动态光散射（DLS）和电泳光散射（ELS）是纳米材料表征的常用手段。DLS通过分析颗粒布朗运动获得水力学尺寸及其分布，ELS则通过测量电泳迁移率计算Zeta电位，反映表面电荷状态。两项技术联用，可在短时间内提供纳米颗粒的尺寸、分布、表面电荷等核心参数。
以发表于 Biosensors and Bioelectronics 的一篇论文为例，该研究聚焦于甲肝病毒（HAV）的快速检测——传统PCR和ELISA方法虽灵敏可靠，但依赖专业实验室和操作人员，难以满足现场筛查需求。分子印迹聚合物作为人工合成受体，兼具成本低、稳定性高、可批量制备等优势。作者探索以HAV衣壳蛋白表面的短肽片段（表位）为模板，制备温敏印迹纳米凝胶并与QCM传感器结合，实现免标记病毒检测。研究选取了两个序列不同的表位（Epitope-2和Epitope-3）分别制备纳米凝胶，系统比较其物理化学性质和识别性能——这便引入了对DLS和ELS的核心需求。
一、DLS揭示尺寸差异及其对结合行为的影响
DLS提供的尺寸数据不仅是常规的物理参数，更是理解纳米材料结合热力学和动力学行为的关键线索。为确认纳米凝胶的合成状态并比较两种配方的物理差异，研究者在38°C（即后续病毒检测的工作温度）下对两种纳米凝胶进行了DLS表征。
Fig1. （A）Epitope-2和（B）Epitope-3印迹纳米凝胶的流体动力学粒径分布。
结果如Fig. 1所示，Epitope-2印迹纳米凝胶的水力学直径为 52.8 ± 0.5 nm，而Epitope-3印迹纳米凝胶为 101.4 ± 1.6 nm。两组数据的标准差均很小，表明固相合成法制备的纳米凝胶尺寸分布较窄、均一性良好。两种尺寸的差异可追溯至单体配方的不同：Epitope-2体系额外添加了N-苯基丙烯酰胺（PAA，5 mol%），同时将NIPAM比例降至80 mol%，改变了交联密度和链段柔性，使塌缩态粒径明显小于未添加PAA的Epitope-3体系（85 mol% NIPAM）。更有意思的是，这一尺寸差异直接关联到后续荧光结合实验中的不同表现。在等质量浓度下，粒径更大的Epitope-3纳米凝胶颗粒数密度更低，单位体积内可提供的印迹空腔总量较少，因此当质量浓度超过100 μg/mL时表位肽的结合便趋于饱和；而粒径较小的Epitope-2体系因颗粒数密度更高，在相同质量浓度范围内仍呈线性上升。
二、ELS测定Zeta电位：验证表面化学一致性
在确认尺寸差异后，研究者进一步利用ELS评估两种纳米凝胶的表面电荷状态，以判断配方中单体比例的变化是否影响了表面化学性质。测量在38°C下进行，结果显示Epitope-2 MIP-NGs的Zeta电位为 14.8 ± 1.4 mV，Epitope-3 MIP-NGs为 13.1 ± 2.8 mV（Fig. 2），两者几乎一致。这一结果与配方设计完全吻合——两种纳米凝胶均含有5 mol%的功能单体AB（带正电荷基团），ELS数据验证了表面化学环境的可比较性。Fig2. (A) Epitope-2 MIP-NGs和Epitope-3 MIP-NGs在38°C、1 mM NaCl溶液中的Zeta电位测量结果(n=3)。
这一数据的价值在于：它排除了表面电荷差异作为结合亲和力不同之干扰因素的可能性。后续SPR测试中，Epitope-3体系（KD = 5.07×10⁻¹³ M）的亲和力远优于Epitope-2体系（KD = 2.49×10⁻¹¹ M），这一差异可以更可靠地归因于表位结构本身和印迹空腔质量的差别，而非表面电荷的干扰。此外，正Zeta电位也提示纳米凝胶可通过静电吸引增强与目标病毒的结合，为理解识别机制提供了佐证。
三、DLS与ELS贯穿材料性能评估与批间质控
DLS和ELS提供的基础物理参数，为理解该材料在传感检测中的多项性能优势提供了关键支撑，同时也成为批间质量监控的核心工具。
- 高亲和力与特异性识别的物理解释。 Epitope-3印迹纳米凝胶在SPR测试中KD值达 5.07×10⁻¹³ M，对HAV的响应信号分别是对BSA、EAV和HSV的 3.4倍、3.7倍和4.3倍。DLS显示的均一尺寸分布保证了纳米凝胶在传感器表面的均匀排布，ELS确认的正电荷表面则有助于通过静电吸引增强对目标病毒的捕获效率——两者共同为高亲和力识别提供了物理化学基础。
