Summary
هنا، نحن نقدم بروتوكول تدريجي تشتت المواد متناهية الصغر في الوسط المائي مع الوصف في الوقت الحقيقي تحديد شروط sonication الأمثل، وكثافة، ومدة لتحسين الاستقرار وتوحيد نانوحبيبات تشتت دون التأثير على سلامة العينة.
Abstract
عملية سونيكاتيون يستخدم عادة لإزالة أجلوميراتينج وتفريق المواد متناهية الصغر في الإعلام أساس مائي، اللازمة لتحسين التجانس والاستقرار للتعليق. في هذه الدراسة، يجري اتباع نهج تدريجي منهجي لتحديد شروط sonication الأمثل بغية تحقيق تشتت مستقرة. وقد اعتمدت هذا النهج وأظهرت أن تكون مناسبة للمواد النانوية عدة (أكسيد السيريوم وأكسيد الزنك، والأنابيب النانوية الكربونية) تفرقوا في المياه (DI). ومع ذلك، مع أي تغيير في نوع نانوماتيريال أو تفريق المتوسطة، هناك حاجة إلى تكون الأمثل للبروتوكول الأساسية بضبط عوامل مختلفة مثل سونيكيشن الوقت، الطاقة، وسونيكاتور نوع، فضلا عن ارتفاع درجة الحرارة أثناء العملية. النهج الذي يسجل عملية التشتت بالتفصيل. وهذا ضروري لتحديد النقاط الزمنية، فضلا عن الشروط الأخرى المذكورة أعلاه أثناء عملية سونيكيشن التي قد تكون هناك تغييرات غير مرغوب فيها، مثل الأضرار على السطح الجسيمات مما يؤثر على خصائص السطح. هدفنا هو تقديم نهج متناسق يمكن التحكم في جودة التشتت النهائي، والمنتجة. هذا المبدأ توجيهي دور أساسي في ضمان تشتت نوعية التكرار في علم المجتمع، لا سيما في ميدان نانوتوكسيكولوجي.
Introduction
سونيكيشن هو عملية توليد cavitations، الذي يتضمن إنشاء، النمو، وانهيار من فقاعات (غالباً ما يسمى البؤر الساخنة) شكلت في السائل نتيجة لإشعاع الموجات فوق الصوتية عالية الكثافة1. في مختبر، الأسلوب سونيكيشن يتم استخدام سونيكاتور. وهناك سونيكاتورس مختلفة، كل وظيفة عامة من أجلوميراتينج إزالة الجسيمات، وتفريق في متوسط سائل كجزيئات فردية (أو الأولية). عن طريق تطبيق سونيكاتيون، يمكن تحسين تجانس عينة، يحتمل أن تحقيق كثير أضيق جسيمات حجم توزيع. أحد جوانب هامة للنظر في عملية تشتت استقرار التشتت النهائي. هنا، يعرف استقرار التعليق أنه حيث لا تسوية الجسيمات أو الرواسب أسفل في دولته مشتتة والقطر هيدرودينامية متوسط القياسات لا تختلف بأكثر من 10% بين القياسات المتكررة الخمسة التي اتخذت خلال تلك الوقت (حوالي 10 دقيقة)2،3. هناك عدة طرق لقياس التشتت الاستقرار. وهذا يشمل تقدير زيتا المحتملة (ZP) عن طريق قياس الحراك الغرواني الكهربي للجزيئات. آخر لقياس امتصاص جسيمات نانوية مميزة في النطاق الطيفي الأشعة فوق البنفسجية4.
في ميدان نانوتوكسيكولوجي، القدرة على السيطرة على نوعية تشتت مهم جداً، كما أن الخطوة تشتت سوف تحدد الخصائص الفيزيائية الكيميائية الرئيسية، مثل توزيع حجم/حجم الجسيمات، والشكل، وتجميع/التكتل، السطحية تهمة، إلخ هذه بدورها سوف تؤثر في نهاية المطاف تفاعل الجزيئات مع اختبار وسائل الإعلام ونتائج مختلف التجارب في المختبر و في فيفو ، بغية استنتاج المخاطر المحتملة للمواد النانوية.
