激光粒度仪在生物制药粒度和团聚特性测试中的应用

近年来生物制药技术发展迅速，已经成为很多制药企业的发展方向。生物药品颗粒的团聚现象比较普遍，随着药物颗粒团聚程度加大，药效会随之减小，甚至可能产生较大的副作用。所以对于生物制药企业，YZ团聚物形成，准确检测团聚物程度很重要。

根据粒径大小，生物药品团聚物可大致分为小于100nm、100nm～10μm和大于10μm三种。而生物制药行业最关心的是100nm～10μm范围颗粒的浓度。常用的浓度测试方法是体积排除色谱法（小于100nm）和液体颗粒计数仪（大于10μm ）。有效测量100nm～10μm范围内的颗粒团聚物浓度的方法还较少，Bettersize2600激光粒度仪可测试100nm～10μm 团聚物浓度。

在监控生物药品团聚的实验中，若实验后的结果比原液的结果浓度增加，表示团聚物数量增加；若粒度分布峰向大粒径方向移动，则表示团聚物粒径增大。为防止药品发生团聚，通常需要加入稳定剂来阻止药物团聚的形成，而稳定剂的效果则需要通过监测团聚物浓度变化来评估。

1.团聚物浓度的测量原理

丹东百特的Bettersize2600激光粒度仪，既能测粒度分布，又能测悬浮液浓度，因此可用来测试生物制药100nm-10μm团聚物的浓度以及团聚物形成过程及浓度变化。A 和B 为不同浓度的同种颗粒样品，用激光粒度仪得到散射光强度分布（如图2 所示）。

图2|  样品A和样品B的光强分布图

从上图可以看出，各探测器所测的光强度与颗粒的浓度成正比。我们使用十万分之一精度的天平称量0.006g粒径在0.1-10μm的干粉样品，投入650ml纯净水中，理论浓度值为0.00923g/L，使用Bettersize2600实测浓度值为0.00892g/L，理论值和实测值很接近，证明激光粒度仪测悬浮液浓度相对准确，测试结果如下图所示。

图3| 0.006g干粉样品的浓度与粒度测试结果测试结果

2.激光粒度仪在药品团聚物浓度测量中的应用

取同一蛋白样品分成两份，其中一份加入稳定剂，两份样品同时使用搅拌器进行机械搅拌，在搅拌的作用下，团聚物很快形成。在不同时间分别定量取样使用Bettersize2600进行测试。结果显示，加入稳定剂的蛋白分散液中，团聚物颗粒数量更少，实验数据见表1。

由此可见使用带有浓度测试功能的激光粒度仪既可以测量样品的粒度范围，又可以对生物药品中药物单体团聚物浓度进行测试监控，以对药品药效、安全性能等方面进行评价。

图| Bettersize2600激光粒度分析仪

近年来生物制药技术发展迅速，已经成为很多制药企业的发展方向。生物药品颗粒的团聚现象比较普遍，随着药物颗粒团聚程度加大，药效会随之减小，甚至可能产生较大的副作用。所以对于生物制药企业，YZ团聚物形成，准确检测团聚物程度很重要。

根据粒径大小，生物药品团聚物可大致分为小于100nm、100nm～10μm和大于10μm三种。而生物制药行业最关心的是100nm～10μm范围颗粒的浓度。常用的浓度测试方法是体积排除色谱法（小于100nm）和液体颗粒计数仪（大于10μm ）。有效测量100nm～10μm范围内的颗粒团聚物浓度的方法还较少，Bettersize2600激光粒度仪可测试100nm～10μm 团聚物浓度。

在监控生物药品团聚的实验中，若实验后的结果比原液的结果浓度增加，表示团聚物数量增加；若粒度分布峰向大粒径方向移动，则表示团聚物粒径增大。为防止药品发生团聚，通常需要加入稳定剂来阻止药物团聚的形成，而稳定剂的效果则需要通过监测团聚物浓度变化来评估。

1.团聚物浓度的测量原理

丹东百特的Bettersize2600激光粒度仪，既能测粒度分布，又能测悬浮液浓度，因此可用来测试生物制药100nm-10μm团聚物的浓度以及团聚物形成过程及浓度变化。A 和B 为不同浓度的同种颗粒样品，用激光粒度仪得到散射光强度分布（如图2 所示）。

