Нано на менито - труд; повеќе
Наноматеријали
Технички произведените наноматеријали се најдоа во нашата храна и производи за широка потрошувачка. Нано-силициум диоксид се користи за проток на кечап или како помошно средство за сол во зачини, нано-титаниум диоксид му дава на чоколадото траен сјај, наночестичките од сребро служат за подобрување на рокот на траење на различната храна и нивното пакување. Наночестичките може да се појават ненамерно во конвенционалните процеси на производство или може да бидат специјално произведени и додадени. Но, каде можат да се најдат наночестичките?
Но, каде можат да се најдат наночестичките?
Дали здравствените ризици и ширењето во животната средина се веќе соодветно опишани? И да не се занемари: Кои се наночестичките всушност? Со цел да се одговори на овие прашања, не може без сигурни методи на анализа. Институтот за хемија на храна при Универзитетот во Бон се занимава со директна анализа на наночестичките во храната користејќи единечни честички ICP-MS.
Што всушност се наночестички?
Ова прашање интензивно се дискутира во Европската унија - во моментов нема дефинитивна дефиниција [1,2]. Честички со големина од 1? -? 100? Nm (еден милијардити дел од метар) имаат нови, понекогаш многу интересни својства во споредба со „рефусниот материјал“, на кој се базираат мноштво иновативни индустриски процеси и производи од секојдневието. Големината на овие честички е приближно поврзана со големината на фудбалската топка како онаа на фудбалот до дијаметарот на земјата. Многу примери за примена опишани на почетокот покажуваат дека нано индустријата цвета.
Правна состојба и заштита на потрошувачите
Сепак, направено е мало истражување за влијанието на овие материјали врз животната средина и здравјето на луѓето. Тековната состојба на студијата не исклучува негативен ефект врз здравјето. Козметиката со наночестички додатоци мора да биде известена и обележана соодветно во согласност со регулативата за козметика на ЕУ што стапи на сила во 2013 година. Според новата регулатива на ЕУ за информации за храна 1169/2011 (LMIV) [3], употребата на наночестички во храната е потребна само од списокот на состојки од декември 2014 година, но сè уште не е ограничена во смисла на регулатива за нанотехнологија. За да се провери обележувањето и токсиколошката важност, неопходна е анализа на наночестичките во храната, како и примероците од животната средина и ткивата. Методите за анализа на наночестичките сè уште не се развиени во целост. Во моментов нема стандардни процедури за анализа на наночестички, но сеприсутната појава на наночестички веќе може да се открие со постојните методи на анализа.
При анализа на наночестичките, мора да се земат предвид следниве параметри: елементарен состав, големина на честички, дистрибуција на големината и број на честички (концентрација). Конвенцијата е одредување на содржината на наночестички врз основа на квантификација на елемент. Мора да се знае кои наночестички се вклучени. Покрај тоа, се претпоставува дека елементот што треба да се одреди е исклучиво наночестички.
Големината на честичките во водени раствори најмногу се одредува со DLS (динамично расејување на светлината). Постојат и анализи на расејување на Х-зраци, како што е анализата на расејување со мал агол (SAXS). Овие даваат важни информации за тродимензионалната структура на некристалните системи од прочистените раствори на наночестички и затоа се претпочитаат да се користат за карактеризирање на техничките наночестички. За споредба, DLS дава побрзи резултати, додека методите засновани на Х-зраци се карактеризираат со нивната висока чувствителност и специфичност. Друга опција се методите за сликање, на пример, електронски пренос или микроскопија на атомска сила. Сепак, овие методи се ограничени во однос на спецификацијата на целната честичка и бараат примероци со голем број честички што можат да се фиксираат на плочата со примерок. Покрај тоа, дистрибуцијата на големината може да се одреди само микроскопски во ограничена мерка. [4]
Друга можност е претходното раздвојување и збогатување на наночестичките. Бидејќи релативно ниското полнење на наночестичките може да доведе до неспецифични интеракции или дури и неповратно поврзување на молекулите со стационарни фази, посоодветни се методи без стационарна фаза, како фракционирање на проток на поле (FFF) и електрофореза на капиларите, со што се користат чувствителни детектори мора [5]. Поради поголемиот можен волумен на примерок, фракцијата на проток на поле има предност во однос на електрофорезата на капиларите. Електрофоретичките процеси исто така се одделуваат и според хидродинамичкиот радиус и врз полнежот, што го прави раздвојувањето покомплексно [4].
