背景介紹:
進行粒徑分析時我們時常會遇到樣品量不夠的問題，這可能是因為樣品製備的過程太過繁複或是耗時，而近期Microtrac動態光散射儀器Nanotrac Flex成功開發出了能以少至2μl便能進行量測的設備(參見下圖一)，並且與此同時還可以以樣品原本的濃度進行實驗避免了因為稀釋效應產生的數據偏差，這樣的技術可以廣泛地在藥物開發、蛋白質研究及聚合物研究中使用。

圖一、Nanotrac Flex探針尖端上的 2μl 樣品
 
動態光散射:
Microtrac MRB的NANOTRAC Flex是一種具有多種測量功能的動態光散射 (DLS)分析儀，其可提供有關粒徑、顆粒濃度和分子量的測量數據。
NANOTRAC Flex的創新設計以可靠的技術、高再現性和出色的準確度提供了包含粒徑在內的快速測量，獨特的探頭設計無論樣品乘載在多大或多小的容器均能進行實驗(參見下圖二)，此外它還可以測的樣品濃度範圍十分廣泛，且包括單峰和多峰分散樣品，最棒的是量測均無需事先了解粒度分佈。

圖二、Nanotrac FLEX 的特殊探頭允許在容器中直接進行測量，包含諸如燒杯、瓶子、Eppendorf 管，甚至是一滴液體
 
 180°動態光散射: 
奈米等級的顆粒於液相中因為自由的碰撞會產生名為布朗運動的運動模式，我們可以通過觀察期布朗運動一段時間並套用函數推算出粒徑分布，這也就是所謂的動態光散射粒徑計算法。
Nanotrac Flex 的偵測單位是一個探頭，其中包含一個帶有Y分路器的光纖耦合器(參見下圖三)，雷射光將聚焦在靠近探頭位置的小範圍體積，高反射率元件將部分入射雷射反射至迴光電二極管偵檢器，另一方面雷射也穿透過探頭激發顆粒產生散射光訊號回傳至上述的偵檢器，藉由結合反射的入射光訊號可以大幅增強微弱的散射光訊號，這使其與光子相關光譜法(PCS)和奈米粒子跟踪分析(NTA)等其他 DLS 方法相比，提供了高達106倍的訊雜比(參見下圖四)。

圖三、Microtrac DLS分析儀中使用的探頭設計
 

圖四、相較於單純收取散射光訊號的Homodyne法，Nanotrac Flex使用的Heterodyne能更好的提升訊雜比

雷射放大檢測信號透過快速傅立葉轉換(FFT)會產生線性頻率功率譜，然後將其轉換為對數圖便可藉此推算出最終的粒徑分佈(參見下圖五)，結合前述的散射光訊號放大設計，該頻率功率譜提供了對所有的粒徑分佈無論窄、寬、單峰或多峰的穩健計算，而無需像 PCS 中那樣進行算法擬合。
 

圖五、用快速傅立葉轉換和頻率功率譜法完成DLS粒徑量測

樣品準備:
為了測試Nanotrac Flex能測量的最小樣品體積為何，本次實驗準備了2μl及5μl兩個組別進行測試，過程中由於Nanotrac Flex的探針具有彈性調整的能力，我們將其倒置，並以移液器滴在探針上進行實驗。本次實驗使用的標準品為400nm±10 nm的聚苯乙烯奈米顆粒。此外除了上述兩組別是完全以”原濃度”未經稀釋進行實驗外，還追加一組別為以水稀釋並使用2μl進行實驗，用以證明本儀器廣泛的濃度偵測範圍(餐見下圖六)。

圖六、樣品直接滴於倒置探頭的尖端，從左到右樣品組別分別為：5μl未稀釋樣品、2μl未稀釋樣品、2μm高度稀釋樣品。

實驗結果:

下方四張圖呈現了本次實驗不同組別的粒徑測量結果，為了比較，我們再加入了一數據是準備較大量樣品將探針插入放置樣品容器內量測:
以插入較大量樣品容器方式測量未稀釋的400nm標準樣品
測量未稀釋5μl的400nm標準樣品
測量未稀釋2μl的400nm標準樣品
測量稀釋2μl的400nm標準樣品
根據上述四張圖的結果，我們可以發現無論樣品的體積或是濃度變化，量測的粒徑結果均為準確且接近的，我們可以由下方比較圖表更清楚的判斷:
結論:
Microtrac MRB Nanotrac Flex DLS 分析儀能夠測量非常高濃度和非常小體積(如2μl)的樣品，這樣的少樣量測功能對於產出較稀少的樣品來說非常有幫助，與此同時本實驗也映證了 Nanotrac 還具有測量稀釋樣品的能力，如上圖所示，這意味著使用者能以最接近真實使用狀況的樣品完成量測得到最有代表性的數據。
 
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