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Engineering

Ensayo de liberación de nanopartículas a partir de un compuesto que contiene nanomaterial usar un sistema de Cámara

Published: November 22, 2016 doi: 10.3791/54449

Abstract

Con el rápido desarrollo de la nanotecnología como una de las tecnologías más importantes del siglo 21, el interés en la seguridad de productos de consumo que contengan nanomateriales también está aumentando. La evaluación de la liberación de nanomateriales a partir de productos que contienen nanomateriales es un paso crucial en la evaluación de la seguridad de estos productos, y ha dado lugar a varios esfuerzos internacionales para desarrollar tecnologías coherentes y fiables para la normalización de la evaluación de la liberación de los nanomateriales. En este estudio, la liberación de los nanomateriales de productos que contienen nanomateriales se evalúa utilizando un sistema de cámara que incluye un contador de partículas de condensación, contador de partículas óptico, y el muestreo de los puertos para recoger muestras de filtro para el análisis de microscopía electrónica. El sistema de cámara de propuesta es probada usando un abrasor y de tipo disco muestras de material nanocompuesto para determinar si la liberación nanomaterial es repetible y consistente dentro de un rango aceptable.Los resultados de la prueba indican que el número total de partículas en cada prueba está dentro de 20% de la media después de varios ensayos. Las tendencias de liberación son similares y muestran muy buena repetibilidad. Por lo tanto, el sistema de cámara propuesta puede ser utilizado con eficacia para la liberación nanomaterial de productos que contienen nanomateriales.

Introduction

la exposición nanomaterial en su mayoría se ha estudiado en relación con los trabajadores en los lugares de trabajo de fabricación, manipulación, fabricación, envasado y nanomateriales, mientras que la exposición de los consumidores no se ha estudiado ampliamente. Un análisis reciente de la base de datos del medio ambiente y la literatura de salud creada por el Consejo Internacional de Nanotecnología (ICON) también indicó que la mayor investigación sobre la seguridad de los nanomateriales se ha centrado en los riesgos (83%) y la exposición potencial (16%), con el lanzamiento de nanocompuestos, lo que representa exposición de los consumidores, que representa solamente el 0,8% 1. De este modo, se sabe muy poco acerca de la exposición del consumidor a los nanomateriales.

Liberación de nanopartículas se ha utilizado para estimar la exposición de los consumidores en los estudios de simulación, incluyendo la abrasión y resistencia a la intemperie de nanocompuestos, lavado de textiles, o pulverulencia métodos de prueba, tales como el método de tambor giratorio, el método de agitación de vórtice, y otros métodos de agitador 2-3. Además, varias organizaciones internacionalesintentos, como el nanorelease ILSI (International Life Science Institute) y NanoReg de la UE, se han hecho para desarrollar la tecnología para entender la liberación de los nanomateriales utilizados en productos de consumo. El producto nanorelease consumidor ILSI lanzado en 2011 representa un enfoque de ciclo de vida a la liberación de nanomateriales a partir de productos de consumo, donde la fase 1 implica la selección nanomaterial, fase 2 se refiere a los métodos de evaluación, y la fase 3 implementa estudios entre laboratorios. Varias monografías y publicaciones sobre la seguridad de los nanomateriales en productos de consumo también han sido publicados 4-6.

Mientras tanto, NanoReg representa un enfoque común europeo para el análisis reglamentario de los nanomateriales manufacturados y ofrece un programa de métodos para su uso en la simulación se acerca a nanorelease de productos de consumo 2. ISO TC 229 también está tratando de desarrollar las normas pertinentes para la seguridad del consumidor y presentar una nueva propuesta de posiciones de trabajo para la seguridad del consumidor. El WPMN OCDE (working partido en nanomateriales), especialmente SG8 (grupo de dirección en la evaluación de la exposición y la mitigación de la exposición), llevado a cabo recientemente una encuesta sobre la dirección de los trabajos futuros, especialmente de los consumidores y la evaluación de la exposición del medio ambiente. Por lo tanto, a la luz de estas actividades internacionales, los Ministerios de Corea de Comercio, Industria y Energía puso en marcha un proyecto escalonado en 2013 se centró en el "Desarrollo de tecnologías para la evaluación de la seguridad y la normalización de los nanomateriales y nanoproductos". Además, varios estudios relevantes para la seguridad de los consumidores para estandarizar la liberación de nanomateriales a partir de productos de consumo también han sido publicados 7-8.