图2|  样品A和样品B的光强分布图

从上图可以看出，各探测器所测的光强度与颗粒的浓度成正比。我们使用十万分之一精度的天平称量0.006g粒径在0.1-10μm的干粉样品，投入650ml纯净水中，理论浓度值为0.00923g/L，使用Bettersize2600实测浓度值为0.00892g/L，理论值和实测值很接近，证明激光粒度仪测悬浮液浓度相对准确，测试结果如下图所示。

图3| 0.006g干粉样品的浓度与粒度测试结果测试结果

2.激光粒度仪在药品团聚物浓度测量中的应用

取同一蛋白样品分成两份，其中一份加入稳定剂，两份样品同时使用搅拌器进行机械搅拌，在搅拌的作用下，团聚物很快形成。在不同时间分别定量取样使用Bettersize2600进行测试。结果显示，加入稳定剂的蛋白分散液中，团聚物颗粒数量更少，实验数据见表1。

由此可见使用带有浓度测试功能的激光粒度仪既可以测量样品的粒度范围，又可以对生物药品中药物单体团聚物浓度进行测试监控，以对药品药效、安全性能等方面进行评价。

图| Bettersize2600激光粒度分析仪

太阳能产业的成长增加了对太阳能电池测试和测量解决方案的需求，尤其是太阳能性能的测试显得尤为重要。太阳能电池从研发到生产，每个环节都有不同的测试需求，其光电特性包括伏安I-V特性、光谱响应SR特性和量子效率QE特性，其中I-V特性分析对推导有关太阳能电池性能的重要参数至关重要，主要包括ZD电流Imax和电压Vmax、开路电压Voc、短路电流Isc、填充因子ff以及转换效率η等。

为精确完成太阳能电池I-V特性测试，测试者需要用太阳能模拟器光源在一定距离内辐照到样品上，然后用精密的电学仪器来测量I-V特性曲线，从而得到电池的参数。

无光照时，测量太阳能电池IV特性需提供指定的直流偏压，测得正向偏压时的IV特性曲线；在不加偏压时，用各波长入射光照射测量太阳能电池在不同负载条件下IV特性（多片串联负载特性更明显），测量短路电流Isc、开路电压Voc、ZD功率、ZJ工作电流和电压。吉时利源表2400系列，集电压源、电流源、电压表、电流表和欧姆表一体，提供精密电压源和电 流源以及测量功能，可完全满足太阳能电池IV特性测试需求。

光谱响应SR是评价太阳能电池光电转换能力指标。提供各波长入射光，接收到入射光后转换成的电流与入射光能量之比即为光谱响应SR，吉时利源表2400系列可JZ测量光电流完成SR电流特性测试。

一般电源只提供第1象限和第3象限操作，作为源放出能量，吉时利源表2400系列可以提供完整的四象限运行，当工作在第2和第4象限时，可以作为阱（负载）吸收能量，在源或阱模式下能测量电压、电流和电阻。

高精密源表是太阳能电池测试中的重要设备，吉时利源表的高精度源测量功能，它集5台仪器的功能于一体，是太阳能电池特性测试的理想选择。如果您想了解吉时利源表更多产品应用欢迎访问安泰测试网。

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了解离子色谱在药物分析中的zui新动向！

4场zui新网络讲座点播就绪，抢先看，深入了解离子色谱制药/生物制药领域应用新趋势！

01

《离子色谱在制药行业中的作用》

如同LC一样，IC可以连接到许多类型的检测器，如UV-Vis、ICP和MS。这些组合可以为我们提供广泛的解决方案，从简单的盐筛选，到ICH杂质(如金属)，到基因毒性杂质的限制。

02

《离子色谱法在疫苗检测中的应用》

要开发疫苗，我们必须非常详细地了解它们的结构：从微小的杂质到逐步分解。本进座将介绍离子色谱及与其他检测器结合使用，如何解决疫苗测试的一系列要求。

Wai-Chi Man

Product Marketing Manager

Thermo Fisher Scientific

Wai在Thermo Fisher Scientific工作了8年多，与不同行业的广泛客户合作，主要从事与离子色谱（IC）相关方法开发、故障排除、样品制备、培训、研讨会和市场活动等支持工作。在此期间，她在IC-MS、IC-ICP-MS、碳水化合物分析、代谢组学、极性农药等领域拥有深入的知识、技能和见解。

