Trong nghiên cứu công nghệ nano và khoa học vật liệu, phân bố kích thước hạt là một tham số rất quan trọng, ảnh hưởng trực tiếp đến tính chất và ứng dụng của vật liệu nano. Có nhiều cách để đo phân phối kích thước hạt, trong đó hai chỉ số thường được sử dụng là chỉ số đa phân tán (PDI) và chiều rộng phân phối kích thước hạt (SPAN). Vậy, sự khác biệt giữa chúng là gì?
Chỉ số đa phân tán (PDI) là một trong những thông số quan trọng để mô tả mức độ đồng nhất của phân phối hạt, đó là phân phối kích thước hạt thực tế.Đo độ lệch giữa hệ thống phân tán đơn lý tưởng (tức là tất cả các hạt có cùng kích thước)Các giá trị số của PDI thường được đo bằng tán xạ ánh sáng động (DLS), phản ánh chiều rộng và tính đồng nhất của phân bố kích thước hạt.
PDI được tính theo công thức sau:

Trong đó σ là độ lệch chuẩn của hạt và ZD đại diện cho kích thước hạt trung bình có trọng số cường độ ánh sáng. Giá trị của PDI thường nằm trong khoảng từ 0 đến 1:
PDI=0: biểu thịPhân tán đơn, tức là kích thước của tất cả các hạtCũng vậy.
PDI<0.1: Hệ thống phân tán có tính đồng đều cao hơn.
PDI>0,5: cho thấy sự phân bố rộng hơn của kích thước hạt trong hệ thống, với mức độ đa phân tán lớn.
Chiều rộng phân phối kích thước hạt (SPAN)
Chiều rộng phân phối kích thước hạt (SPAN) là một chỉ số khác để mô tả chiều rộng phân phối hạt.Span thườngHệ thống hạt được sử dụng để mô tả sự phân bố không đối xứng, đặc biệt là khi sự phân bố đường kính hạt có độ lệch lớn。
SPAN được tính như sau:

Trong đó, d10, d50 và d90 lần lượt đại diện cho các giá trị kích thước hạt khi phân phối tích lũy kích thước hạt đạt 10%, 50% và 90%. Giá trị SPAN lớn hơn cho thấy sự phân bố kích thước hạt rộng hơn.
Sự khác biệt giữa PDI và SPAN
1. Phương pháp tính toán khác nhau:PDI thông qua kích thước hạtĐộ lệch chuẩn và đường kính trung bìnhTrong khi SPAN được tính bằng giá trị kích thước hạt của các phần trăm khác nhau trong phân phối tích lũy.2, phạm vi áp dụng khác nhau:PDI được tính bằng độ lệch chuẩn và đường kính trung bình của kích thước hạt,Giả sử rằng sự phân bố kích thước hạt là đối xứng, nghĩa là hầu hết các hạt có kích thước tập trung gần mức trung bình.Chỉ có một số ít hạt lệch khỏi giá trị trung bình này. Do đó, đối với các hệ thống có kích thước hạt tương đối đối xứng, PDI có thể phản ánh hiệu quả tính đồng nhất của phân phối hạt. Ví dụ, trong một số quá trình tổng hợp đồng nhất cao, sự phân bố kích thước hạt có thể gầnPhân phối chuẩnLúc này việc sử dụng PDI để đánh giá tính đồng nhất của các hạt là rất thích hợp. Ngược lại, sự phân bố đa phân tán hoặc kích thước của các hạt không phù hợp với phân phối bình thường và việc sử dụng PDI là không phù hợp.SPAN được tính bằng các giá trị kích thước hạt của các phần trăm khác nhau, tập trung nhiều hơn vào ảnh hưởng của chiều rộng và cực trị của phân phối kích thước hạt. Điều này làm choSpan được mô tảPhân phối bất đối xứngHệ thống hạt trực quan và hiệu quả hơn.Trường hợp phân phối bất đối xứng là rất phổ biến trong các ứng dụng thực tế, chẳng hạn như trong một số quá trình tổng hợp phức tạp hoặc các mẫu sinh học (như exosome, liposome và các hạt virus khác nhau, v.v.) có thể tạo ra một số hạt đồng nhất vải lớn và nhỏ, làm lệch đáng kể so với trung bình, làm cho sự phân phối của toàn bộ hệ thống có độ lệch đáng kể. Trong trường hợp này, SPAN có thể phản ánh tốt hơn sự bất đối xứng và chiều rộng của phân phối này.3, Trong nhóm thuốcTương đương sinh học* Ý nghĩa khác nhau trong đánh giá (PBE):Trong đánh giá phân bố kích thước hạt nano, phân tích PBE thông thường dựa trên D10, D50, D90 và SPANTrong đó D50 và SPAN là các tham số BE chính và D10 và D90 là các tham số hỗ trợ; Hiện tại, Z-average và PDI chỉ được sử dụng thay thế cho D50 và Span khi một số sản phẩm, chẳng hạn như thiết bị DLS, không thể cung cấp SPAN; Sự khác biệt T/R (thuốc thử so với thuốc tham gia) được khuếch đại bởi PDI so với SPAN; So với SPAN, việc sử dụng PDI có thể khó khăn hơn để vượt qua đánh giá PBE.
4. Phạm vi giá trị và tiêu chuẩn khác nhau:
PDI có các giá trị từ 0 đến 1 và được sử dụng chủ yếu để đánh giá tính đồng nhất của phân phối hạt. Trong khi SPAN không có phạm vi cố định, tập trung nhiều hơn vào chiều rộng của phân phối hạt.