سونيكاتيون تتم عادة باستخدام مسبار نوع (المباشر) أو حمام الموجات فوق الصوتية، أو مسبار الموجات فوق الصوتية مع قنينة مكبر الصوت (سونيكاتيون غير المباشرة). جميع أنواع سونيكيشن متوفرة في طائفة من كثافة وإخراج إعدادات الطاقة، في بعض الأحيان تكييفها مع نوع مختلف من سونوترودي لعمليات محددة أو شروط، وهي مناسبة لحجم السائل تتراوح من 2 إلى 250 مل. على الرغم من أن التحقيق ultrasonication المعروف بأداء أفضل من حمام سونيكاتيون بسبب ارتفاع كثافة مترجمة5، sonication حمام يفضل غالباً أكثر من نوع التحقيق للتحضير لاختبار السمية المعلقات بسبب احتمال تلميح خطر التلوث من خلال تلميح، تآكل من التيتانيوم التحقيق بعد الاستعمال لفترة طويلة، ومسبار الغمر عمق التناقضات. وبالمثل، مسبار الموجات فوق الصوتية مزودة مكبر الصوت قنينة مفيد خلال التحقيق مباشرة بسبب مخاطر التلوث المذكورة أعلاه، فضلا عن الود تشغيل المعدات. يتم سونيكاتيد قارورة عدة في نفس الوقت وفي نفس الكثافة. وهذا لا يوفر الوقت ولكن يضمن أن جميع العينات يعاملون على قدم المساواة، مما يجعل النتائج بين عينات أكثر موثوق بها وقابلة للمقارنة. في بحوث سلامة المواد النانوية، يتم دائماً تجنب التلوث. ومع ذلك، سونيكاتور التحقيق لا يصلح هذا الشرط ولم يتم اختباره. سونيكاتورس التحقيق من المعروف أن يسبب بعض الآثار الجانبية التي لا يمكن تجنبها مثل تلوث العينة بسبب تآكل تلميح، فضلا عن انخفاض إنتاج الطاقة مما يؤدي إلى تعديلات لظروف التشتت، وبالتالي المساس بالبيانات إمكانية تكرار نتائج6، 7 , 8-وعلاوة على ذلك، العينات يتم تشغيل عادة في الكشف عن الحاويات مما يؤدي إلى فقدان السوائل بسبب التبخر، فضلا عن ترسب الغبار. تفاديا لهذه التعديلات غير مقصودة، توصي الدراسات الحديثة البديلة سونيكاتورس غير المباشرة استناداً إلى إيصال الطاقة الفعالة، فضلا عن ضمان نقاء تعليق6.
محسن لعدم سونيكاتيون يمكن أن يكون لها تأثير ضار على النتائج. يحتمل أن تكون، أنها يمكن أن تغير الخصائص الفيزيائية والكيميائية الرئيسية للمواد متناهية الصغر مثل الحجم وحجم التوزيع ومورفولوجيا وتهمة السطحية2،9. المؤلفات السابقة قد أفادت هذه الإخفاقات للتحكم في عملية سونيكيشن وأثر على المعلمات الجسيمات مثل نانو-TiO25،،من1011وأكسيد الزنك نانو6نانو-النحاس12 . وعلاوة على ذلك، أظهرت الدراسات السابقة أن عملية سونيكاتيون لا يغير خصائص الجسيمات، بل ينظم أيضا نتائج اختبارات السمية12،13.
على السيطرة على عملية التشتت، من المهم رصد وفهم العوامل المختلفة مثل نوع سونيكاتور، السلطة صك والمدة، ووحدات التخزين، إلخ، يمكن أن يؤثر على نوعية التشتت. ومن ثم، هناك حاجة إجراءات منهجية لتحليل الخصائص الفيزيائية الكيميائية الرئيسية للجسيمات في التشتت في نقاط زمنية مختلفة لعملية sonication. على الرغم من أن هذه الاعتبارات قد أخذت في الاعتبار بعدد قليل من الباحثين، ويقتصر العمل في هذا المجال. وقد درس بيهاري et al. الاستقرار تشتت تشتت نانوماتيريال مختلفة باستخدام طاقات مختلفة بالموجات فوق الصوتية مع مختلف تشتت بنفسجية14. وأبرز استعراض أجرى مؤخرا من هارتمانن et al. أن على الرغم من أن قد تم العمل لفهم العوامل المختلفة التي تؤثر على نانوماتيريال تشتت الجودة مثل، استخدام نوع من سونيكاتور، سونيكاتيون الوقت و ما إلى ذلك، هناك لا يزال ويدعم الإجراء sonication محددة تحديداً جيدا والمقبولة عالمياً حاليا نانوتوكسيكولوجيكال الاختبار والتحقيقات7،15.
