Summary
Denne undersøgelse præsenterer benchmarkingresultaterne for en interlaboratorial sammenligning (ILC), der er designet til at teste standardoperationsproceduren (SOP), der er udviklet til guld (Au) kolloid dispersioner karakteriseret ved ultraviolet-synlig spektroskopi (UV-Vis), blandt seks partnere fra H2020 ACEnano-projektet til prøveforberedelse, måling og analyse af resultaterne.
Abstract
Den fysisk-kemiske karakterisering af nanomaterialer (NM'er) er ofte en analytisk udfordring på grund af deres lille størrelse (mindst én dimension i nanoskalaen, dvs. 1-100 nm), dynamisk natur og forskellige egenskaber. Samtidig er pålidelig og repeterbar karakterisering af afgørende betydning for at sikre sikkerhed og kvalitet i fremstillingen af NM-bærende produkter. Der findes flere metoder til at overvåge og opnå pålidelig måling af nanoskalarelaterede egenskaber, hvoraf et eksempel er ultraviolet-synlig spektroskopi (UV-Vis). Dette er en veletableret, enkel og billig teknik, der giver ikke-invasiv og hurtig realtid screening evaluering af NM størrelse, koncentration, og sammenlægning tilstand. Sådanne træk gør UV-Vis til en ideel metode til vurdering af duelighedstestordningerne (PTS) for en valideret standardprocedure (SOP), der har til formål at evaluere en karakteriseringsmetodes ydeevne og reproducerbarhed. I dette dokument blev PTS fra seks partnerlaboratorier fra H2020-projektet ACEnano vurderet gennem en interlaboratorisk sammenligning (ILC). Standard guld (Au) kolloid suspensioner af forskellige størrelser (spænder 5-100 nm) var kendetegnet ved UV-Vis på de forskellige institutioner til at udvikle en implementerbar og robust protokol for NM størrelse karakterisering.
Introduction
Nanomaterialer (NMs) er blevet populære på grund af deres unikke egenskaber i nanoskalaen (1 til 100 nm), som adskiller sig fra deres bulkmodparters egenskaber, enten på grund af størrelsesrelaterede eller kvanteeffekter (f.eks. øget specifikt overfladeareal efter volumen) sammen med tydelig reaktivitet, optisk, termisk, elektrisk og magnetiske egenskaber1,2 . De potentielle anvendelser af NMs i samfundet er forskellige og bredt relateret til områder som sundhedspleje, fødevareindustrien, kosmetik, maling, belægninger og elektronik3,4,5. Guld nanopartikler (AuNPs) er almindeligt anvendt i nanoteknologi (f.eks i sundhedspleje, kosmetik og elektroniske applikationer), primært på grund af deres enkle fabrikation, størrelsesafhængige optiske funktioner, overfladefunktionalisering potentiale, og fysisk-kemiske egenskaber, som kan være egnet til mange centrale applikationer6,7.