03

《迈向更完整的糖组：离子色谱-质谱(IC-MS)法在改进糖分离和分析中的ZX进展》

本讲座将讨论生物和食品样品中寡糖的检测和结构表征，并介绍一种新的色谱柱CarboPac PA300-4µm，及其在HPAE-PAD/MS工作流方案中的ZX应用。

Neil Rumachik

Staff Scientist, R&D

Thermo Fisher Scientific

Neil分别在加州大学伯克利分校和斯坦福大学获得化学硕士和博士学位。在他的研究生学习期间，他致力于化学生物学和质谱在糖蛋白和腺相关病毒分析中的应用。毕业后，尼尔加入了加州森尼维尔(Sunnyvale) Thermo Fisher公司的IC-SP研发团队，在那里他一直致力于糖化合物分析的色谱柱开发与应用。

Tian Tian

Staff Sceintist, R&D

Thermo Fisher Scientific

Tian在加州大学戴维斯分校获得了食品科学博士学位，她在那里从事对多种食物来源的低聚糖的分析工作。2019年，Tian加入Thermo Fisher公司，成为IC-SP的研究科学家。自加入以来，她一直在开发利用HPAE-PAD/MS对食品和药品中的多糖进行结构表征的各种应用。

04

《USP现代化和离子色谱-我们现在在哪里?》

离子色谱(IC)技术是应用于美国药典USP-NF现代化项目的技术之一。本报告将讨论对美国药典现代化的看法，以及IC在美国药典现代化工程中的ZX应用。

Dr. Jeffrey Rohrer

Director of Applications Development

Thermo Fisher Scientific

Jeffrey Rohrer博士是Thermo Fisher Scientific的应用开发总监，他在特拉华大学获得了化学博士学位。Rohrer博士有80篇文章在同行评审出版物上发表，也是美国药典化学药物专家委员会的成员。

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ICS6000 离子色谱小颗粒积木一份！

ICS6000积木

1、磨料应用

       磨料是锐利、坚硬的材料，用以磨削较软的材料表面。有天然磨料和人造磨料两大类。按硬度分类有超硬磨料和普通磨料两大类。常见的磨料包括：金刚石、氧化铝、碳化硅、立方氮化硼、刚玉等。这些材料的硬度以及颗粒形状使其具有研磨作用。当这些材料融入适合的基质时，可用于多种用途，如砂纸、砂轮、抛光、钢丝锯、镗磨油石、喷砂等，磨料的粒度粒形直接影响磨料用途，对磨料的质量极为重要。

2、磨料的制造

       磨料粉碎技术主要包括冲击粉碎、研磨粉碎、压力粉碎或者上述三种方式结合。磨料的生产厂家通过采用不同的粉碎方法影响磨粒的形状，但迄今为止控制粒形仍比较困难。

3、磨料的粒度、粒形分析

      BT-2800 动态图像粒度粒形分析系统采用鞘流技术、精密柱塞泵和快速颗粒图像识别技术（1-5 万个颗粒/分钟），可以精确的测量和分析磨料的粒度、粒形，以提供粒度分布、圆形度、长径比等数据。而传统光学显微镜结合图像分析的测量方式进行粒度、粒形分析，每份样品可能需要2 小时。

4、主要性能指标

       ●测试范围：4-400 um

       ●放大倍数：150-1000 倍

       ●重复性误差：≤ 1%（国标样 D50 偏差）

       ●准确性误差：≤ 1%（国标样 D50 偏差）

       ●进口高速 CCD：速度 120 帧/秒

       ●颗粒识别速度：≥ 10000 个/分钟

       ●输出项目：原始参数（包括样品信息、测试信息等）、分析数据（包括粒度分布、长径比分布、圆形度分布、典型数据等）、分布图形（区间分布和累计分布曲线等）。

5、特有技术和突出特点

       ●识别连接颗粒技术：过滤团聚或是粘连的颗粒，以免影响到测试结果。

       ●分辨率高，细金刚砂中混入10%w 粗金刚砂。

       ●鞘流技术：样品管对准鞘液管喷出的颗粒，与四周流出的鞘液流一起流过拍摄区，鞘液围绕在颗粒四周，强制颗粒排成一个队列，高速相机对通过测试区的颗粒队列进行拍照，由于颗粒队列正好在镜头的焦平面上，无离焦现象，这时颗粒图像更清晰。

       ●重复性和重现性误差≤1%（注：碳化硅颗粒多次重复测试重复性结果）。

       ●准确性高。颗粒标准物质GBW(E)120009：上海市计量测试技术研究院研制。

6、结论

        综上所述，与常规的测试手段相比BT-2800 粒度粒形分析系统具备高精度的准确性、重复性以及分辨率，能够有效地分析和监控研磨过程中产品的粒度和粒度分布，提高产品质量一致性，进而完善生产工艺。

