纳米技术，天使还是魔鬼？

2021-08-23 09:18:39, 扬光珀金埃尔默企业管理（上海）有限公司

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人类的生活已经不知不觉地步入“纳米时代”，如电器、涂料、化妆品、生物材料、医疗器械、药物等。化妆品是纳米技术运用最多的商品领域之一，比如唇膏的珠光效果便是纳米颗粒的功劳。还有因为浸泡了某种纳米材料溶液而不会起褶的裤子，少量液体滴到上面会形成水珠滑落，不仅抗皱而且防污。

纳米材料被誉为“21世纪最重要的战略性高技术材料之一”。随着应用领域的扩大和增强，近年来，纳米材料的毒性与安全性也受到广泛关注。

由兰卡斯特大学的Barbara Maher教授和蒙大拿大学和墨西哥瓦莱大学的Lilian Calderón-Garcidueñas教授领导的一项新研究发现，有毒金属空气污染纳米颗粒正在进入生活在空气污染城市的居民心脏细胞中，对线粒体组织造成损害。该研究小组在一名26岁以及一名年仅3岁幼儿的受损心脏细胞中发现了富铁纳米颗粒和其他污染源金属(例如钛)。摘自medicalxpress.com（了解更多信息点击文末“阅读原文”。）

纳米材料，这种应用前景潜力无穷的黑科技材料，究竟对人体有没有危害呢？如果不能明确纳米产品中存在的真实危害，纳米在公众心目中的负面形象就会被无限放大。

对微小而不被肉眼所见的纳米颗粒，安全性能测试是件高难度的事。显微镜管不了它，传统的毒理学试验和化学物危险度评价的方法不完全适合它。因此亟需开发新的表征手段，包括纳米颗粒的寿命、传输机理、毒理特性和与污染物间的相互作用等。

PerkinElmer综合分析方案

助力纳米材料产业与环境健康持续发展

单颗粒ICP-MS分析的行业领导者

最完整的联用方案组合突破颗粒物研究挑战

行业内最灵活的UV/Vis/NIR

快速准确的纳米颗粒表征

利用NexION 2000 ICP-MS的高灵敏度

精确测定10nm Au纳米颗粒的粒径和数量

Chady Stephan

纳米材料在许多消费产品领域的快速发展和应用要求我们必须快速和准确地对不同粒径和成分的纳米颗粒（NP）进行表征。有多种技术可用来表征由金属组成的和含有金属成分的纳米颗粒，但均受技术所限无法大规模应用。相比于这些技术，单颗粒ICP-MS技术（SP-ICP-MS）具有明显的优势和更广的应用范围，已有大量资料证明它可以快速对金属纳米颗粒和/或纳米材料的组成和数量进行表征。

为了检测到尺寸小于20nm的纳米颗粒，SP-ICP-MS方法必须具备高灵敏度、快速数据采集速率（<75us驻留时间）和低本底等特点。另外，具有自动阈值检测和实时本底扣除功能的数据处理软件也是至关重要的。

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10、30和60 nm Au 纳米颗粒混合物的粒径分布柱状图：通过求每个峰值的积分面积测定的平均粒径列于柱状图中

搭载了独特射频发生器和离子透镜技术的PerkinElmer NexION 2000 ICP-MS配合Synigistix纳米应用软件模块可以准确地测量单一粒径或混合粒径颗粒样品粒径小于和等于10nm的纳米颗粒并对其进行表征。分析不同粒径纳米颗粒混合物时，每一种粒径分布均清晰可见并可单独求积分，无需反复多次分析样品即可获得每个成分的信息。

应用案例：

《利用NexION2000ICP-MS的高灵敏度精确测定10nmAu纳米颗粒的粒径和数量》

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纳米粒子的迁移与分布研究

SP-ICPMS对西红柿吸收金纳米颗粒的表征

Yongbo Dan, Weilan Zhang, Xingmao Ma,

Honglan Shi, Chady Stephan

要研究纳米粒子（ENPs）对环境的影响，就必须探索纳米粒子（ENPs）如何通过在水和土壤中的迁徙而被植物吸收的。如果纳米粒子ENPs最终为食品作物所吸收，那么人类就直接面临ENPs释放造成的影响。

研究团队研究的是如何准确测定植物吸收的单颗粒ENPs，在具体实验过程中，样品制备成该研究的最大的挑战。就我们所知，目前的样品制备技术局限性在于，一旦纳米颗粒ENPs进入植物组织它的浓度及特性就不受控制，因为它们是主要依靠酸来溶解的。该技术的缺陷可以通过甄选合适的提取方法并结合单颗粒ICPMS（SP-ICP-MS）技术来避免，SP-ICP-MS可最大程度保留颗粒尺寸信息，并在短时间内分析大量样品。同时获得粒度、浓度和粒度分布等信息。

酶处理过的50 nm金纳米颗粒的粒径分布直方图

这项研究结果表明西红柿可以吸收NPs，SP-ICP-MS能够准确检测纳米颗粒的分布和大小。酶消解处理可以分解植物组织而不溶解Au纳米颗粒，从而使SP-ICP-MS得以分析最终结果。结合酶消化和SP-ICP-MS，允许对部分或者整个植物芽进行分析，使植物吸收NPs分析变得快速、轻松。

应用案例：

《SP-ICPMS对西红柿吸收金纳米颗粒的表征》

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纳米颗粒和污染物的相互作用研究

热分析和色谱质谱联用技术在表征纳米粒子

和有机污染物相互作用中的应用

E.Sahle-Demessie Amy Zhao

功能化修饰钠米粒子（ENP）对环境和人类健康的作用很大程度上依赖于它们极高的比表面积和特殊的表面特性。

许多悬浮在天然水中的纳米粒子都会与污染物或者蛋白质材料发生相互作用。而ENP的物理化学特性大大地影响着它的独特性和表现性，包括较高的比表面积、较高的界面能和较高的表面电荷密度比。

毒性有机化合物（HOC）的相分布和分配比可显著影响水生系统和水生微生物系统中污染物的寿命和生物利用率。许多有机和无机污染物都与HOC在颗粒中的相分配有关。这种分配与HOC溶解性的对数和颗粒浓度的对数呈反比。纳米粒子中水的分配对其动态分配有很大影响，因此，了解持久性有机污染物，例如多环芳烃，多氯联苯的的寿命，传输和病理学特征是相当重要的。水生环境中有机污染物的寿命很大程度上取决于它们在纳米粒子和胶体中的分配行为。

TGA-GC-MS是一种研究纳米粒子对多环芳烃吸附和分配影响的高效分析手段。