Una prueba de abrasión es uno de los enfoques de simulación incluido en el nanorelease ILSI y NanoReg 2-3 para la determinación del nivel de emisión de potencial de las nanopartículas de diferentes productos compuestos comerciales. La pérdida de peso de masa se deduce basa en la diferencia en el peso de la pieza antes y después de Abrasion usando un abrasor. La muestra de nanocompuesto se desgasta a una velocidad constante, un muestreador chupa el aerosol, y las partículas son entonces analizado utilizando dispositivos de conteo de partículas, tales como un contador de partículas de la condensación (CPC) o contador de partículas óptico (OPC), y se recoge en un TEM (microscopía electrónica de transmisión) de rejilla o membrana para su posterior análisis visual. Sin embargo, la realización de un ensayo de abrasión de materiales nanocompuestos requiere una liberación de nanopartículas consistente, que es difícil debido a las partículas de carga como resultado de la abrasión y cuando la toma de muestras de partículas se lleva a cabo cerca del punto de emisión 2-3, 9-11.

En consecuencia, este trabajo presenta un sistema de cámara como un nuevo método para evaluar la liberación de nanomateriales en el caso de la abrasión de materiales nanocompuestos. Cuando se compara con otros ensayos de abrasión y de simulación, el sistema de cámaras propuesto proporciona datos de liberación de nanopartículas consistentes en el caso de la abrasión. Por otra parte, este nuevo método de pruebase ha utilizado ampliamente en el campo de la calidad del aire interior y la industria semi-conducta como el número total de partículas método de recuento 12, 13. Por lo tanto, se anticipa que el método propuesto puede ser desarrollado en un método estandarizado para la liberación pruebas de nanopartículas a partir de productos de consumo que contienen nanomateriales.

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Protocol

1. Preparación de Instrumentos y muestras

  1. abrasor
    1. Basado en un probador de la abrasión, utilizar un abrasor con una etapa de rotación de muestras (140 mm de diámetro), dos soportes de las ruedas de abrasión, y una velocidad de rotación de 30 - 80 rpm.
    2. Utilice un peso para asegurar la rueda de abrasión al soporte de la rueda a la abrasión, que también se aplica carga a la muestra de ensayo.
    3. Instalar una entrada de aire adicional para proporcionar una mejor suspensión de las partículas de la abrasión, como se muestra en la Figura 3. Utilice un 1/8 "de diámetro de tubo situado a 15 mm por encima y 40 mm de distancia del centro de la muestra de ensayo.
  2. rueda de la abrasión
    1. Envolver la rueda de abrasión (55 mm de diámetro, 13 mm de espesor) con papel de lija (grano 100 y nuevo).
  3. Muestra
    1. Espécimen es un compuesto que contiene nanomateriales para la prueba de abrasión. Para instalar en abrasor, la muestra debe ser preparado ingenioh 140 mm de diámetro.
  4. Cámara
    1. Use acero inoxidable para las paredes de la cámara para evitar la deposición de partículas debido a la fuerza electrostática. Coloque el abrasor dentro de la cámara (volumen 1 m 3) (Tabla 1), y coloque la entrada y salida de aire en la parte superior e inferior de la cámara, respectivamente. Usar un mezclador, que consiste en tres placas perforadas, a la salida de aire para lograr un flujo de partículas uniformemente mezclado.
  5. Neutralizador
    1. Como partículas electro-estáticamente cargado potenciar la deposición de partículas sobre las paredes de la cámara, utilice un neutralizador (suave ionizador de rayos X) para minimizar el estado de carga de las partículas.
  6. Instrumentos de medición en línea de 12, 13
    1. Utilizar un CPC y OPC para medir la concentración del número de partículas y la distribución del tamaño de partícula según las instrucciones del fabricante.
    2. Instalar el CPC y OPC en el outlet de la cámara para medir la concentración del número de partículas y la distribución del tamaño de partícula.
  7. Instrumentos de muestreo de partículas
    1. Muestra las partículas liberadas usando un muestreador de partículas que contienen medios de filtro o una rejilla TEM para analizar la morfología y los componentes de las partículas.
    2. Instalar los medios de filtro de partículas de muestras que contienen o una rejilla de TEM en la salida de la cámara para analizar la morfología de las partículas de liberación.