1、磨料应用

       磨料是锐利、坚硬的材料，用以磨削较软的材料表面。有天然磨料和人造磨料两大类。按硬度分类有超硬磨料和普通磨料两大类。常见的磨料包括：金刚石、氧化铝、碳化硅、立方氮化硼、刚玉等。这些材料的硬度以及颗粒形状使其具有研磨作用。当这些材料融入适合的基质时，可用于多种用途，如砂纸、砂轮、抛光、钢丝锯、镗磨油石、喷砂等，磨料的粒度粒形直接影响磨料用途，对磨料的质量极为重要。

2、磨料的制造

       磨料粉碎技术主要包括冲击粉碎、研磨粉碎、压力粉碎或者上述三种方式结合。磨料的生产厂家通过采用不同的粉碎方法影响磨粒的形状，但迄今为止控制粒形仍比较困难。

3、磨料的粒度、粒形分析

       BT-2800 动态图像粒度粒形分析系统采用鞘流技术、精密柱塞泵和快速颗粒图像识别技术（1-5 万个颗粒/分钟），可以精确的测量和分析磨料的粒度、粒形，以提供粒度分布、圆形度、长径比等数据。而传统光学显微镜结合图像分析的测量方式进行粒度、粒形分析，每份样品可能需要2 小时。

4、主要性能指标

       ●测试范围：4-400 um

       ●放大倍数：150-1000 倍

       ●重复性误差：≤ 1%（国标样 D50 偏差）

       ●准确性误差：≤ 1%（国标样 D50 偏差）

       ●进口高速 CCD：速度 120 帧/秒

       ●颗粒识别速度：≥ 10000 个/分钟

       ●输出项目：原始参数（包括样品信息、测试信息等）、分析数据（包括粒度分布、长径比分布、圆形度分布、典型数据等）、分布图形（区间分布和累计分布曲线等）。

5、特有技术和突出特点

       ●识别连接颗粒技术：过滤团聚或是粘连的颗粒，以免影响到测试结果。

       ●分辨率高，细金刚砂中混入10%w 粗金刚砂。

       ●鞘流技术：样品管对准鞘液管喷出的颗粒，与四周流出的鞘液流一起流过拍摄区，鞘液围绕在颗粒四周，强制颗粒排成一个队列，高速相机对通过测试区的颗粒队列进行拍照，由于颗粒队列正好在镜头的焦平面上，无离焦现象，这时颗粒图像更清晰。

       ●重复性和重现性误差≤1%（注：碳化硅颗粒多次重复测试重复性结果）。

       ●准确性高。颗粒标准物质GBW(E)120009：上海市计量测试技术研究院研制。

6、结论

       综上所述，与常规的测试手段相比BT-2800 粒度粒形分析系统具备高精度的准确性、重复性以及分辨率，能够有效地分析和监控研磨过程中产品的粒度和粒度分布，提高产品质量一致性，进而完善生产工艺。

超声导波检测技术与常规的无损检测方法相比，具有检测距离长，检测速度快等突出优点。超声波所用的激励源采用大功率信号源驱动激励的方法，放大并传播在管道中接收到的超声导波回波信号，利于缺陷检测的分析和处理。针对市场上常规信号源输出电压低,带负载能力弱,无法驱动超声波探头、换能器等大功率容性负载的实际问题，Aigtek推出了一种可输出大功率437W，频率DC-500KHz的功率放大器。

超声波是声波的一部分，是人耳听不见、频率高于20KHZ的声波，它和声波有共同之处，即都是由物质振动而产生的，并且只能在介质中传播。功率放大器是为超声换能器提供电能的关键部分，它主要用来激励压电超声换能器将功率放大器提供的电能转化为机械能。

超声激励源主要原理：

超声激励源实质上就是一个功率信号发生器，它产生一个与探头、换能器、压电陶瓷谐振频率一致的正弦波信号，经过功率放大器放大后，使得大功率电信号激励探头等产生机械振动，从而产生超声波。

ATA-4052功率放大器介绍：

ATA-4052是一款理想的可放大交、直流信号的单通道高压功率放大器。输出310Vp-p（±155V）电压，437W功率，可以驱动高压功率负载。电压增益数控可调，一键保存常用设置，为您提供了方便简洁的操作选择，可与主流的信号发生器配套使用，实现信号的放大。