Kvalitet og reproducerbarhed i syntesen og karakteriseringen af NMs er yderst vigtige for kvalitetssikringen, men også for sikker fremstilling af nanobaserede produkter, især på grund af NMs'ers reaktivitet, især i komplekse miljøer, hvor NM-egenskaber, såsom størrelsesfordeling og morfologi, kan undergå hurtige ændringer8,9. Talrige metoder er tilgængelige til at overvåge nanoskala-relaterede egenskaber. For eksempel er scanning/transmission elektronmikroskopi (SEM/TEM) teknikker, der anvendes til at opnå optisk og kompositorisk information om NMs med høj opløsning (ned til sub nanometer). atomprøvesprængningsmikroskopi (AFM) giver nanoskalaopløsning i den lodrette (z-akse) dimension; og XRD (X-ray diffraction) giver oplysninger om de nationale producenters atomstruktur; alle disse metoder kan kun anvendes på tørre prøver (pulvere)10,11. Teknikker, der er egnede til karakterisering af NMs i flydende medier, omfatter feltstrømsfraktionering (FFF), som gør det muligt at adskillelse af store molekyler, aggregater og partikler baseret på deres størrelse; dynamisk lysspredning (DLS) og nanopartikler tracking analyse (NTA) -to metoder, der i vid udstrækning anvendes til at bestemme størrelsesfordeling profil af partikler ved hjælp af Brownian bevægelse-og ultraviolet-synlig spektrofotometri (UV-Vis), som gør det muligt at vurdere NM egenskaber såsom størrelse, sammenlægning tilstand, og brydningsindeks ved en simpel absorption måling11,12,13. Selvom alle disse teknikker tillader NM-karakterisering, afhænger deres ydeevne af instrumentopsætning, instrumentrelaterede forskelle, kompleks metode til prøveforberedelse og brugerens ekspertiseniveau. Desuden tillader de fleste teknikker ikke realtidsovervågning af NM-størrelse, prøveintegritet eller differentiering mellem spredte eller aggregerede partikler6. UV-Vis spektroskopi er en meget anvendt teknik, der giver ikke-invasiv og hurtig realtidsevaluering af NM størrelse, koncentration og aggregeringstilstand. Derudover er det en enkel og billig proces med minimal prøveforberedelse, hvilket gør denne teknik til et vigtigt værktøj, der i vid udstrækning anvendes i mange laboratorier inden for mange discipliner og markeder6,12,14. UV-Vis virker ved at måle transmissionen af elektromagnetisk stråling af en bølgelængde mellem 180 og 1100 nm gennem en flydende prøve. UV- og VIS-spektralområdet dækker bølgelængdeområdet for ultraviolet (170 nm til 380 nm), synlige (380 nm til 780 nm) og nær-infrarød (780 nm til 3300 nm)4,14. Bølgelængden af lys, der passerer gennem prøvecellen, måles. intensiteten af det lys, der kommer ind i prøven, kaldes I0, og intensiteten af det lys, der opstår på den anden side, er udpeget som jeg114. Øl-Lambert-loven afspejler forholdet mellem A (absorbans) som funktion af prøvekoncentration C, stikprøveudryddelseskoefficienten ε og de to intensiteter14. Absorptionsmålinger kan indsamles ved en enkelt bølgelængde eller over et udvidet spektralområde; den målte lystransmission omdannes til en absorbansmåling ved at følge Beer-Lambert-lovligningen. Standardligningen for absorbans er A = ɛlc, hvor (A) er den mængde lys, der absorberes af prøven for en given bølgelængde (ɛ) er molardæmpningskoefficienten (absorbans/(g/dm) er molardæmpningskoefficienten (absorbans/(g/dm)3) l) er den afstand, lyset bevæger sig gennem opløsningen (cm), og c) er koncentrationen pr. enhedsvolumen (g/dm3). Absorbansen beregnes som forholdet mellem intensiteten af en referenceprøve (I0) og den ukendte prøve (I), som beskrevet i følgende ligning14:
Enkelheden i UV-Vis gør det til en ideel teknik til at sammenligne PTS af en etableret måleprotokol6,12,15. Formålet med en ILC eller PTS er at kontrollere en metodes ydeevne og reproducerbarhed ved hjælp af en SOP15. Dette giver igen en standardiseret tilgang til hurtig karakterisering af nanopartikler suspensioner for andre brugere.
For at vurdere færdigheden, konsistensen og pålideligheden af den metode, der præsenteres her, deltog seks laboratorier i en ILC som medlemmer af Horizon 2020 ACEnano-projektet (https://cordis.europa.eu/project/id/720952). ILC'en involverede UV-Vis-karakterisering af standard au kolloide dispersioner af forskellige partikelstørrelser (5-100 nm). Der blev leveret en SOP til alle de involverede laboratorier for at sikre identisk forberedelse af AuNP-suspensioner, evaluering og rapportering af resultater for at bidrage til udviklingen af en implementerbar og robust differentieret tilgang i NM fysisk kemisk karakterisering, datafortolkning og forbedring af protokoller for bedste praksis til industrielle og lovgivningsmæssige behov8.
Protocol
1. Levering af AuNP prøverne:
- Der fremstilles aliquots på 5 mL au kolloide dispersioner med størrelserne 5, 20, 40, 60 og 100 nm, herunder en 50 μg/mL-prøve af »ukendt størrelse« (se materialetabellen for mere specifikke oplysninger om de anvendte nanomaterialer).