2. Ensayo de Abrasión de nanopartículas de liberación mediante el Sistema de Cámara

NOTA: Las condiciones de ensayo de abrasión se describen en la Tabla 2.

  1. Busque la abrasor en el centro de la cámara.
  2. Instalar la muestra de ensayo en el escenario de rotación ejemplar de abrasor.
  3. Fije las ruedas de abrasión en los soportes de las ruedas de abrasión con un peso 1,000 g de aplicar la carga a la muestra de ensayo.
  4. Localizar el neutralizador (suave ionizador de rayos X)28 cm de distancia del centro de la muestra de ensayo en un ángulo de 45 °, como se ve en la Figura 2, para reducir la deposición de partículas electro-estática en las paredes de la cámara.
    NOTA: El neutralizador elimina la fuerza electrostática por exposición al haz. Sin embargo, ya que las ruedas de entrada de aire y la abrasión se encuentran por encima de la etapa de rotación de la muestra, esto restringe el acceso de la viga neutralizador a la superficie de la muestra de ensayo. Por lo tanto, el neutralizador se encuentra en diagonal para permitir que el haz para llegar a la mayor cantidad de superficie de la muestra como sea posible.
  5. Hacer funcionar el ventilador instalado en la salida de la cámara a un caudal / min 50 L.
  6. Suministro de 25 L / min libre de partículas adicional aire de la suspensión usando un compresor de aire a través de la entrada de aire adicional.
    NOTA: Las partículas, que se generan por la abrasión, se depositaron en la superficie de las ruedas de muestras y la abrasión, fuertemente. Por lo tanto, es difícil de medir las partículas de la abrasión. La entrada de aire adicional puede help para resolver este problema a la suspensión de partículas.
  7. Comprobar la concentración del número de partículas de fondo dentro de la cámara para alcanzar una concentración promedio del número de partículas de 1 h por debajo de 1 # / cc utilizando CPC, como se describe en la Figura 4.
  8. Operar la etapa de rotación de la probeta abrasor utilizando un motor paso a paso que hace girar la etapa de rotación de la muestra a 72 rpm con 1.000 rotaciones.
  9. Medir y registrar la distribución de partículas concentración del número y tamaño de partícula liberada mediante el CPC y OPC.
    NOTA: Las partículas liberadas de los nanocompuestos se suspenden y llevado por el aire que se está bombeando. Estas partículas en suspensión son finalmente transportados a la salida después de la corriente de aire. Las partículas liberadas son detectados por el CPC y OPC en la salida de la cámara. Un CPC y OPC se utilizan con mayor frecuencia para medir la concentración del número de partículas, mientras que un OPC también puede medir la distribución del tamaño de partícula.
  10. Sémola gruesa de maízLe las partículas liberadas utilizando un muestreador de partículas que contiene medios de filtro o una rejilla TEM.
    NOTA: Las partículas liberadas de nanocompuestos por abrasión movimiento a la salida de la cámara después de la corriente de aire. A la salida de la cámara, las partículas liberadas pueden ser muestreados usando un muestreador de partículas. Las partículas liberadas recogidos en los medios de filtro o una rejilla de TEM pueden ser analizados usando TEM o SEM (microscopía electrónica de barrido).
  11. Detener la medición y toma de muestras cuando la concentración del número de partículas llega por debajo del 0,1% de la concentración del número de partículas de pico.
  12. Guardar los datos de todos (CPC, OPC) y eliminar todas las muestras (muestras de ensayo).
  13. Utilice una nueva muestra y nuevas ruedas de abrasión para cada prueba, y lavar la cámara y abrasor con Kimwipes e IPA (alcohol isopropílico) después de cada ensayo de abrasión para confirmar la repetibilidad.