Во овој контекст, исто така, мора да се спомене дека наночестичките скоро никогаш не се во термодинамичка рамнотежа во растворот; составот на наночестичките системи варира во голема мера во зависност од pH вредноста, јонската јачина или влијанието на температурата/светлината. Хроматографската поделба ризикува да го промени составот на наночестичките.
Со ICP-MS единечни честички (sp-ICP-MS), и концентрацијата на честички и дистрибуцијата на големината на овие честички во примерокот може да се одредат истовремено и за специфичен елемент. Покрај тоа, можно е јасно да се направи разлика помеѓу наночестички и јонски аналити. Методот се враќа во Дегуелдре [6] и е дополнително развиен во последниве години. [7,8] Со ICP-MS (масена спектрометрија со индуктивно споена плазма), примерокот најпрво се небулизира со аргон гас во комора за небулизатор. Аеросолот се пренесува во аргонската плазма, каде што аналитите се сушат, атомизираат и јонизираат. Позитивно наелектризираните јони се забрзуваат, се фокусираат преку систем на конуси и потоа стигнуваат до анализаторот на масата и на крај до детекторот. На слика 1, sp-ICP-MS се споредува со класичната проценка на ICP-MS. Растворените јони стигнуваат до детекторот како постојан проток на јони, додека аналитите направени од наночестички стигнуваат до детекторот во форма на јонски облаци.
Традиционално, широк опсег на маси се скенира за време на скенирање, така што може да се детектираат различни елементи. Времето на мерење се нарекува „време на живеење“, кое е прекинато со „времето на решавање“, во кое поставките на четворката се враќаат во почетната состојба.
Во анализата на една честичка, мерењата се прават без време на решавање и се генерира квази-континуиран сигнал. Сигналот генериран од детекторот се снима со текот на времето, така што секој врв што се појавува одговара на наночестица од примерокот. Интензитетот на врвот е во корелација со големината на наночестичката. Принципот на мерење, исто така, покажува дека најмалата одредлива големина на наночестичка е онаа во која сигналот само се издвојува од бучавата во позадината (вклучувајќи растворени јони). Ограничувањето на големината на честичките во долниот опсег (приближно 20 nm) е најголемото ограничување на sp-ICP-MS. На оваа пониска граница на големина влијаат чувствителноста на уредот (сите параметри на уредот), стехиометрискиот состав на наночестичките и односот на концентрација на растворени јони и наночестички [4].
Голема предност на sp-ICP-MS е ниската граница на откривање. На овој начин, наночестичките сè уште можат да се мерат далеку под границата на откривање на растворени јони, бидејќи само фреквенцијата на сигналите е намалена на детекторот, но не и интензитетот на сигналот. Додека DLS главно се користи во концентрација на честички над 1 mg/L, наночестичките на Универзитетот во Бон во концентрации во ng/L опсегот во примероците со шилест сок (сок од портокал, сок од јаболко) може да се анализираат директно без подготовка на примерок со употреба на sp-ICP-MS. На сликите 2 и 3 се прикажани хистограми на примерок од сок од јаболко, кој бил шилест со наночестички од злато и сребро. Различните дистрибуции на големината на честичките можат јасно да се видат.
Поради високата специфичност, многу ниските граници на откривање и ниската чувствителност на матрицата, овој метод е многу погоден за анализа на наночестички во примероци од животна средина или храна во кои се очекуваат само многу ниски концентрации на наночестички.
Брзиот развој на нано индустријата, недостатокот на токсиколошки студии и новите барања за обележување резултираат во силна потреба за сигурен метод за анализа на наночестичките, особено во нискиот опсег на концентрација. Најмногу ветувачки методи тука во моментов се засноваат на ICP-MS - и во комбинација со фракционирање на проток на поле и директно со употреба на единечни честички ICP-MS. Сепак, претходните публикации не покажуваат реална примена во храната. На Институтот за хемија на храна при Универзитетот во Бон, треба да се следат првите експерименти и да се развие валидиран метод за анализа на примероци од вистинска храна со sp-ICP-MS.