- 温敏再生行为的尺寸依赖。 PNIPAM骨架赋予纳米凝胶温敏“开关”特性。DLS在该材料体系中的关键作用在于：只有在38°C（塌缩态）下测得的尺寸，才能真正代表纳米凝胶在实际工作条件下的有效尺寸和空腔暴露状态。研究者正是基于DLS在38°C下确认的塌缩态尺寸，才得以合理解释后续4°C溶胀释放、38°C重新捕获的可逆再生行为。电沉积传感器经冷缓冲液再生后可恢复约76%的初始响应，这一再生效率与纳米凝胶在两种温度下明确的尺寸变化密切相关。
- 复杂基质中保持性能的结构基础。在1%人血清中，传感器回收率为80.62%~107.85%，检测限与缓冲液中基本持平（电沉积平台：缓冲液1.05 pM，血清1.26 pM）。DLS和ELS在此的意义在于：两者在合成后即确认了纳米凝胶的尺寸均一性和表面电荷稳定性，这两项指标正是材料在复杂生物基质中抵抗非特异性蛋白吸附、保持印迹空腔识别功能的结构前提。
- 批间质控的核心工具。在纳米材料的实际应用中，批次间一致性是决定材料能否从实验室走向实际应用的关键指标。研究者对四个独立合成批次进行了平行表征（Fig.3），DLS测得的水力学尺寸、ELS测得的Zeta电位以及纳米凝胶产率在四个批次间均保持高度一致。这一数据不仅证明了固相合成法的良好可控性，更展示了DLS和ELS作为质控工具的实际价值——通过尺寸和表面电荷两个最核心的物性指标，快速、非破坏性地判断每批产品是否合格。
Fig3.基于流体动力学尺寸、Zeta电位和产率评估MIP-NG的批次间可重复性
此外，QCM集成后无需标记或信号放大，单个浓度点结合时间15分钟，操作流程显著简化。而DLS和ELS作为前期的表征与质控工具，确保了每一批纳米凝胶在投入QCM测试前均达到一致的物理化学标准，从而保障了最终检测结果的可靠性。
四、技术特点与应用优势
本研究所采用的DLS和ELS测量方法，体现了以下在实践中值得关注的特点：
- 原位状态测量：直接在38°C的工作温度下测定，获得的是纳米凝胶在实际应用构象下的尺寸，使表征数据与使用性能直接对应。
- 样品消耗极少：仅需1 mL洗脱液即可完成完整测量，对于珍贵样品尤为友好。
- 快速获取多参数：DLS和ELS可在同一仪器上连续完成，单次测量仅数分钟，大幅提高表征效率。
- 数据统计可靠：研究中采用6次（DLS）和3次（ELS）重复测量，保证了数据的统计可靠性。
- 批间质控的有效工具：通过尺寸和Zeta电位的批间比对，可快速判断合成重现性，为质量监控提供了客观量化指标。
五、结语
在Sehit等人的研究中，DLS和ELS所提供的粒径、分布和Zeta电位信息，不仅验证了纳米凝胶的成功合成，还揭示了不同配方体系的物理差异及其对结合性能的影响，同时证明了合成路径的可靠重现性。这些数据贯穿于材料筛选、性能解读和质控评估的全过程，展现出DLS与ELS在智能纳米材料研发中的实际应用价值。对于从事纳米载体、分子印迹材料或生物传感界面研究的科研人员而言，合理运用DLS与ELS进行系统表征，有助于建立材料物性与功能之间的关联，从而为理性设计和工艺优化提供可靠依据。贝拓科学DLS100纳米粒度及ZETA电位分析仪同样基于动态光散射与电泳光散射原理，粒度测量范围0.7 nm–10 μm，ZETA电位范围-500 mV~+500 mV，温控精度0.1℃，符合ISO 22412、GB/T 29022等多项标准，可为纳米凝胶、脂质体、蛋白质等体系的粒径与Zeta电位测定提供可靠解决方案。Sehit, E., Marquant, R., Haupt, K., & Altintas, Z. (2026). Epitope-imprinted nanogels for high-performance mass-based detection of pathogenic viruses. *Biosensors and Bioelectronics*, *312*, 118966.