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Representative Results

Prueba de abrasión de repetibilidad con sistema de cámaras

El número total de partículas fueron consistentes para 8 ensayos de abrasión, como se muestra en la Tabla 3. El CPC mide un promedio de 3,67 x 10 9 partículas, mientras que el OPC contó una media de 1,98 x 10 9 partículas (> 0,3 m). Las desviaciones fueron dentro del 20%, lo que representó una liberación constante de partículas durante la abrasión.

Nanorelease de nanocompuestos

Como se muestra en la Figura 5, nanocompuestos que contiene nanotubos de carbono (nanotubos de carbono) 0% y 2% mostró un círculo de 40 mm de distancia del centro después de la abrasión. Después de la abrasión, las muestras de ensayo originales perdieron aproximadamente 0,6 g (1,56%) (Tabla 4). El nanocompuesto que contiene nanotubos de carbono liberado un 12,6% más partículas than el material compuesto de control, como se muestra en la Tabla 5. Varios partículas micrométricas se tomaron muestras en el filtro, mientras que una rejilla de TEM se utilizó para probar las partículas a nanoescala. La mayor parte de las partículas fueron arrancados partículas debido a la abrasión, y FE-SEM (microscopía de campo de emisión electrónica de barrido) reveló ninguna estructura de la nanocompuesto que contiene 2% de CNT en las muestras de filtro (Figura 6) o muestras de mini sampler partícula libre CNT después de la abrasión ( la Figura 7).

Figura 1
Figura configuración de la cámara de prueba 1. Nanorelease. Esta figura muestra la configuración del sistema de cámara de prueba de abrasión, y las especificaciones de la cámara se presentan en la Tabla 1. Para proporcionar aire libre de partículas a la cámara, un filtro de carbón se insertó en la entrada de aire flujo de entrada vaina de aire, mientras que un mezclador, que consta de tres perfplacas corporado, se instaló en la salida para conseguir un flujo de partículas uniformemente mezclado. Para la circulación de aire en la cámara, un medidor de flujo de orificio y el ventilador se instalaron en el extremo de la salida. Un contador de partículas de condensación (CPC) y el contador de partículas óptico (OPC) fueron instalados aguas abajo de la mesa de mezclas para medir la concentración del número de partículas y la distribución del tamaño de partícula. Por favor, haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figura 1
Figura 2. Colocación de neutralizador y abrasor. Las partículas generadas por la fricción de dos materiales diferentes será muy cargada. Por lo tanto, para reducir las partículas cargadas, se instaló un neutralizador (suave ionizador de rayos X). Las especificaciones del neutralizador se presentan en el Suplemento 1. El neutralizarr (suave ionizador de rayos X) se encuentra a 28 cm de distancia del centro de la probeta en un ángulo de 45 °. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figura 1
Figura 3. Configuración de la entrada de aire adicional:. (A) vista frontal (b) vista desde arriba Para el ensayo de abrasión, la abrasor se encuentra en el centro de la cámara. Para proporcionar una mejor suspensión para las partículas abrased liberados de la muestra de ensayo, un flujo de aire adicional se suministra mediante un 1/8 "tubo situado a 15 mm por encima y 40 mm de distancia del centro de la probeta. Haga clic aquí para ver una más grande versión de esta figura.


