动态光散射（DLS）是一项基于光学原理的纳米颗粒表征技术，通过分析溶液中颗粒的布朗运动，为科研与工业领域提供关键数据支持。
一、DLS的定义与基本原理
DLS（Dynamic Light Scattering，动态光散射）是一种通过检测溶液中颗粒的布朗运动来测量其尺寸和分布的技术。其核心原理是：当激光照射到样品时，颗粒的随机运动会引起散射光强度的波动，通过分析这些波动可计算颗粒的扩散系数，再结合斯托克斯-爱因斯坦方程得出颗粒的流体动力学直径。
技术流程与关键参数
1. 激光散射：单色激光照射样品，微小颗粒的布朗运动导致散射光强度实时变化。
2. 自相关函数分析：仪器记录光强波动并生成自相关函数曲线，用于解析颗粒的运动速度。
3. 斯托克斯-爱因斯坦方程：
[
D = frac{kT}{3pieta d}
]
其中，(D)为扩散系数，(k)为玻尔兹曼常数，(T)为温度，(eta)为溶剂黏度，(d)为颗粒直径。
核心输出参数：
Z-均粒径：基于光强加权的平均粒径，适用于单分散体系。
多分散指数（PI）：反映粒径分布宽度，PI<0.3表示单分散性良好。
二、DLS的核心应用场景
1. 制药与生物医药
蛋白质药物稳定性监测：检测微量聚集物（如寡聚体），确保药物符合ICH Q5C标准（聚集物<1%）。
纳米药物开发：表征脂质体、mRNA-LNP等递送系统的粒径（如70-100 nm），评估冻融稳定性。
基因治疗载体分析：监测AAV病毒衣壳完整性，控制工艺杂质。
实用建议：在药物加速试验中，若流体力学直径（Dh）增幅超过10%或PI>0.2，需警惕稳定性问题。
2. 材料科学与工业
纳米材料质量控制：测量颜料、陶瓷等颗粒的尺寸均一性。
胶体与乳液分析：评估油墨、化妆品配方的分散稳定性。
3. 食品与日化行业
乳制品与饮料：分析脂肪乳粒径（150-300 nm），优化口感与保质期。
化妆品配方：通过Zeta电位预测乳液稳定性，绝对值≥30 mV时体系更稳定。
三、DLS常见问题与解决方案
1. 测量范围与误差
测量范围：0.3 nm–10 μm，适用于纳米级至微米级颗粒。
误差来源：样品含大颗粒（如灰尘）会干扰结果，需提前过滤或离心。
2. 数据解读误区
光强分布 vs. 体积分布：DLS默认输出光强分布（受大颗粒影响显著），若需体积分布，需假设颗粒为球形且均质，实际应用中需谨慎验证。
多分散指数（PI）：PI>0.7时，样品分布过宽，可能不适用DLS分析。
3. 样品制备关键点
浓度控制：过高浓度会导致多重散射，建议稀释至透光率适宜（如计数率在50-500 kcps）。
温度与粘度：需准确输入溶剂粘度（如使用黏度计），温度波动需控制在±0.1°C。
四、实用操作建议
1. 设备选择：
高浓度样品优先选择背向散射（173°）设计的仪器，减少杂散光干扰。
需高频监测时，可搭配自动进样器（如Mobius系统）实现无人值守。
2. 数据分析技巧：
使用CONTIN算法处理多峰分布数据，避免累积分析法误差。
导出数据时，通过脚本（Python pandas库）或第三方工具（如Tableau）自动化处理。
3. 故障排查：
Y轴截距低（<0.6）：表明信噪比不足，需清洁样品池或提高激光功率。
结果不重复：检查温度稳定性或样品沉降，必要时超声分散。
五、DLS技术的未来展望
随着技术进步，DLS正与其他分析手段联用以突破局限：
DLS-SEC-MALS联用：解析蛋白质寡聚态（如单抗二聚体占比），结合摩尔质量验证构象。
DLS与AI结合：通过机器学习预测复杂体系（如凝胶）的稳定性。
DLS以其非侵入、高灵敏的特性，已成为纳米科技与生物医药领域的“黄金标准”。掌握其原理与应用要点，可显著提升研发效率与质量控制水平。
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