在过去的十年中，纳米技术在制药领域的应用呈现快速增长。纳米药物递送系统，如脂质体、聚合物胶束、纳米晶、脂肪乳和病毒样颗粒等，因其能够提高药物溶解度、靶向性、生物利用度并降低毒副作用而备受青睐。然而，这些复杂制剂的粒径、粒度分布和表面电荷（Zeta电位）是决定其体内行为、药代动力学、药效乃至安全性的关键质量属性（Critical Quality Attributes, CQAs）。
例如，对于静脉注射的乳剂，异常增大的脂肪滴可能导致血管栓塞，构成严重的临床风险。因此，对亚微米至纳米级别的颗粒进行精确、可靠的表征，成为药品质量控制不可或缺的一环。在2025年版《中国药典》颁布之前，药典通则0982《粒度和粒度分布测定法》主要收载的是激光衍射法，该方法对于微米级颗粒的测量非常成熟，但对于亚微米及纳米颗粒的解析能力有限。
为了填补这一空白，并与美国药典（USP）、欧洲药典（EP）等国际主流药典协调一致，国家药典委员会在2025年版《中国药典》的编制过程中，决定增订动态光散射法（DLS）。这一举措的背后，是基于对丙泊酚等乳状注射液、脂质体/脂质纳米颗粒等复杂注射制剂等品种进行有效质量控制的迫切需求。经过2023年12月的草案公示和后续的意见征集与修订，这项技术最终被正式纳入了2025年版《中国药典》第四部通则0982中，为我国纳米药物和复杂注射剂的监管科学体系奠定了坚实的基础。
Zeta电位作为表征颗粒表面电荷的物理量，是预测纳米乳、脂质体、蛋白质溶液等分散体系稳定性的关键指标，直接影响制剂的长期稳定性。虽然2025版药典0982通则未直接收载电泳光散射法(ELS)作为独立方法，但通过分散体系稳定性以及药用辅料理化性质的间接引用，Zeta电位检测是制剂稳定性评估的重要参数。电泳光散射法作为测定Zeta电位的常规手段，与动态光散射技术紧密结合，它通常被视为粒度表征的配套关键属性，采用纳米粒度和电位分析仪可实现一机双功能检测，在实际的药品研发和生产质控中已经广泛应用。
DLS的技术原理
动态光散射技术DLS，作为通则0982新增的“第三法”，其核心是为亚微米和纳米级别的颗粒提供一种快速、非侵入性的粒度表征手段。
DLS技术的增订背景与目的
增订DLS法的主要目的在于满足对小粒径颗粒体系，特别是1纳米至数百纳米范围内颗粒粒度的精确控制需求。传统激光衍射法在该尺寸范围内的灵敏度和分辨率不足，而DLS技术恰好弥补了这一短板。此举不仅是为了提升对现有品种（如脂肪乳、丙泊酚乳剂）的质量控制水平，更是为未来更多新型纳米制剂的研发和审评提供法定依据，确保了药品质量标准与技术的同步发展。
DLS技术基本原理
DLS技术它并非直接测量颗粒的物理尺寸，而是测量其在悬浮液中的布朗运动速率。其核心物理学基础是：
01 布朗运动（Brownian Motion）
悬浮在液体中的微小颗粒会受到周围溶剂分子的不规则碰撞，从而进行永不停息的、随机的无规则运动。颗粒越小，其布朗运动越剧烈；颗粒越大，则运动越缓慢。
02 斯托克斯-爱因斯坦方程（Stokes-Einstein Equation）
该方程将颗粒的布朗运动速率（通过扩散系数D来量化）与其流体动力学直径（Hydrodynamic Diameter, dH）关联起来：D = KBT / 3πηdH
03 光强波动与相关函数