Figura procedimiento de prueba 4. abrasión. Antes del experimento principal, se prepararon los instrumentos y las muestras de ensayo. Los valores de fondo de cámara, tales como el VOC, el ozono, y el polvo, se comprobaron, y luego el abrasor con la muestra de ensayo y neutralizante se colocaron en la cámara. Para la prueba principal, un registro de entrada cero se realizó en la fase de espera iniciar y detener la abrasión. El muestreo se realizó a lo largo de la prueba de abrasión. Después de retirar la muestra de ensayo, la cámara se prepara para la próxima prueba de la muestra. Por favor, haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figura 1
Figura 5. El cambio típico en la concentración del número de partículas durante la prueba de abrasión. </ strong> (a) neutralizador fuera; (B) neutralizador sucesivamente. Esta figura muestra el cambio típico de la concentración del número de partículas durante el ensayo de abrasión. Durante la abrasión, la concentración del número de partículas aumentó, mientras que después de la abrasión, la concentración del número de partículas disminuyó. (A) es la condición neutralizador-off, y (b) es neutralizador-con la condición. En la condición neutralizador-en, la concentración del número de partículas era más alta que la condición de apagado. Esto se debe a que el neutralizador puede disminuir la pérdida de la pared de partículas por minimizar el estado de carga de las partículas. Por favor, haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figura 1
Figura 6. Los nanocompuestos que contienen 0% y 2% de CNT CNT. (A y B) Sin adición de nanotubos de carbono; (C y D) que contiene nanotubos de carbono; (A y C) antes de la abrasión; (B + d) después de la abrasión. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figura 1
Figura 7. Las partículas de la muestra en los medios de filtro. Las partículas liberadas por el material compuesto por abrasión se tomaron muestras en el filtro y se analizaron por FE-SEM. La mayor parte de las partículas fueron arrancados partículas debido a la abrasión, y no se observaron estructuras CNT libres. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.


Figura 8. Las partículas de la muestra en la rejilla TEM. Las partículas liberadas desde el nanocompuesto por abrasión se muestrearon en la rejilla TEM y se analizaron por FE-SEM. La mayor parte de las partículas fueron arrancados partículas debido a la abrasión, y no se observaron estructuras CNT libres. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Dimensiones 1.000 mm x 1.000 mm x 1.000 mm (1 m3), de acero inoxidable
Soplador (con filtro HEPA) 200 mm x 200 mm x 200 mm, 909 W
Sensor de presión Magnehelic, 0 ~ 100 mm H 2 O
Filtro (entrada de la cámara) 320 mm x 320 mm x 400 mm, filtro HEPA
Carbón vegetal (entrada de la cámara) Dia. 90 mm x 260 mm

Tabla 1. Especificaciones de la Cámara de prueba de abrasión. HEPA, de alta eficiencia para partículas de aire.

Cámara Ventilación 50 lpm
abrasor Espécimen de prueba ⌀140 mm, 3 mm de espesor
ruedas de abrasión Papel de lija (grano 100) (nuevo)
Rotación 72 rpm, 1.000 rotaciones
Caudal de aire adicional (de suspensión de partículas) 25 lpm
Neutralizador (ionizador de rayos X blandos) Ubicación 45 grados, 28 cm (desde el centro de la probeta de ensayo)

Tabla 2. Condiciones de prueba de abrasión. lpm, litros por minuto; rpm, revoluciones por min.

