物递送载体的过程，EVs可以封装并将治疗剂递送到靶细胞。在这里，具有强大的zeta电位有助于稳定的保质期。稳定的制剂将比聚合的制剂具有更高的生物利用度，使治疗药物能够有效地运送到目标靶细胞。此外，zeta电位测量可以作为EVs生产和纯化过程中的质量控制指标。这确保了EVs的质量一致，批次之间的差异最小。因此，测量zeta电位是优化和调节EVs纳米药物配方的重要步骤。

确保疫苗的稳定性和保质期

当涉及到疫苗稳定性和保质期时，确定zeta电位可以提供有价值的参考。大的绝对zeta电位表明颗粒会强烈排斥作用，导致的聚集风险较低，并随着时间的推移保持疫苗的功效。疫苗配方也可以在zeta电位的帮助下进行优化，使它们在各种条件下保持稳定。这对运输和储存至关重要，因为疫苗可能需要几个月的时间才能使用。

仔细观察脂质纳米颗粒(LNPs)可以证明测量zeta电位对稳定性的价值。LNPs是含有脂质核心和表面活性物质的外层颗粒。它们经常被用作药物载体，被用作针对SARS-CoV-2的基于mRNA的疫苗时，它们受到了关注。然而，围绕其运输和储存稳定性的挑战仍然是一个受关注的研究领域。在一项内部研究中，我们使用Exoid(多功能纳米颗粒检测仪)测量了空LNPs和装载mRNA的LNPs的zeta电位。空LNPs的zeta电位(mode±SD)为-10±1.1 mV，加载mRNA的LNPs的zeta电位为-17±1.1 mV，这可能是由于加载负电荷的mRNA导致的，但清楚的是mRNA负载的LNPs比空LNPs具有更强的zeta电位。这一发现突出了Exoid的能力及其测量zeta电位到高分辨率的能力，允许样本之间的比较。

图2:在Exoid上测量空LNPs和加载mRNA了LNPs的Zeta电位。

Zeta电位和在基因治疗方面的注意事项

除了帮助疫苗和基于EVs的研发外，zeta电位还可以在基因传递载体的设计中发挥作用，帮助确保它们有效地封装和保护遗传物质免受降解。具有较高zeta电位的稳定纳米颗粒将能够更有效地递送到靶细胞，这有利于提高基因治疗的效果。

粒子电荷也影响基因治疗纳米粒子与靶细胞膜的相互作用;例如，带正电的纳米颗粒可以促进带负电的细胞膜的结合和摄取，从而提高转染效率。Zeta电位可以帮助找到正确的平衡点，因为过多的正电荷会导致细胞毒性。

全面的zeta电位表征可以帮助最大限度地减少与血液成分和脱靶细胞的非特异性相互作用，减少副作用并提高基因传递的特异性。通过优化zeta电位，纳米颗粒可以被设计成针对特定的细胞类型，提高基因治疗的精度。

Zeta电位是纳米医学领域的宝贵工具

测量zeta电位对于确保生物纳米颗粒在治疗和诊断中的稳定性、有效性和安全性至关重要。通过了解和优化zeta电位，研究人员可以提高纳米颗粒的性能，满足监管要求，并推动创新医学治疗的发展。Exoid为zeta电位测量提供了一个可靠、准确的平台，使其成为纳米医学领域研究人员的宝贵工具。

References

1.Williams PM. Zeta Potential. Encyclopedia of Membranes. Published online 2016:2063-2064. doi:10.1007/978-3-662-44324-8_612.Hunter RJ. Zeta Potential in Colloid Science: Principles and Applications. Academic Press, 1981.

2.Rupert DLM, Claudio V, Lässer C, Bally M. Methods for the physical characterization and quantification of extracellular vesicles in biological samples. Biochimica et Biophysica Acta (BBA)-General Subjects. 2017;1861(1):3164-3179. doi:10.1016/j.bbagen.2016.07.028

3.Midekessa G, Godakumara K, Ord J, et al. Zeta potential of extracellular vesicles: toward understanding the attributes that determine colloidal stability. ACS Omega. 2020;5(27):16701-16710. doi:10.1021/acosmega.0C01582

4.Jeyaram A, Jay SM. Preservation and storage stability of extracellular vesicles for therapeutic applications. AAPS Journal. 2018;20(1):1-7. doi:10.1208/S12248-017-0160-Y

5.Gelibter S, Marostica G, Mandelli A, et al. The impact of storage on extracellular vesicles: a systematic study. J Extracell Vesicles. 2022;11(2).doi:10.1002/JEV2.12162.Antoniou V, Mourelatou EA, Galatou E, Avgoustakis K, Hatziantoniou S. Gene therapy with chitosannano particles: modern formulation strategies for enhancing cancer cell transfection. Pharmaceutics. 2024;16(7):868. doi:10.3390/pharmaceutics16070868

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