- Send prøverne i 7 mL polystyrenbeholdere med gelpakker til hvert deltagende laboratorium for at opretholde en passende temperatur under forsendelsen. Prøverne opbevares straks ved 4 °C.
BEMÆRK: Prøven af »ukendt størrelse« skal have en størrelse på 80 nm. disse oplysninger bør være kendt af den partner, der distribuerer materialet, men ikke videregives til de andre partnere.
2. Kalibrering af spektrofotometret:
- Tænd UV-Vis-spektrometeret i mindst 20 minutter, så lampen kan varme op.
BEMÆRK: Se materialetabellen for modellen og mærket af det anvendte spektrofotometer. - I softwaren skal du vælge indstillingen Frekvensscanning fra modevinduet, som viser driftstilstandene.
- Juster parameterindstillingerne i instrument | Indstillinger og parametre i softwaren, før du fortsætter med målinger: Måletilstand | Frekvensscanning, | datatilstand ABS, Start bølgelængde på 680 nm, End Wavelength på 380 nm, Scanningshastighed på 400 nm/min, Sampling interval på 0,5, Spaltebredde på 1,5 og Stilængde på 10.
- Når parametrene er indstillet, fyldes to cuvettes (3 mL; polystyren) med 1 mL ultrapurt vand (UPW) (18,2 M·Ω·cm). Anbring cuvetterne i referencecelleholderen (bagenden) og prøvecelleholderen (forrest) for at dække lysstien (se materialetabel for det specifikke mærke og modellen af de anvendte cuvettes).
BEMÆRK: Sørg for, at cuvetterne er placeret og justeret korrekt for at annullere støjeffekten og andre miljøeffekter, der ikke er stikprøverelaterede. - Luk UV-Vis instrumentdækslet, og fortsæt med den tomme kalibrering ved at vælge Tom på kommandolinjen. Basiskorrektionen udføres ved at køre en reference med de to cuvettes fyldt med 1 mL UPW placeret i prøveholderne. Du kan finde alternative protokoller, der anvendes af andre partnere, i Supplerende oplysninger (SI).
3. Fremstilling af prøverne
- Tag en delsallitur på 500 μL for hver AuNP på 5, 20, 40, 60, 100 nm og den ukendte størrelse, og forbered en fortynding med 500 μL UPW.
- Anbring de fortyndede affjedring i 1 mL cuvettes; Det samlede fortyndingsforhold skal være 1:1 og den endelige koncentration 25 μg/mL.
BEMÆRK: Den fortyndede prøve skal fremstilles umiddelbart før UV-Vis-målingen.
4. Måling af nanopartiklernes spredning
- Når den tomme kalibrering er udført, og der er udtaget en frisk prøve, skal en af de tomme cuvettes i prøvecelleholderen (forrest) erstattes med AuNP-spredningsprøven. den anden referencekuvette fyldt med 1 mL UPW skal efterlades uberørt.
BEMÆRK: Brug en ny engangskuvette til forskellige prøver for at undgå krydskontaminering mellem prøverne. Når du bruger kvarts cuvettes, skylles prøvekuvette med UPW mellem prøverne. - Vælg indstillingen Mål/Start fra kommandolinjen for at køre frekvensscanningerne for hver fortyndet AuNP-spredning. Der skal opnås tre frekvensscanningskørsler for hver AuNP-prøve, herunder den ukendte størrelsesprøve.
BEMÆRK: Sørg for, at den tomme klods forbliver i referencecelleholderen, når der foretages en måling.
5. Rapportering af resultater
- Udpak de rå eksperimentelle data for hver måling i en regnearkskompatibel fil ved at vælge menuen Filer og klikke på eksportrapportfil (*.csv).
- Bemærk den maksimale absorption bølgelængde (Absmax) og lambda (λmax) for hver af UV-Vis aflæsninger og registrere dem i den medfølgende skabelon.