A. CPC (condensación contador de partículas)
Número total de partículas [# / cc]
Datos (x10 9) Media ± desviación estándar (x10 9) + 20% (x10 9) -20% (X10 9)
Prueba # 1 2.86 3,67 ± 0,7 4.40 2.94
Prueba # 2 2.61
Prueba # 3 3.50
Prueba # 4 4.25
Prueba # 5 3.87
Prueba # 6 4.66
Prueba # 7 3.47
Prueba # 8 4.17
B. OPC (Optical contador de partículas)
Número total de partículas [# / cc]
Datos (x10 9) Media ± desviación estándar (x10 9) + 20% (x10 9) -20% (X10 9)
Prueba # 1 1.56 1,98 ± 0,28 2.38 1.58
Prueba # 2 1.81
Prueba # 3 1.82
Prueba # 4 2.12
Prueba # 5 2.05
Prueba # 6 2.47
Prueba # 7 1.86
Prueba # 8 2.15

Tabla 3. Número total de partículas medido usando CPC y OPC en 8 pruebas de abrasión. Los datos se presentan como media y desviación estándar de 8 pruebas.

Antes de (g) Después de (g) La pérdida de peso (g) = Antes - Después Pérdida de peso, %
CNT (0%) 38.6074 38.0032 0.6042 1.56
CNT (2%) 39.5159 38.9001 0.6158 1.56

Tabla 4. Cambios de peso para las muestras de nanocompuestos que contienen nanotubos de carbono antes y después de la abrasión.

El número total de partículas (# / cc) Diferencia (# / cc) = (# de partículas CNT 2%) - (número de partículas CNT 0%)
CPC (x 10 6) OPC (x 10 6) CPC (x 10 6) OPC (10 x 5)
CNT (0%) 8.74 8.37 1.26
(12,6%)
1.6
(1,9%)
CNT (2%) 10 8.53

Tabla 5. Número total de partículas liberado de nanocompuestos después del ensayo de abrasión.

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Discussion

Los pasos más críticos en la realización de la prueba nanorelease de materiales nanocompuestos usando un ensayo de abrasión fueron: 1) usando un sistema de cámara de acero inoxidable con un neutralizador para eliminar la carga electrostática generada por la abrasión y reducir la deposición de partículas en las paredes de la cámara; 2) el suministro de aire adicional para proporcionar una mejor suspensión de partículas; y 3) el muestreo de las partículas liberadas y monitoreo en línea utilizando un CPC y OPC de la toma que contenía un mezclador que consiste en tres placas perforadas.

El probador de la abrasión fue diseñado originalmente para evaluar la resistencia a la abrasión ISO 7784-1 basado en la norma ISO 5470-1 o 14-15. Probadores abrasión son ampliamente utilizados para simular los procesos de lijado y estudiar las resistencias a la abrasión de los materiales y recubrimientos, y tales métodos de abrasión se han modificado para examinar la liberación de nanopartículas de materiales nanocompuestos 9-11. Una prueba de abrasión es también una dela simulación enfoques incluido en el NanoReg UE 2. Sin embargo, la realización de un ensayo de abrasión de materiales nanocompuestos requiere una liberación de nanopartículas consistente, que es difícil debido a las partículas de carga como resultado de la abrasión y cuando la toma de muestras de partículas se lleva a cabo cerca del punto de emisión. Por lo tanto, el ajuste de una prueba de abrasión cámara propuesto resuelve estos problemas mediante la neutralización de las partículas y el muestreo de aguas abajo de la salida de la cámara que contiene un mezclador, lo que se consigue una liberación de partículas consistentes a partir de muestras de nanocompuestos.

Ya se han hecho varios intentos para identificar CNTs libres liberados de materiales nanocompuestos. Por ejemplo, nanocompuestos basados ​​en epoxi que contienen nanotubos de carbono se han probado para la liberación de los nanotubos de carbono mediante un proceso de abrasión. Como resultado, la microscopía electrónica de transmisión (TEM) observación indicó la emisión de free-standing CNT y aglomerados individuales durante la abrasión 16 17. Mientras tanto, otro estudio nanocompuesto CNT-epoxi mostró que las partículas generadas durante el lijado eran en su mayoría partículas de tamaño micrométrico que sobresale con nanotubos de carbono y no hay CNT libres 18. El estudio actual de la abrasión nanocompuesto también encontró ninguna generación de CNT libres cuando evaluadas por microscopía electrónica extensa. No obstante, las estructuras de la CNT emitidos será diferente dependiendo de muchos factores, tales como el proceso mecánico, método de fabricación del nanocompuesto, variedad de contenido CNT y CNT en el material compuesto y resina.

