研究与开发杂志
开放获取

抽象的

Nanomedicine 2017：使用粒子跟踪分析方法表征液相纳米材料

加藤晴久

近年来，与纳米材料技术和纳米医学领域相关的研究数量空前增加。准确测定纳米材料/纳米药物的尺寸对于开发此类纳米技术至关重要，因为尺寸决定了这些材料的许多物理和化学性质。此外，针对法规，欧盟委员会宣布纳米材料是一种天然的、偶然的或人造的材料，含有处于未结合状态或作为聚集体或团聚体的颗粒，并且其中 50% 或更多的颗粒在数量尺寸分布中，一个或多个外部尺寸在1 nm-100 nm的尺寸范围内。根据这个定义，液相纳米材料的精确尺寸测定是纳米医学/纳米毒性领域的重要因素。为了表征液相中纳米材料的尺寸，通过粒子跟踪分析（PTA）、脉冲场梯度核磁共振（PFG-NMR）和动态光散射（PFG-NMR），利用扩散现象来确定液相中颗粒的尺寸。 DLS）。在 PTA 中，通过测量扩散系数来确定悬浮液中颗粒的尺寸，然后通过斯托克斯-爱因斯坦关系以及 PFG-NMR 和 DLS 方法根据这些扩散系数计算颗粒的尺寸。由于 PTA、PFG-NMR 和 DLS 方法基于对液相中颗粒扩散现象的观察，因此颗粒相互作用由溶剂介导，并作为依赖于构型的系统摩擦进行测量。预计这种效应会随着颗粒浓度的增加而增强。在减少颗粒之间的静电相互作用、改变水溶液中纳米材料和电解质的浓度后，精确测定水溶液中PS乳胶颗粒的尺寸。Derjaguin、Landau、Verwey 和 Overbeek 对 zeta 电位的测量和评估为减少颗粒之间的静电相互作用提供了良好的指标，以便使用基于扩散的表征方法确定颗粒的准确尺寸。

 

随着纳米材料 (NM) 在食品和食品相关产品中的使用和潜在用途不断增加，为了产品质量控制和监管目​​的，需要明确和既定的方法来表征 NM 特性。随着越来越多的 NM 被测试用于食品相关产品，可能有意将 NM 作为附加成分引入食品中，或在生产过程中或通过与包装材料接触而意外引入食品中，这已成为一个日益严重的问题。纳米表征是一个复杂的过程，涉及鉴定、提取、分离和纯化的初始阶段，然后使用技术确定物理和化学性质，如尺寸、形状、化学成分和表面涂层。当 NM 包含在复杂的基质（例如食物）中时，其完整表征甚至更加复杂。因此，食品基质中 NM 的识别和表征是一项复杂的任务，需要使用最现代的设备。本章讨论确定复杂矩阵中NM特征的各种方法的应用，以及确定特征过程中必须考虑的问题和关键因素。

人们越来越认识到纳米材料带来了一系列表征挑战，这些挑战有可能抑制或延迟纳米科学和纳米技术的科学和技术影响。涉及纳米材料的重现和验证实验结果1、2、3、4、5、6所需数据的不完整表征和少报限制了科学理解，延迟了新技术的开发，并阻碍了重要问题的可靠处理，例如生命产品和相关问题。职业和公共卫生问题。对纳米材料正确表征的担忧并不新鲜，许多研究小组、来自多个组织的研究团队和科学媒体都强调了许多问题。或将其用于生物医学、能源或其他应用，以及需要了解其对人类健康和环境影响的监管机构。一些人认为，描述许多材料特征的不完整报告是科学界的重大失败。一些人认为，描述许多材料特征的不完整报告是科学界的重大失败。我们开发了一种创新方法，用于确定流动条件下纳米颗粒的平均尺寸，即跟踪颗粒流 (FPT) 的方法。液体颗粒计数方法通常用于根据流动条件确定数量，通过使用标准尺寸材料的尺寸和光散射强度之间的关系将单个颗粒的光散射强度转换为尺寸。然而，所确定的尺寸在很大程度上取决于标准尺寸材料的类型。相反，开发的FPT方法可以根据Stokes-Einstein假设安全地确定流动条件下纳米颗粒的平均尺寸，观察单个粒子的布朗运动；因此，该方法不需要使用尺寸标准的校准步骤，并且可以应用于任何类型的材料。

为了可靠地确定流动条件下的颗粒尺寸，我们确定了样品池中的流速分布，仅从颗粒运动中提取流速。在确定了每个颗粒的自扩散系数并减去流速的影响后，我们成功地获得了可靠的平均尺寸。所开发的方法可以促进使用纳米材料的微通道反应/合成装置的使用。纳米材料的进步以其独特而新颖的物理和化学性质，为工业、医疗、商业和消费品等各个领域开辟了新纪元。根据感兴趣的应用，可以使用多种技术来分析和表征纳米粒子。特性是指研究材料的成分、结构等特性以及物理、化学、电学、磁学等各种性质。本章总结了研究材料的尺寸、形状、表面性质、成分、纯度和稳定性等常用技术。纳米材料。，以及它们的优点和缺点。本文简要讨论了各种表征技术，例如光学（成像）、电子探针、光子探针、离子粒子探针和热力学技术。

工程纳米颗粒的环境风险评估需要对纳米颗粒及其聚集体进行深入表征。此外，需要定量分析方法来确定环境浓度并允许评估影响和暴露