BEMÆRK: Den foruddefinerede skabelon blev leveret til ACEnano-partnerne for automatisk at beregne bølgelængdernes gennemsnitlige standardafvigelser ved at angive den relevante beregningsformel i projektmappen. Yderligere oplysninger om og adgang til skabelonen finder du i Supplementary Information (SI). - I projektmappen afbildes en kalibreringskurve med gennemsnittet af λmax (y-aksen) mod den kendte nanopartiklerstørrelse (nm) (5, 20, 40, 60 og 100 nm). I regnearket skal du f.eks. oprette kalibreringskurven ved at vælge på kommandolinjen Data | Indsæt graf | Scatter Plot | Tilføj | til tendenslinje Polynomisk kurve (effekt 2).
- Medtag den polynomiske ligning for kalibreringskurven: Vælg Indstillinger for tendenslinje | Vis ligning i diagrammet fra kommandolinjen (figur 1).
- Endelig isoleres polynomiel ligning fra kalibreringskurven for at beregne auNP-prøvens ukendte størrelse, så den passer til middelværdien for den ukendte λmax ved hjælp af en afledning af den kvadratiske formel (figur 1). Den beregnede størrelse kan medtages i skabelonen for at udfylde en komplet oversigt over dataene for konsistens, hurtigere fortolkning og evaluering af resultaterne (se SI).
Figur 1: Kalibreringskurve til beregning af størrelsen på den ukendte prøve. Plottet repræsenterer bølgelængderne (λmax) og størrelsen af de auNPs, der bruges til at plotte kalibreringen. Plottet viser kun én kalibreringskurve fra én partner. Klik her for at se en større version af dette tal.
Representative Results
UV-Vis er en af de mest populære teknikker til nanopartikler karakterisering, da det giver brugeren mulighed for at opnå præcis analyse af egenskaber af NMs såsom Absmax og λmax6,12. Resultaterne af denne undersøgelse repræsenterer UV-Vis karakterisering af AuNP dispersions gennem en ILC mellem seks deltagende laboratorier.
Figur 2: Lambda og absorbans resultater. Tallene viser plots for de resultater, der rapporteres af hvert laboratorium for forskellige AuNP størrelser. A) Lambda max resultater. B) Absorbans maksimale resultater. Laboratorie 5 var ikke i stand til at indberette data for 100 nm på grund af prøveforurening. Klik her for at se en større version af dette tal.
Resultaterne for λmax bølgelængderne viste tæt repeterbarhed blandt partnerne (figur 2A). Dette var også tilfældet for det beregnede interval, som blev brugt til at vurdere forskellen mellem værdier, og som viste små forskelle mellem 1,00 og 2,40 (λmax) for de fleste af AuNP-størrelserne (tabel 1). Det samlede λmax gennemsnit, beregnet ved hjælp af det registrerede gennemsnit for hvert laboratorium for hver AuNP-størrelse, viste ligeledes lave standardafvigelser for de fleste størrelser. Størrelsen på 100 nm var den eneste undtagelse, da den udviste et højt variationsinterval (4,66 λmax) mellem partnerne, hvilket førte til en større standardafvigelse (572 ± 2,00 nm) sammenlignet med andre AuNP-størrelser (tabel 1). Det er vigtigt at nævne, at laboratorie 5 ikke var i stand til at udføre målinger for de 100 nm størrelsespartikler på grund af forureningsproblemer, der kunne have kompromitteret resultaternes repeterbarhed.
I modsætning hertil udviste absorbansresultater (Absmax) et mere spredt udvalg af dataværdier (figur 2B) sammenlignet med λmax-resultater . På trods af den tilsyneladende højere variation af disse resultater mellem laboratorierne viste analysen overordnede midler med lavere standardafvigelser og uventede ringere variationsintervaller (0,11-0,21 Absmax) mellem laboratorierne sammenlignet med λmax-resultaterne (tabel 1).