وتستخدم العديد من التقنيات التحليلية توصيف لرصد نوعية تشتت. وهذه تشمل الاستخدام: تشتت الضوء الحيوي (DLS) "قرص الطرد المركزي" وتشتت الضوء الغرواني الكهربي (ELS)، مطيافية الأشعة فوق البنفسجية-المرئية (تجاه الأشعة فوق البنفسجية)، وانتقال الميكروسكوب الإلكتروني (TEM)، التي تقيس توزيع حجم/حجم الجسيمات، إمكانات زيتا والاستقرار تشتت خصائص مورفولوجية، على التوالي. غالباً ما يتم استخدام DLS لتحديد القطر هيدرودينامية (Z-متوسط) من الجسيمات ومؤشر بوليديسبيرسيتي (PdI) التشتت نانوماتيريال. في حالة توزيع حجم النقل المتعدد الوسائط بدائرة الأراضي والمساحة، قد لا يوافق ض-متوسط الحصول على كثافة توزيع حجم كثافة المرجحة. على هذا النحو، يمكن أن نقلت عن متوسط مرجح كثافة حجم التوزيع. حزب النضال الديمقراطي الإندونيسي ويعكس معتقدها التوزيع الحجم مع مقياس تتراوح من 0-1، 0 يجري عينة مونوديسبيرسيد و 1 يجري درجة عالية بوليديسبيرسي العينة16. القرص الطرد المركزي فصل تقنية تستخدم لتحديد توزيع حجم الجسيمات باستخدام الطرد المركزي الترسب في وسط سائل. سجلت الرواسب الجسيمات داخل واضح بصريا وتدوير القرص ومقدار الضوء المتناثرة بالجسيمات عندما تصل إلى حافة القرص وتحويله إلى توزيع حجم الجسيمات باستخدام قانون ستوكس. لحل توزيع الجسيمات النقل المتعدد الوسائط، تقنيات مثل القرص أجهزة الطرد المركزي أكثر ملاءمة كما لديهم عنصر إليه فصل متكامل داخل الصك. يعرف الجهد الكهربائي في القص أو الطائرة المتأخرة، وهو حد نظرية داخل الطبقة الكهربائية المزدوجة الذي يفصل بين السائل (السائبة) عرض السلوك العادي للزوجة من زيتا المحتملة (ζ-المحتملة) للجسيمات طبقة ستيرن، طبقة في الغالب تتألف من أيونات العداد وينظر إلى التحرك مع الجسيمات. إمكانات زيتا ارتباطاً مباشرا بتهمة السطحية من الجزيئات، ومن ثم التفاعل الالكتروستاتيكي (أي، التنافر/الجذب) بين الجسيمات. ولذلك، تعتبر هذه المعلمة مؤشر أساسي للاستقرار تشتت نانوماتيريال. قبل الاتفاقية، والقيمة المحتملة زيتا أدناه-25 mV وأعلاه 25 أم تعتبر مستقرة17،18. بتركيز ونوع من الأيونات، فضلا عن الرقم الهيدروجيني الحل، تؤثر بشدة زيتا المحتملة19. ELS يستخدم لقياس حركة الجسيمات في تشتت الغرواني الكهربي ويتم تحويل هذه الحركة إلى زيتا المحتملة عن طريق المعادلة هنري ونماذج Smoluchowski أو Hückel. مطيافية الأشعة فوق البنفسجية بالنسبة هو أسلوب يستخدم لتحديد مقدار الضوء الذي يتم استيعابها ومتناثرة في عينة على طول موجي معين. غالباً ما يتم استخدامه لرصد تشتت الاستقرار عن طريق قياس امتصاص المواد النانوية مميزة في منطقة الأشعة فوق البنفسجية. وأخيراً، غالباً ما يستخدم تيم لتصور وتحليل حجم وتوزيع حجم، والتكتل، وشكل جسيمات نانوية5،14،،من1520.
نقدم دراسة مقارنة لستة شتاتنا نانوماتيريال مختلفة باستخدام حمام الموجات فوق الصوتية، ومسبار الموجات فوق الصوتية مزودة مكبر الصوت قنينة. تركيز الجسيمات ودرجة الحرارة ونوع سونيكاتور والإعدادات المستخدمة في الدراسة المحددة في البروتوكول، حيث أنه يمكن الاستدلال على الإعدادات التجريبية لتحقيقات مماثلة والحمامات بالموجات فوق الصوتية. وتستخدم المواد النانوية التالية: الفضة (Ag)، أكسيد السيريوم الرباعي (المدير التنفيذي2) وأكسيد الزنك (أكسيد الزنك، NM110-هيدروفيليك، و NM111 مسعور) والمواد القائمة على الكربون النانوية مثل الأنابيب النانوية الكربونية (A32 و A106، انظر الجدول للمواد).