当一束单色激光照射到样品池中的颗粒悬液时，运动中的颗粒会使散射光产生频移，导致检测器接收到的散射光强度随时间发生快速波动。通过 “数字相关器”的信号处理，计算散射光强度随时间变化的自相关函数（Autocorrelation Function）。小颗粒快速运动导致自相关信号快速衰减，相关曲线下降快；大颗粒缓慢运动则导致信号缓慢衰退，相关曲线下降慢。
04 粒径计算
通过对自相关函数的数学拟合（如Cumulants累积量分析或CONTIN算法），可以得到颗粒群的平均扩散系数，进而利用斯托克斯-爱因斯坦方程计算出平均流体动力学粒径（Z-Average size）和多分散性指数（Polydispersity Index, PDI）。通过更复杂的算法，还可以解算出粒度分布图。
05 流体动力学粒径
需要特别注意，它并非颗粒的真实物理直径，而是指一个与待测颗粒具有相同扩散系数的理想硬质球体的等效直径。它包含了颗粒核以及其表面附着（或吸附）的溶剂层和任何稳定剂分子层。
ELS的技术原理
电泳光散射技术ELS，作为测定Zeta电位的最常用方法，将电泳与动态光散射系统相结合。
01 Zeta电位定义
颗粒分散在液体中时，其表面会因解离、离子吸附等原因带上电荷，形成一个带电表面。该表面会吸引周围介质中的反离子，形成一个紧密吸附的斯特恩层（Stern Layer）和一个扩散的双电层（Diffuse Layer）。在扩散层中，存在一个“滑动面（Slipping Plane）”，当颗粒在电场中移动时，此面内外的离子会随颗粒一起移动。Zeta电位（ζ电位）即是这个滑动面上的电势。它的大小反映了颗粒间静电排斥力的大小，绝对值高（高于30 mV），体系趋向稳定，绝对值越低（低于30mV），颗粒容易聚集沉降。
02 电泳
在样品池两端施加一个电场，带电颗粒会在电场力作用下向着与其电性相反的电极移动，这个定向移动的速度称为电泳迁移率（Electrophoretic Mobility, Ue）。
03 激光多普勒测速
一束激光照射到运动的颗粒上，此时颗粒的电泳是定向运动，它会导致散射光产生一个明确的多普勒频移（Doppler Shift）。频移的大小与颗粒的电泳速度成正比。
04 相位分析光散射
现代高级仪器多采用相位分析光散射（Phase Analysis Light Scattering, PALS）技术。该技术通过检测散射光与参考光之间的相位变化来计算多普勒频移，其灵敏度比传统频移分析高出几个数量级，能够测量在低电场下、高盐浓度中或非极性溶剂中非常缓慢的电泳迁移。
05 Zeta电位计算
通过测量电泳迁移率μe，可以利用Henry方程计算Zeta电位：Ue = 2εζf(κa) / 3η
仪器要求
2025版药典并未指定仪器品牌或型号，但通过上述技术原理分析和检测品种对仪器性能的要求，一个典型的DLS仪器系统需满足以下要求：
01 激光光源
需要稳定、长寿命的激光器，光源的稳定性和相干性直接影响信号质量。例如，波长为633 nm（红色）的He-Ne气体激光器，功率在几毫瓦到十毫瓦之间，适合全品类药物分析，尤其是热敏性的生物类样品如蛋白、疫苗等。
02 样品池与温控系统
样品池需由光学纯净的材料制成，以减少杂散光。更重要的是，仪器必须配备精确的温度控制系统（如帕尔贴温控），控温精度通常要求达到±0.1℃或更高。因为温度（T）和粘度（η）是斯托克斯-爱因斯坦方程的关键参数，微小的温度波动都会导致计算结果的偏差。
03 检测器与散射角