| Værdi | AuNP (nm) | |||||
| 5 | 20 | 40 | 60 | 100 | Ukendt | |
| Rækkevidde λmax | 1.45 | 1.00 | 3.00 | 2.00 | 4.66 | 2.40 |
| Rækkevidde Aumax | 0.12 | 0.11 | 0.13 | 0.13 | 0.12 | 0.21 |
| Mean λmax | 517,7 ± 0,59 | 524,6 ± 0,45 | 527,8 ± 1.13 | 535,3 ± 0,74 | 572 ± 2.00 | 549,7 ± 0,85 |
| Mean Aumax | 0,395 ± 0,048 | 0,497 ± 0,050 | 0,509 ± 0,057 | 0,689 ± 0,055 | 0,472 ± 0,051 | 0,661 ± 0,101 |
Tabel 1: Lambda og Absorbans beregnede interval og midler. Området og den samlede middel- og standardafvigelse for hver AuNP-størrelse vises. Resultaterne blev beregnet ved hjælp af det rapporterede gennemsnit for lambda og absorbans for hvert laboratorium (seks målinger), bortset fra den størrelse på 100 nm, for hvilken der kun blev anvendt 5 målinger til at beregne værdierne som følge af en prøveforurening rapporteret af laboratorie 5.
Z-scoreværdierne blev også beregnet til at notere afstanden mellem individuelle værdier og det samlede gennemsnit. Analysen af Z-scores gav oplysninger om ILC-resultaternes tillid, da scorerne er direkte relateret til befolkningsfordelingen ved i en række standardafvigelser at vise, hvor langt et datapunkt er fra middelværdien16. I resultaterne viste de fleste laboratorier positive Z-score værdier på 0,01-1,93 for λmax, hvilket indikerer, at de fleste af resultaterne var tæt på gennemsnittet og præsenterede en normal fordelingskurve, da Z-scorer større end den absolutte værdi på 2 og -2 betragtes som værdier, der ligger fjernt fra gennemsnittet og ikke har en normal fordeling16. Den højeste Z-score for Absmax blev registreret for 40 nm størrelse rapporteret af laboratoriet 1, med en værdi på 1,93 og en Absmax gennemsnit på 530 ± 0, sammenlignet med det samlede gennemsnit på 527,82 ± 1,13 (Figur 3A). Den maksimale Z-score værdi på 1,23 for λmax blev rapporteret af laboratoriet 3 sammen med en rapporteret λmax på 0,454 ± 0 for 5 nm AuNP størrelse sammenlignet med det samlede gennemsnit på 0,395 ± 0,04. Dette blev efterfulgt af 60 nm AuNP med en Z-score på 1,18 og et λmax gennemsnit på 0,754 ± 0 sammenlignet med det samlede gennemsnit på 0,689 ± 0,05. De resterende størrelser viste Z-scoreværdier fra -0,04 til -1,23 (figur 3B).
Figur 3: Lambda og Absorbance Z-scorer. Z-score blev beregnet ved hjælp af de resultater, der blev rapporteret af hvert laboratorium mod det samlede gennemsnit. A) Beregnet Lambda max Z-scorer. B) Beregnet absorbans max Z-scorer. Klik her for at se en større version af dette tal.
Resultaterne for den ukendte prøve viste, at de fleste af partnerne beregnede størrelsen til at være 76-80 nm. Gennemsnittet af laboratorierne 1-4 og 6 blev registreret som 78,02 ± 1,36 nm. Laboratorie 5 rapporterede en større størrelse på 109 nm, hvilket udvidede det samlede gennemsnit og standardafvigelsen op til 83,18 ± 12,70 nm, hvilket tyder på, at denne værdi var en outlier (Figur 4A). Z-scorerne blev beregnet til at være mellem -0,25 og -0,56 for alle laboratorier; Den eneste undtagelse var for den ukendte størrelse rapporteret af laboratorie 6, som viste den højeste positive Z-score (2,03) sammenlignet med alle målingerne, som kan betragtes som en værdi, der ligger langt fra gennemsnittet (figur 4B).
Figur 4: Ukendt stikprøvestørrelse og Z-score. A) Rapporteret størrelse for hvert laboratorium for den medfølgende ukendte prøve. B) Beregnede Z-scorer for hvert enkelt resultat mod det samlede gennemsnit på 83,18 ± 12,70 nm. Klik her for at se en større version af dette tal.