基于Aigtek对功率放大器多年的测试研究，其主要产品优势：宽频带·高速·高电压、双极性、大功率。

ATA-1000的频带宽度为DC∼24MHz、上升速率为2000V/µs，即使对于上升迅速的脉冲信号和复杂波形信号也能够实现。

ATA-2000的频带宽度为DC∼1MHz、输出电压为1600Vp-p，即使对于有高压需求的压电元件和显示元器件，也能够富富有余地进行驱动。

ATA-3000的功率为810W，提供大功率的电磁场线圈驱动，同时所有的都能从直流开始输出的, 所以能够轻松实现信号发生器提供的任意波形的放大。

ATA-4000高压功率放大器输出功率为437W，频率宽度为DC-1MHz，可同时满足驱动高压大功率型负载，可双极性输出，匹配任意型号品牌的信号发生器并放大各种波形。

半导体激光器是光纤通讯，激光显示，气体探测等领域中的核心部件，受到全世界科技人员的广泛关注。在半导体激光器的生产、研发过程中，对激光器的光电特性的测量尤为重要，是控制激光器制备工艺的稳定性，激光器性能可靠性的关键环节。

半导体激光器是半导体光电转换器件。如图1所示，半导体激光器由多层材料构成。自下而上包括背电极，衬底，下光限制层，下波导层，有源层，上波导层，上限制层，上电极。不同层由不同的外延材料组成。如此层状结构是为了达到（1）载流子（电子，空穴）的注入复合发光，（2）光子横向限制，形成光波导的目的。外延完成的层状结构要经过刻蚀工艺，形成脊波导，在脊波导上制备接触电极。

如此脊波导的目的：（1）限制电流侧向扩散，（2）形成光子的侧向波导。制备完的圆片经过解理，镀膜，烧焊，压焊引线等工艺得到待测量的激光器，如同2所示。当向激光器电极注入电流时，激光器PN结两侧的电子和空穴大量的涌入有源区，在有源区电子空穴对复合，产生大量的光子，光子在波导的作用下沿轴方向传播，在激光器端面，反射光形成激射条件，透射光则为激光器输出的激光。

激光器工作特性主要体现在（1）PN结特性，串联电阻，（2）激光器的激射阈值，激光器斜率效率。这些特性决定了激光器的出光功率 ，功率转换效率，工作寿命等性质。生产和科研过程中经常采用PIV测量方法获得这些重要参数。

ATS-2000V系列是一款高精度、高稳定性电压输出的电压源。zui大输出200V的电压，最小电压分辨率可达2μV，输出精度高，噪声低。操作面板液晶显示，简洁易懂，易于操作。系统结构简单、精度高、可靠性好、速度快，提高生产效率的同时也增加了测试精度和可靠性，降低了大量测试的成本。集成PIV系统由系统主要由ATS-2000V双通道精密源测量单元SMU、积分球、夹具及软件组成。ATS-2000V的一个通道 作为激光器的电流源同时测量激光器的电压V。LD的激射出光耦合入积分球，由积分球探测器转化成光电流进入 ATS-2000V高精度电压源的另一个通道，用ATS-2000V测得的光电流乘以积分球探测器功率电流转换系数就得到了激光器的出光功率。B2900A由USB端口与PIV测量软件连接，完成测量控制和数据采集。

集成PIV系统的可扩充性也是其在半导体激光器研发领域应用中的突出的优点。集成PIV系统的硬件部分，包括ATS-2000V精密测量单元，测量平台，由GPIB或USB等端口与计算机连接。因此，集成PIV系统硬件部分可以配合用户通过 National Instrument 等软件平台编写的测试软件程序，完成用户需要的，更为复杂的测量任务。

在半导体激光器的生产和研发过程中，要对半导体激光器芯片进行大量的PIV测试。相比传统的分立复杂的PIV测试系统，ATS-2000V精密测量单元集成的PIV测试系统具有系统结构简单，操作方便，精度高，可靠性强，测量迅速等优势，大大降低了激光器芯片PIV性能测量的操作成本，时间成本，同时增加了PIV测量的灵活性。ATS-2000V高精度电压源将会在半导体激光器生产和科研等领域得到广泛的应用。

如需了解安泰高精度电压源ATS-2000V更多产品应用及相关知识欢迎访问安泰测试网。