Quantistar 单液滴进样器白皮书

2023-03-24 08:53:48, TOFWERK中国 TOFWERK中国-南京拓服工坊


Quantistar

单液滴进样器

Quantistar

电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)被广泛用于不同研究领域的单颗粒和单细胞的高灵敏检测。单颗粒(sp)-ICP-MS法的主要优点是高通量、高特异性,以及能够以优异的检测极限检测粒子质量和粒子数浓度(Partical Number Concentration, PNC)。TOFWERK的icpTOF提供可在复杂体系中(如空间尘埃、土壤和地表水[1-3])同时检测多元素的能力。

Quantistar

传统单颗粒测试的校准方法

Pace等人在2011年提出了一种sp-ICP-MS的校准方法[4],目前已被广泛用于包括单细胞在内的许多领域。这种方法溶解元素标准品来校准仪器。尽管传统方法应用广泛,但它需要参考颗粒来确定传输效率。而且必须使用基体匹配的样品和标准品才能准确校准,而且非常耗时。

Quantistar

微液滴校准方法

icpTOF Quantistar使用微液滴校准方法,简单且快速,并已经成功地应用于ICP-OES和ICP-MS的单颗粒物的分析中[5, 6]。Quantistar产生皮升级的液滴,在指定频率下,液滴与液滴之间的体积可重复性优于1%。单个液滴被喷射到与ICP-MS连接的传输通道上,并被氦气和氩气气流干燥,进一步传送到等离子体中,剩余溶剂在ICP内被汽化,形成一个干颗粒。然后这个干颗粒被雾化和电离,形成一个离子云,被检测为一个瞬时信号。每个液滴在其喷出后几毫秒内被高速光学相机拍摄并测量其尺寸。通过测量不同浓度的元素标准溶液,可以构建一个校准曲线。

Quantistar

外部和在线校准方法

在外部校准法中(图1),Quantistar用于校准和引入样品。

单颗粒或细胞悬浮液(样品)和元素标准溶液(校准物)先后以微液滴的形式被引入ICP。每个微液滴的体积在喷出几毫秒内即可被光学系统测量。液滴在He/Ar气流中通过传输通道进入ICP,随后在等离子体中被汽化、雾化和电离,并被检测为瞬时信号。对于校准液滴,每个液滴中每种元素的质量由液滴体积和其浓度计算得出,并构建校准曲线。单颗粒或细胞的信号强度使用相应的校准曲线转换为质量。粒子数浓度由引入的总样本量、计数和相应的稀释系数计算得出。

外部校准法较简单,应用广泛,适合简单基质的校准系统,不适用于基质效应较大的体系。

图1. 外部校准法

在在线校准中(图2),颗粒或细胞悬浮液(样品)由雾化器引入到ICP中,而标准溶液则以微液滴被喷射到等离子体矩管入口处的样品气溶胶中。光学系统在每个微液滴喷出后几毫秒内即可计算出其体积。单颗粒和微液滴在等离子体中被汽化、雾化和电离,并被检测为瞬态信号。根据示踪元素,校准微液滴的信号可以与样品单颗粒区分开来。每个微液滴的每个元素的质量是由液滴体积和其浓度计算出来的。通过向样品气溶胶中加入一系列浓度的校准液滴来构建标准曲线。由于样品液滴与标准溶液处于同样的基质,因此这种方法能够消除基质效应。在线微液滴校准法已经成功地应用于一系列不同基质中的单颗粒定量,包括饮料、磷酸盐缓冲溶液和废水处理厂的污水/废水等[3, 7, 8]。

图2. 在线校准方法

Quantistar

icpTOF Quantistar

icpTOF Quantistar是由TOFWERK与苏黎世联邦理工学院的D. Günther教授的研究小组和伯尔尼应用科学大学的K.H. Selbmann小组合作开发的,是第一个基于微液滴的样品导入/校准系统。