Supplerende oplysninger (SI): Klik her for at downloade denne fil.
Discussion
Der findes flere metoder til karakterisering af nanoskalarelaterede egenskaber (f.eks. analytisk ultracentrifugering (AUC), scanning af elektronmikroskopi/transmissionselektronmikroskopi (SEM/TEM) og Dynamic Light Scattering (DLS)10,11). Men disse teknikker mangler enkelhed UV-Vis at opnå primære resultater i karakterisering af NMs12,13. UV-Vis er et fælles instrument selv i ikke-så veludstyrede laboratorier, hvilket gør det til et uovertruffent værktøj til karakterisering af NMs6. Når du karakteriserer NMs, er det vigtigt at overveje begrænsninger, styrker og svagheder ved de teknikker, der skal anvendes. I UV-Vis-spektrometeret passerer lysstrålen gennem prøverummet, hvilket resulterer i absorptionsværdier. som følge heraf kan eksterne vibrationer, udvendigt lys, forurenende stoffer og brugerens ydeevne forstyrre målingen og resultaterne4,12. På samme måde er det vigtigt at registrere alle de målinger, der er nødvendige for at konstruere kalibreringen, når der afbildes en kalibreringskurve for at bestemme størrelsen af en ukendt prøve.
For eksempel kan den store variation i det samlede Absmax-gennemsnit af den ukendte prøve være forbundet med forskelle mellem laboratorierne på grund af afhængigheden mellem stråleintensiteten, positionen og selve instrumentet17,18. Desuden kan de manglende data for 100 nm størrelse fra laboratorie 5, på grund af et forureningsproblem, også bidrage til de store forskelle mellem resultaterne, da de manglende data kan have påvirket kalibreringskurven og den afbildede polynomiske ligning, der anvendes til at beregne størrelsen af den ukendte AuNP-suspension. Det kan bestemt være kompliceret at reproducerbarhed mellem protokoller og laboratorier, da mange faktorer kan bidrage til manglende sammenhæng i laboratorieaktiviteter, hvilket resulterer i, at forskere lejlighedsvis ikke er i stand til at reproducere resultater fra andre laboratorier, hvilket kan føre til langsommere videnskabelige fremskridt, spildt tid, penge og ressourcer19. Den vellykkede karakterisering af de fysisk-kemiske egenskaber af NMs, især størrelse, kræver en let at udføre metode af alle deltagende laboratorier, som for det meste kan løses ved at følge en systematisk og konceptuel replikation, såsom oprettelsen af en SOP, instrument uddannelse, og undgå brugen af fejlidentificerede eller krydsforurenede prøver15,19.
Tilsvarende er kvaliteten og stabiliteten af kolloid suspension også vigtige faktorer at overveje, da ændringer i deres fysisk-kemiske egenskaber kan føre til forskellige resultater. For at sikre deres stabilitet i længere perioder bør nanopartiklernes suspensioner derfor opbevares i mørke ved 4 °C. På samme måde bør de aliquoterede prøver under forsendelsesprocessen holdes kolde, da lange perioder ved stuetemperatur kan føre til betydelig sammenlægning20. For at overvinde fejl i NM-karakterisering er det desuden nødvendigt at give adgang til de originale data, protokoller og vigtige forskningsmaterialer mellem samarbejdslaboratorier, især når man vurderer færdigheder, konsistens og pålidelighed gennem en ILC15. At gøre disse faktorer klare og tilgængelige er nøglen til at opnå en vellykket NM-karakterisering af ethvert laboratorium eller udstyr. Hvis man ser bort fra disse aspekter, kan det resultere i manglende reproducerbarhed, nøjagtighed og vildledende eller fejlagtige resultater15. Selvom UV-Vis spektroskopi har vist sig at være guldstandarden i NM-karakterisering, kan den udnyttes på mange andre områder, da den muliggør kvantitativ bestemmelse af et udvidet dynamisk udvalg af løsninger i både uorganiske og organiske forbindelser6,21.
