儀器教室 Instrument Stories

近年來對於固體電池的開發重心開始轉移到如何有效提升其能量輸出密度並與此同時確保其安全性，其中構成固體電解質（氧化物/硫化物）的顆粒的小尺寸（大比表面積）和高密度（無孔）對於提高離子導電率非常重要。同時，由於每種固體電解質在暴露於環境空氣時都存在碳酸鹽沉澱和硫化氫釋放的風險，不符合實際應用情形，因此有必要對未暴露於環境空氣時的比表面積和密度進行評估。

隱形眼鏡是現代人使用於克服視力問題的重要工具，因此確保隱形眼鏡的安全性、配戴舒適度及能見度的表現對於製造商來說十分重要，在評估隱形眼鏡的濕潤性對於設計及控制其十分重要，因為濕潤性決定了隱形眼鏡和眼睛間形成的淚膜(tear film layer)穩定度，進而影響配戴時的舒適度。

在使用FlowCam之前，David Rhodes和他的團隊使用了兩種方法去分析配方中蛋白藥的穩定性和可見顆粒(次微米等級顆粒)含量，但是這兩個方法都有其限制。因應這樣的情況，David Rhodes和他的團隊急切地需要一個技術是能在高通量的情況下針對次微米等級的顆粒進行分析並得到數項參數。

微囊化(Microencapsulation)是指利用天然或合成的高分子材料作為囊膜壁殼，將固態或液態物質包裹成為直徑在微米等級的膠囊，可以此提供內部物質對外界環境的保護。 除了提供保護外，樣品透過微囊化可以獲得更高的生物利用率、穩定性及控制釋放的效果，這樣的技術已經被廣泛地應用在包括化妝品、香水、食品和飲料、製藥、紡織品和更多領域中。 流式影像顯微鏡(FIM)，像是FlowCam可以針對微囊化過程進行深入的研究，尤其是因為其動態連續進樣的優勢，可以提高對於樣本分析的數據穩定度，實驗者可以藉由控制實驗變因，像是溫度、pH值等去觀察外部環境對樣品的影響。

在腸外製劑藥(parenteral drug)中存在著許多顆粒，而這對於其開發及後續使用來說是不可忽視的一個環節，這些顆粒必須被監控並能符合USP法規(Ex: USP<788>)，實際上，在生物製劑產業，尤其蛋白質藥產業中，這些顆粒往往和藥物的效用及安全性有關，FDA法規中亦強烈規範業者須確實理解藥品中的顆粒特性，不論是粒徑及形狀參數都應該嚴格管控。 過往，遮光法(Light Obscuration)是常用於符合藥典的測量技術，用以監控腸外製劑的小顆粒(2-100μm)，雖然遮光法對計數和測量不透明粒子的大小十分有用，但在分析生物製藥物時卻不甚理想，這是因為這些藥品的活性藥物成分(API)的聚集體通常是高度半透明的；另一個遮光法的弱勢之處是在於其僅能提供顆粒的粒徑大小及計數功能，但對於顆粒的外觀訊息則是無法從測量過程中獲得，這就會對於顆粒的來源判讀有困難性，使用者將無法從遮光法獲得的資訊中分辨同樣大小的顆粒究竟是氣泡、矽油亦或是蛋白質團聚，回到法律設立的初心並無法真正的保障含有顆粒的生物製劑對使用者的安全與否。 回到剛剛提及的話題，顆粒形態訊息的其中一種用途是識別樣品中的矽油滴(silicone oil droplets)，矽油因常用作注射器潤滑劑，在藥劑使用過程中，注射器壁上的油層可能剝落於溶液中形成額外的顆粒，這些油滴有可能促使API的團聚，且導致使用者不良的免疫反應，基於上述原因，顆粒分析技術若能記錄顆粒形態訊息將有助於分辨這些顆粒的來源(矽油滴、API團聚物、玻璃或金屬殘骸、細胞殘骸及細菌等)，這些訊息將能協助業者生產更加安全且高品質的生物製劑。 流式影像顯微鏡(Flow Imaging Microscopy)是一個被USP法規認可的分析技術，作為遮光法或是其他藥典技術的互補功能(參見USP<1788>)，用以分析顆粒的粒徑、數量及外觀，FIM設備，如同FlowCam，能夠捕捉顆粒於微流道內的影像，利用這個方法我們能測量於流體中的顆粒大小，另一方面，顆粒濃度也將可以從拍攝的顆粒數及體積推算，這些會和拍攝速率、流體速率及微流道體積相關。也因為直接拍攝顆粒的關係，FIM法將可以得到這些顆粒的形狀訊

判定藻類細胞的死亡與否對於許多應用來說皆是重要的，包含: 廢水分析、除藻劑測試、中宇宙實驗(mesocosm experiments)及壓艙水監控(ballast water monitoring)。細胞活力染色(viability staining)是很常在流式細胞儀中使用，用來判定樣品中活細胞及死細胞的群落分布。 FlowCam8400搭載著雷射、數位鏡頭，雙通道螢光檢測系統，可用於許多染劑用以評估細胞的活性，在本篇文章中，我們將使用搭載488nm藍光雷射的FlowCam8400去觀察FDA染色的樣品。 針對FDA，讓我們在做個簡單的概述，其實FDA本身並不是一個螢光分子，然而當一水相樣品中的細胞帶著具活性的水解酶和FDA接觸時，FDA將轉換為大家耳熟能詳的綠螢光分子，也就是FITC。所以當我們進行實驗時，若細胞是具有活力且有完好的細胞膜結構，在FlowCam8400的trigger模式(雷射激發)下，它將產生充足的綠光螢光訊號，反之死細胞則只會產生相對於活細胞較微弱甚至無的綠光螢光訊號。