需采用高灵敏度的雪崩光电二极管（APD）作为检测器，以探测微弱的散射光信号。检测角度的选择对测量结果有影响，常见的配置包括90°（直角散射）和173°（后向散射）。后向散射技术因可以选择检测样品池壁附近的散射光，能有效减少多重散射效应，对于高浓度样品的测量具有优势，但选择仪器时需留意是否具备可移动检测位点的功能以满足不同样品浓度的检测，如欧美克仪器使用的NIBS技术，可以根据样品浓度智能的、连续的调整检测位点，能适应更广泛的样品浓度，从极稀的蛋白样品到高浓度的乳液都能轻松应对。药典已收录品种通常会明确所使用的测量角度，实际应用中可能会要求仪器具备在不同角度下测量的能力，以便更好的分析复杂的生物类样品的粒度组分信息。
04 相关器
具备足够宽的动态范围和足够快的采样速度，以捕捉从几纳米到几微米颗粒的运动信息，并能够区分它们的散射光波动。
05 软件系统
软件不仅要能执行复杂的算法（Cumulants, CONTIN等），还应具备数据完整性功能，符合GMP环境要求，例如满足FDA 21 CFR Part 11法规，具备权限管理、电子签名和不可篡改的审计追踪功能。
ELS测定Zeta电位的仪器通常与DLS集成在同一台设备上，只需增加电泳所需组件及拍频参考光路。
01 电泳池
包含一对电极（贵金属材料），用于施加电场。样品池的设计至关重要，需能有效散热并减少电极极化和电渗流（由池壁带电荷引起的液体流动）的影响。典型的如欧美克仪器采用的可数百次重复使用的易清洗折叠毛细管样品池，成本经济，亦可替换使用避免交叉污染，使用和维护简单方便。
02 电场控制
能施加精确、稳定的交变电场和直流电场。传统方式施加恒定电压，若遇上高电导率样品(如生物类)，高电导率会导致电流过大，产生焦耳热效应，引起样品对流，干扰电泳迁移率的测量。在高盐环境下电极容易极化，电场不稳定导致测量误差增大。欧美克引入马尔文独家的恒流模式技术，电泳过程设定恒定电流而非恒定电压，系统会根据样品的实时电导率自动调节施加的电压，以维持设定的电流值。恒流模式结合特殊的折叠毛细管池设计，确保测量电场环境的稳定性，可以显著降低电极极化和热效应对测试结果的影响，提升了数据的重复性和准确性。
此外，毛细管电渗对电泳迁移率测量的影响显著。欧美克引入了马尔文独家的M3-PALS技术，它结合了高频快场与低频慢场切换技术与多周期测量策略，即具有更高的灵敏度，也使得结果不受电渗效应的影响，从而具备准确测试离散电位分布的出众性能。
03 电导率测量
仪器应能同时或独立测量样品的电导率，因为电导率（反映离子强度）是影响Zeta电位的重要参数。如欧美克的仪器会根据测得的电导率实施精确的电场控制。
将动态光散射DLS纳入药典通则的目的，是在具体药品的各论中加以应用。粒度和zeta电位在实际研究工作和生产质量检测中主要有以下应用领域。
脂肪乳注射液与丙泊酚乳状注射液
这是DLS技术在药典中收录应用的最典型、最直接的范例。
粒度控制
这类静脉注射乳剂的粒径是其安全性的最关键指标。脂肪乳滴的平均粒径通常要求在500 nm以下，且必须严格控制大颗粒（如>5μm）的数量。传统光阻法用于检测大颗粒数量。DLS法用于表征主体颗粒群（通常在100-400 nm范围）的平均粒径（Z-Average）和分布宽度（PDI）。通过监测Z-Average和PDI在药品有效期内的变化，可以评估乳剂的物理稳定性，防止出现脂肪滴的聚集和长大。
Zeta电位（ELS）