Desuden kan UV-Vis nemt kombineres med andre værktøjer til at måle et stort udvalg af attributter og derved forbedre kvaliteten af enhver analyse22. Baseret på disse funktioner anvendes UV-Vis i vid udstrækning på mange områder, såsom på det biofarmaceutiske område ved at måle UV-Vis-spektre i proteinopløsninger med høj koncentration, i miljøkontrol, når man sammenligner ligheder mellem forurenende stoffer og deres produktrelaterede urenheder i realtid, i industrielle spildevandsbehandlingsanlæg som en del af reglerne for spildevandsfarvebestemmelse og acceptniveau22, 23. Bestemt, som teknologien skrider frem og mere avancerede funktioner og erfaring bliver tilgængelige i spektrofotometri, yderligere udvidelse af de applikationer og parametre, der kan måles ved hjælp af denne teknik vil forekomme22. For eksempel er on-line UV-Vis spektrometri i feltapplikationer et værdifuldt værktøj til overvågning af mange parametre i realtid og i forskellige typer væsker, hvilket er et enestående træk blandt online sensorsystemer22.
Den ILC, der er beskrevet her, er designet som en test af SOP udviklet til UV-Vis blandt seks deltagende laboratorier, der er involveret i H2020 ACEnano-projektet. Analysen af resultaterne viste, at en ILC giver værdifulde oplysninger for at give teknisk tillid til en intern metode til NM-karakterisering af hvert deltagerlaboratorium. Dataindsamling i en etableret skabelon bekræftede konsistensen og en hurtigere fortolkning af resultaterne og fremlagde en model for vurdering af størrelsen af en ukendt AuNP-prøve, som også viste repeterbarhed mellem resultaterne, når der blev medtaget tilstrækkelige punkter i kalibreringskurven. Desuden validerede resultaterne effektiviteten af UV-Vis for NM-karakterisering samt betydningen af oprettelsen af protokoller for bedste praksis. En sådan tilgang giver endvidere mulighed for, at den gennemførte procedure kan bidrage til udviklingen af en lovgivningsmæssig ramme gennem reproducerbare NM-karakteriseringsprotokoller baseret på metodeudvælgelse og datafortolkning, der er relevante for akkrediteringsregulatorer og forskningsforvaltningsorganer.
Disclosures
Forfatterne erklærer, at de ikke har nogen konkurrerende interesser.
Acknowledgments
ACQ vil gerne takke The National Council for Science and Technology (CONACyT) i Mexico for at finansiere hendes ph.d.-studier. Alle forfattere anerkender støtte fra Eu's Horisont 2020-program (H2020) i henhold til tilskudsaftale no 720952, projekt ACEnano (kaldet NMBP-26-2016).
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Absorption Ultra-Micro-cuvette, 200 µL | Hellma | 105.201-QS | |
| Cary 5000 spectrophotometer (Spectrophotometer C) | Agilent | Cary 5000 | |
| Gold nanoparticles 5 nm | BBI solutions | EM.GC5 | |
| Gold nanoparticles 20 nm | BBI solutions | EM.GC20 | |
| Gold nanoparticles 40 nm | BBI solutions | EM.GC40 | |
| Gold nanoparticles 60 nm | BBI solutions | EM.GC60 | |
| Gold nanoparticles 80 nm | BBI solutions | EM.GC80 | |
| Gold nanoparticles 100 nm | BBI solutions | EM.GC100 | |
| Agilent / HP 8453 (Spectrophotometer E) | |||
| Jenway 6800 spectrophotometer (Spectrophotometer A) | Jenway | UV6800 | |
| Polystyrene cuvette, 1.5 mL, micro 10 mm pathlength | Sigma | 759015 | |
| Polystyrene cuvette, 3 mL (10 mm x 10 mm x 45 mm) | Sarstedt Inc | 67.742 | |
| Semi-micro quartz cuvette, 1mL (1 mm x 10 mm x 45 mm) | Agilent | 6610001 | |
| Ultrapure water (UPW) (18.2 MΩcm). | / | / | |
| UV-1800 spectrophotometer (Spectrophotometer B) | Shimadzu | UV1800 | |
| Varian Cary 50 spectrophotometer (Spectrophotometer D) | Agilent | Cary 50 |
References
- Rauscher, H., Rasmussen, K., Sokull-Klüttgen, B.