Quantistar

主要特点和优势

· 在指定频率下产生稳定的分散的单液滴

· 可控的样品导入,具有100%的传输效率

· 可测量每个校准溶液微液滴的体积,以确定其所含每种元素的绝对质量

· 检测多种不同元素,不受NPs参考材料可用性的限制

· 促进自动工作流程,支持两种校准方法

· 提供自动液体处理,包括漂洗、预处理和样品交换

· 可作为独立的系统使用,也可与不同的液体样品导入系统结合使用

Quantistar

应用案例

用icpTOF Quantistar对铂金颗粒进行测定

南卡罗来纳大学M.Baalousha的研究小组合成并表征了尺寸为70纳米的单分散柠檬酸铂封端的纳米粒子。使用三种不同且独立的实验方法,纳米颗粒(NPs)的中位尺寸分别为71纳米(AFM测量结果)、73纳米(TEM测量结果)和71纳米(DLS测量结果)[9]。图4种的NPs是由icpTOF Quantistar测定,颗粒被分散在超高纯水中,研究组选择外部校准方法进行分析。用Pt溶液获得的校准曲线见图3。从校准的质量中,确定了相应的尺寸和粒度分布见图4,中值尺寸为71±5纳米,这与其他仪器报告的结果一致。

图3 195Pt+校准曲线是使用1%硝酸中制备的浓度为1-100µg/kg的铂溶液获得的

图4. 用高斯函数拟合的铂粒子的尺寸分布,平均值为71±5纳米

Quantistar

结论

从ICP-OES的首次应用到该技术的持续发展,微液滴在纳米颗粒和生物细胞的定量分析方面显示出巨大的潜力。使用外部校准法和在线校准法都能在简单基质中得到准确定量纳米粒子,而在线校准能够更好适用于复杂基质。Quantistar与icpTOF相结合能够为环境科学、材料科学、生物学和毒理学等领域提供创新研究工具。

参考文献

[1] L.G. Jahn, G.D. Bland, L.W. Monroe, R.C. Sullivan, M.E. Meyer. Aerosol Science and Technology, 2021. https://doi.org/10.1080/02786826.2021.1874610

[2] M. Baalousha, J. Wang, M. Erfani, E. Goharian. Science of The Total Environment, 2021. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2021.148426

[3] K. Mehrabi, R. Kaegi, D. Günther, A. Gundlach-Graham. Environmental Science: Nano, 2021. https://doi.org/10.1039/D0EN01066A

[4] H.E. Pace, N.J. Rogers, C. Jarolimek, V.A. Coleman, C.P. Higgins, J.F. Ranville. Anal. Chem., 2011. https://doi.org/10.1021/ac201952t

[5] C.C. Garcia, A. Murtazin, S. Groh, V. Horvatic, K. Niemax. J. Anal. At. Spectrom., 2010. https://doi.org/10.1039/B921041E

[6] S. Gschwind, L. Flamigni, J. Koch, O. Borovinskaya, S. Groh, K. Niemax, D. Günther. J. Anal. At. Spectrom., 2011. DOIhttps://doi.org/10.1039/C0JA00249F

[7] L. Hendriks, B. Ramkorun-Schmidt, A. Gundlach-Graham, J. Koch, R.N. Grass, N. Jakubowski, D. Günther. J. Anal. At. Spectrom., 2019. https://doi.org/10.1039/C8JA00397A

[8] L. Hendriks, A. Gundlach-Graham, D. Günther. CHIMIA International Journal for Chemistry, 2018. https://doi.org/10.2533/chimia.2018.221

[9] M. Sikder, J. Wang, G.T. Chandler, D. Berti, M. Baalousha. Journal of Colloid and Interface Science, 2019. https://doi.org/10.1016/j.jcis.2019.01.036


  • 客服电话: 400-6699-117 转 1000
  • 京ICP备07018254号
  • 电信与信息服务业务经营许可证:京ICP证110310号
  • 京公网安备1101085018
  • 客服电话: 400-6699-117 转 1000
  • 京ICP备07018254号
  • 电信与信息服务业务经营许可证:京ICP证110310号
  • 京公网安备1101085018

Copyright ©2007-2024 ANTPEDIA, All Rights Reserved