药典虽然没有明确规定Zeta电位值的限度，但是脂肪乳滴表面通常带有负电荷（由磷脂等乳化剂提供），形成静电排斥，防止乳滴聚并，Zeta电位是这种排斥力的直接量度，可用以评估产品在储存和运输过程中的稳定性。电解质的加入会屏蔽表面电荷，常导致Zeta电位绝对值降低，此时Zeta电位测量对于评估配方与不同输液的相容性也非常重要。
脂质体、纳米粒等新型纳米药物递送系统
对于脂质体、聚合物胶束、蛋白纳米粒(蛋白质类、抗体类)等复杂的纳米生物制剂，DLS和ELS的应用更为深入。
粒度与均一性直接影响纳米药物的性能
体内循环时间：过小的颗粒可能被肾脏快速清除，过大的颗粒则容易被单核-巨噬细胞系统（MPS）捕获。
靶向效率：通过增强渗透和滞留效应（EPR效应）实现肿瘤靶向的纳米粒，其粒径通常需要控制在特定范围（如50-200 nm）。
药物释放：粒径影响药物的包封率和释放速率。
在疫苗类生物制品的检测中，病毒颗粒、抗原颗粒的粒径分布是关键的质量指标，粒径直接影响免疫原性和安全性。在mRNA疫苗研发中，DLS分析脂质纳米颗粒(LNP)的粒径均一性，直接影响包封率与体内递送效率。要求LNP的粒径均一性（Rh≤100 nm），确保疫苗的临床效果。
在病毒载体表征，针对腺相关病毒(AAV)、慢病毒等基因治疗载体，DLS可测定病毒滴度、空实壳比例与粒度的关联性，评估纯化工艺效果，确保基因药物的有效性。
免疫原性和安全性：在单克隆抗体药物的质量控制中，需要检测抗体聚集体的形成。抗体聚集体的存在可能影响药物的疗效和安全性，需要严格控制。通过DLS监测不同pH值、离子强度、温度条件下的粒径变化，早期发现聚集风险，辅助处方筛选与工艺优化。其高灵敏度检测可反映微小的构象或多聚体的变化，对保证生物大分子药物的批次一致性至关重要。
DLS技术测定的粒径Z-Average和PDI是控制这些性能的常规放行检测项目。
表面电荷与稳定性
zeta 电位是评价纳米药物稳定性的核心指标之一，不同类型的纳米药物对 zeta 电位有不同的要求：制剂静电稳定体系一般要求 |ζ|≥30mV，例如阳离子脂质体的 zeta 电位通常为 + 35mV；制剂空间稳定体系则一般要求 |ζ|≤10mV 且 PEG 密度≥5%，例如 PLGA-PEG 纳米粒的 zeta 电位为 + 8mV。这种差异化的要求反映了不同稳定机制对表面电荷的不同需求。
胶体药物，特别是乳剂和混悬剂，其稳定性很大程度上取决于颗粒间的静电相互作用。zeta电位可用于处方优化、稳定性监测、工艺验证等。例如通过测定不同处方条件下的 zeta 电位，可以筛选出最佳的表面活性剂种类和浓度，优化药物的分散体系。在药物的加速试验和长期稳定性试验中，通过定期测定 zeta 电位，可以及时发现药物体系的稳定性变化。
zeta电位不仅关系到制剂的物理稳定性，还影响其它特性：
生物相容性：表面电荷影响蛋白冠的形成，进而影响细胞摄取和免疫原性。例如，聚乙二醇（PEG）修饰可以使zeta电位趋近于零，形成“隐形”效果，延长体内循环。
细胞相互作用：带正电的纳米粒更容易与带负电的细胞膜相互作用，有利于细胞摄取，但这也可能带来更高的细胞毒性。
因此，zeta电位是评价纳米制剂稳定性、安全性和功能性的重要参数。ELS技术可以准确测定zeta电位并且和DLS技术实现同步测量。
原料药与辅料的质量控制
DLS还可用于测定某些难溶性原料药（如制成纳米晶）或功能性辅料（如纳米级二氧化硅）的粒度分布，确保其功能性（如溶解速率）和工艺性能的一致性。