- Hassellöv, M., Kaegi, R. Environmental and Human Health Impacts of Nanotechnology. Lead, J. R., Smith, E. , Blackwell Publishing Ltd. 211-266 (2009).
- Shafiq, M., Anjum, S., Hano, C., Anjum, I., Abbasi, B. H. An overview of the applications of nanomaterials and nanodevices in the food industry. Foods. 9 (2), (2020).
- Venkatachalam, S. Spectroscopy of Polymer Nanocomposites. Thomas, D., Rouxel, D., Ponnamma, D. , 130-157 (2016).
- Bharmoria, P., Ventura, S. Nanomaterials for healthcare, energy and environment. Bhat, A. H., et al. , Springer. Singapore. 1-29 (2019).
- Amendola, V., Meneghetti, M. Size evaluation of gold nanoparticles by UV-vis spectroscopy. The Journal of Physical Chemistry C. 113 (11), 4277-4285 (2009).
- Yeh, Y. C., Creran, B., Rotello, V. M. Gold nanoparticles: preparation, properties, and applications in bionanotechnology. Nanoscale. 4 (6), 1871-1880 (2012).
- European Commission. Analytical and Characterisation Excellence in nanomaterial risk assessment: A tiered approach. , Available from: https://cordis.europa.eu/project/id/720952 (2019).
- Ikhmayies, S. J.
- Mourdikoudis, S., Pallares, R. M., Thanh, N. T. K. Characterization techniques for nanoparticles: comparison and complementarity upon studying nanoparticle properties. Nanoscale. 10 (27), 12871-12934 (2018).
- Mayeen, A., Shaji, L. K., Nair, A. K., Kalarikkal, N. Characterization of Nanomaterials. Bhagyaraj, S. M., Oluwafemi, O. S., Kalarikkal, A. K., Thomas, S. , Woodhead Publishing. 335-364 (2018).
- Tomaszewska, E., et al. Detection limits of DLS and UV-Vis spectroscopy in characterization of polydisperse nanoparticles colloids. Journal of Nanomaterials. 2013, 10 (2013).
- Singer, A., Barakat, Z., Mohapatra, S., Mohapatra, S. S., et al. Nanocarriers for Drug Delivery. Mohapatra, S. S., et al. , Elsevier. 395-419 (2019).
- Perkampus, H. H. UV-VIS spectroscopy and its applications. , Springer-Verlag. (1992).
- Delčev, S., Zaimović-Uzunović, N., Basić, H. Participation of accredited laboratories in proficiency testing schemes and interlaboratory comparisons. Key Engineering Materials. 637, (2015).
- Hayes, A. Financial ratios: Z-Scores values. , Available from: https://www.investopedia.com/terms/z/zscope.asp (2020).
- Oliveira, O. N., Li, L., Kumar, J., Tripathy, S. K. Photoreactive Organic Thin Films. Sekkat, Z., Knoll, W. , Academic Press. 429 (2002).
- Sakhno, O., Goldenberg, L. M., Wegener, M., Stumpe, J. Deep surface relief grating in azobenzene-containing materials using a low-intensity 532 nm laser. Optical Materials: X. 1, 100006 (2019).
- Six factors affecting reproducibility in life science research and how to handle them. ATCC. , Available from: https://www.nature.com/articles/d42473-019-00004-y#ref-CR16 (2020).
- Balasubramanian, S. K., et al. Characterization, purification, and stability of gold nanoparticles. Biomaterials. 31 (34), 9023-9030 (2010).
- Łobiński, R., Marczenko, Z.
- Ojeda, C. B., Rojas, F. S. Process analytical chemistry: applications of ultraviolet/visible spectrometry in environmental analysis: an overview. Applied Spectroscopy Reviews. 44 (3), 245-265 (2009).
- Rolinger, L., Rüdt, M., Hubbuch, J. A critical review of recent trends, and a future perspective of optical spectroscopy as PAT in biopharmaceutical downstream processing. Analytical and Bioanalytical Chemistry. 412 (9), 2047-2064 (2020).