Un sistema de cámara ya ha sido utilizado para evaluar la nanorelease de otros productos que contienen nanomateriales. Por ejemplo, para evaluar el riesgo de nano platala exposición a partículas de aerosoles antibacterianos que contienen nanopartículas de plata, una cámara se utilizó con éxito para simular la exposición a las nanopartículas de plata 7. Además, para superar las dificultades que implica la realización de estudios de evaluación de la exposición en el lugar de trabajo, los estudios de simulación han llevado a cabo en una cámara para evaluar el grado de exposición a las nanopartículas de plata al trabajar con dispositivos electrónicos impresos con tinta nanoplata. En este caso, un sistema de cámara que contiene un dispositivo electrónico impreso y todos los instrumentos de muestreo que se describen en este trabajo se demostró que era eficaz para estudios de evaluación de exposición a las nanopartículas de plata de simulación 8. Por lo tanto, el protocolo del método cámara propuesto no sólo se limita a ensayos de abrasión, pero también se puede aplicar a otros estudios de simulación para identificar de liberación de nanopartículas a partir de productos de consumo que contienen nanomateriales o nanocompuestos.

Por lo tanto, cuando se toman juntos, usando el protocolo propuestoun sistema de cámara se puede utilizar para evaluar la seguridad de los productos de consumo que contengan nanomateriales mediante la simulación de los procesos de manipulación y fabricación de muchos productos que contienen nanomateriales. En particular, los resultados consistentes desde el sistema de cámara de propuesta, en términos de liberación de partículas a partir de productos contribuirán a evaluar el riesgo de exposición a los nanomateriales emitidas por los productos. La intención futura es la estandarización de este protocolo con la aplicación extendida a otros nanocompuestos o productos de consumo que contengan nanomateriales con el fin de caracterizar la exposición humana y ambiental a través del ciclo de vida de los nanomateriales y proporcionar una herramienta para la evaluación del riesgo.

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Materials

Name Company Catalog Number Comments
Foamex Taeyoung, R. of Korea
MWCNT (multiwalled carbon nanotube) composite Hanwha, Incheon, R. of Korea 2% MWCNTs in low density polyethylene
Abrasion Paper Derfos, R. of Korea #100 100 grit sand paper
Condensation Particle Counter (CPC) TSI Inc, Shoreview, MN UCPC 3775
Optical Paritcle Counter (OPC) Grimm, Ainring, Germany 1.109
Mini Particle Sampler Ecomesure, Saclay, France
Quantifoil Holey Carbon Film TED PELLA Inc. USA 1.2/1.3
Filter Holder custom made
Polycarbonate Filter  Millipore, USA CAT No. GTTP02500
Soft X-ray Ionizer (Neutralizer) SUNJE, R. of Korea SXN-05U
Field Emission-Scanning Electron Microscope (FE-SEM) Hitachi S-4300