Đối với nghiên cứu khoa học và các ứng dụng công nghiệp, việc lựa chọn các chỉ số phù hợp để mô tả đặc điểm của chúng góp phần hiểu rõ hơn và kiểm soát các đặc tính và hành vi của các hạt nano. Nhìn chung, cả PDI và SPAN đều là các chỉ số quan trọng để đánh giá sự phân bố kích thước hạt của các hạt nano và chúng có lợi thế và khả năng ứng dụng riêng cho các tình huống ứng dụng khác nhau.
Đối với góc độ sử dụng PBE đánh giá khoa học trong phát triển thuốc hiện tại, PDI không phải là thông số thích hợp và không phải là lựa chọn phù hợp để thay thế SPAN.PDI có thể chỉ được sử dụng rộng rãi cùng với công nghệ DLS để đánh giá các hạt thuốc, nhưng được sử dụng để phân phối thuốc tiết niệu,Hạt nano lipidCác mẫu hạt sinh học như hạt virus thường đa phân tán, DLS và các mẫu khác dựa trên hạtPhong trào BrownPhương pháp biểu hiện nghiêm túc mà nói cũng không thích hợp. Do đó, Trung tâm Đánh giá Dược phẩm của Cơ quan Quản lý Dược phẩm Quốc gia (NMPA) cũng khuyến nghị rằng ngoài kích thước hạt trung bình, tích lũy phân bố tích lũy hạt D10, D50, D90, SPAN và tổng số hạt và dữ liệu nghiên cứu khác. Vì nguyên tắc của phương pháp DLS được đo bằng kích thước hạt trung bình (Z-average) và không thể đưa ra các thông số phân phối tích lũy hạt D10, D50, D90, nên nên nghiên cứu sâu về các hạt nano bằng nhiều phương pháp phát hiện khác nhau.[1]。
Thông qua phần giới thiệu của bài viết này, hy vọng các bạn đã có nhận thức rõ ràng hơn về PDI và SPAN, có thể lựa chọn và sử dụng các chỉ số này chính xác hơn trong các nghiên cứu và ứng dụng sau này.
*Tương đương sinh học (bioequivalency, BE) đề cập đến sự khác biệt thống kê về mức độ và tốc độ hấp thụ thuốc của các tác nhân thử nghiệm và các tác nhân tiêu chuẩn kiểm soát trong các điều kiện thử nghiệm tương tự. Khi sự khác biệt về tốc độ hấp thụ không có ý nghĩa lâm sàng, một số chế phẩm dược phẩm có cùng mức độ hấp thụ và tốc độ khác nhau cũng có thể được coi là tương đương sinh học.Cục Quản lý Thực phẩm và Dược phẩm Hoa Kỳ (FDA) cho biết:Thuốc gốcTương đương sinh học và generic có sẵn trong dữ liệu in vitro và đánh giá dữ liệu in vitro, trong khi phương pháp đánh giá dữ liệu in vitro phụ thuộc vào tương đương sinh học quần thể in vitro (PBE). Hiện tại, FDA đã ban hành một số chương trình hướng dẫn giải thích các phương pháp thống kê PBE và chỉ ra sự cần thiết của phân tích thống kê PBE in vitro trong các nguyên tắc hướng dẫn cho các loại thuốc cụ thể. Việc thực thi PBE đã được yêu cầu rõ ràng trong các dự luật liên quan do FDA đưa ra và việc sử dụng nó ngày càng được người khai báo coi trọng.[2]。
Dương Đan, Triệu Hân, Lý Tiểu Tĩnh, Lý Mẫn. Cân nhắc trong nghiên cứu chất lượng hạt nano lipid vắc-xin mRNA dự phòng và đánh giá dược phẩm kiểm soát chất lượng. Tạp chí Thuốc Trung Quốc Tập 32 Vấn đề 24 2023
[2] Pathak SM, Ruby PK, Aggarwal D. Thử nghiệm tương đương in vitro và in vivo của các công thức tiêm tĩnh mạch hạt nano.Ma túy Res (Stuttg). 2014; 64(4):169-176. Doi: 10.1055 / s-0033-1357204