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References

  1. Froggett, S. J., Clancy, S. F., Boverhof, D. R., Canady, R. A. A review and perspectives of existing research on the release of nanomaterials from solid nanocomposites. Part Fibre Toxicol. 11, (2014).
  2. Nanoreg. , http://nanoreg.eu/images/2015_09_21_NANoREG_Factsheet_D3.3.pdf (2015).
  3. ILSI (International Life Science Institute) Nanorelease. , http://www.ilsi.org/ResearchFoundation/RSIA/Pages/NanoRelease1.aspx (2014).
  4. Kingston, C., Zepp, R., Andrady, A., Boverhof, D., Fehir, R., Hawkins, D. Release characteristics of selected carbon nanotube polymer composites. Carbon. 68, 33-57 (2014).
  5. Kaiser, D., Stefaniak, A., Scott, K., Nguyen, T., Schutz, J. Methods for the Measurement of Release of MWCNTs from MWCNT-Polymer Composites, NIST. , (2014).
  6. Nowack, B., David, R. M., Fissan, H., Morris, H., Shatkin, J. A., Stintz, M. Potential release scenarios for carbon nanotubes used in composites. Environ. Int. 59, 1-11 (2013).
  7. Kim, E., Lee, J. H., Kim, J. K., Lee, G. H., Ahn, K., Park, J. D. Case Study on Risk Evaluation of Silver Nanoparticle Exposure from Antibacterial Sprays Containing Silver Nanoparticles. J of Nanomaterial. , 346586 (2015).
  8. Kim, E., Lee, J. H., Kim, J. K., Lee, G. H., Ahn, K., Park, J. D. Case study on risk evaluation of printed electronics using nanosilver ink. Nano Convergence. , (2016).
  9. Vorbau, M., Hillemann, L., Stintz, M. Method for the characterization of the abrasion induced nanoparticle release into air from surface coatings. J. Aerosol Sci. 40, 209-217 (2009).
  10. Golanski, L., Gaborieau, A., Guiot, A., Uzu, G., Chatenet, J., Tardif, F. Characterization of abrasion-induced nanoparticle release from paints into liquids and air. J. Phys. Conf. Ser. 304, 012062 (2011).
  11. Wohlleben, W., Brill, S., Meier, M. W., Mertler, M., Cox, G., Hirth, S. On the lifecycle of nanocomposites: Comparing released fragments and their in-vivo hazards from three release mechanisms and four nanocomposites. Small. 7, 2384-2395 (2011).
  12. ECMA-328, Determination of Chemical Emission Rates from Electronic Equipment. , ECMA International. Geneva, Switzerland. Available from http://www.ecma-international.org/publications/files/ECMA-ST/Ecma-328.pdf (2013).
  13. SEMI (Semiconductor Equipment and Materials International) 4771A, New Standard: Test Method for Equipment Fan Filter Unit (EFFU) Particle Removal. , SEMI. San Jose, CA. available at http://downloads.semi.org/web/wstdsbal.nsf/de4d7939711aeedf8825753e0078317f/70256fe63dab49de8825788e0001d374/$FILE/4771A.pdf (2013).
  14. ISO 7784-1, Paints and varnishes -- Determination of resistance to abrasion -- Part 1: Rotating abrasive-paper-covered wheel method. , International Organization for Standardization. Geneva, Switzerland. (1997).
  15. ISO 5470-1, Rubber- or plastics-coated fabrics -- Determination of abrasion resistance -- Part 1: Taber abrader. , International Organization for Standardization. Geneva, Switzerland. (1999).
  16. Schlagenhauf, L., Chu, B. T. T., Buha, J., Nüsch, F., Wang, J. Release of carbon nanotubes from an epoxy-based nanocomposites during an abrasion process. Enviorn. Sci. Tech. 46, 7366-7372 (2012).
  17. Bello, D., Wardle, B. L., Yamamoto, N., deVilloria, R. G., Garcia, E. J., Hart, A. J. Exposure to nanoscale particles and fibers during machining of hybrid advanced composites containing carbon nanotubes. J. Nanopart. Res. 11, 231-249 (2009).
  18. Cena, L. G., Peters, T. M. Characterization and control of airborne particles emitted during production of epoxy/carbon nanotube nanocomposites. J. Occup. Environ. Hyg. 8, 86-92 (2011).

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Lee, G. H., Ahn, K. H., Yu, I. J.More

Lee, G. H., Ahn, K. H., Yu, I. J. Testing of Nanoparticle Release from a Composite Containing Nanomaterial Using a Chamber System. J. Vis. Exp. (117), e54449, doi:10.3791/54449 (2016).

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