إجراء تقييم لنوعية التشتت في نقاط زمنية مختلفة على طول عملية سونيكيشن باستخدام تقنيات توصيف مختلفة، هي: دائرة الأراضي والمساحة لتوزيع حجم/حجم الجسيمات، "الطرد المركزي القرص" لحجم التوزيع، ELS لزيتا المحتملة، مطيافية الأشعة فوق البنفسجية بالنسبة للاستقرار، وال لشكل الجسيمات والتجانس. يتم تقييم عدد من المواد النانوية مختلفة تتراوح من أكاسيد معدنية للكربون. للمقارنة، يتم استخدام التجارية تعليق مائي جسيمات فضة نانوية (Ag NPs) استقرت مع وضع حد أقصى لسترات بالتوازي، للاستدلال على الاستقرار طويل الأجل المتوقع لتعليق المتاحة تجارياً ذات الصلة. ومن الواضح أن هذا النموذج Ag NPs لا تتصل اتصالاً مباشرا بأي من الإجراءات التي تشتت لكن يعمل فقط للإشارة إلى الحاجة إلى إعادة sonicate أو إعادة استقرار أن الإيقاف بعد مرور بعض الوقت للتخزين كما تغييرات مثل إعادة التكتل بد أن تحدث خلال التخزين. التعليق يوضع في الثلاجة لمدة شهرين. خلال هذه الفترة، تتميز التشتت التعرف على التكتل المحتملة من الجسيمات. وتظهر النتائج الأولية وقف غير مستقرة (كما تمت مناقشتها في المقطع النتائج ). في وقت لاحق، وهذا التشتت كذلك تخضع ل sonication مختلف العلاجات، شبيه المواد النانوية الأخرى المستخدمة في الدراسة. والغرض من هذه الدراسة لتأكيد أن نحن يمكن إزالة ميولا تعليق عن طريق بروتوكول سونيكيشن نفسه. وهكذا يمكن أن يكون نموذج Ag NPs المرتبطة بها كمعيار لدراسات طويلة الأجل تمثل إعادة تشتت الجسيمات في النموذج الأمثل.
تشتت البروتوكولات المقدمة هنا حصة أوجه التشابه مع تلك التي نشرت في وقت سابق من الأدب، ويتضمن بعض التوصيات القليلة التي سبق أن قدمتها الماضية العمال7،،من2122،23 ،،من2425. في هذه الدراسة، يستخدم نهج منتظم وتدريجي لمراقبة نوعية التشتت في جميع أنحاء البروتوكول التشتت. يتعهد هذا النهج توصيف في الوقت الحقيقي من تشتت نانوماتيريال، بغية تحديد الشروط المثلى تشتت التجريبية (الشكل 1).
رقم 1. مخطط انسيابي تصور نظام وتسلسل تدريجي للبروتوكول التشتت. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
Protocol
ملاحظة: يتم استخدام جميع المواد الكيميائية كما وردت دون مزيد من تنقية. استخدام الماء عالي النقاوة طوال فترة الدراسة مع مقاومة من 18 MΩ·cm. عموما يتم تخزين جميع شتاتنا استعداد في 5 درجة مئوية في الظلام للدراسات الاستقرار في المستقبل أو أي خصائص أخرى، لكن هذا يمكن أن تختلف تبعاً لتكوين المواد والخصائص الأخرى المرتبطة بها مثل انحلال. على سبيل المثال، Ag NPs مستقرة بصفة عامة لبعض الوقت وإذا مخزنة بين 2-5 درجة مئوية بعيداً عن ضوء الشمس؛ بيد أن التغيرات الدينامية بد أن يحدث داخل أن الإيقاف وتشتت سيتم إعادة التكتل ومع ذلك، ومن المعروف أن الرواسب أسفل مع مرور الوقت. قم بتحليل هذه المواد باستخدام دائرة الأراضي والمساحة، تجاه الأشعة فوق البنفسجية، وال للتحقق من الجودة قبل البيولوجية اختبار4،5،13،14. ويستخدم بتركيز 0.02 مغ/مل للتحليل الوارد أدناه. أن تركيز العينة مناسبة للتحليل باستخدام دائرة الأراضي والمساحة، تجاه الأشعة فوق البنفسجية، والقرص أجهزة الطرد المركزي، وزيتا-إمكانات العمليات الحسابية، وتحليل تيم.
1-معايرة لتسليم السلطة سونيكاتورس
ملاحظة: الطاقة الصوتية فعالة تسليمها إلى تعليق سونيكاتيد معلمة هامة بغية الحصول على تشتت استنساخه. وهذا يختلف عن إدخال الكهربائية أو لإنتاج الطاقة مولد المؤشرة بالشركة المصنعة لهذا هو الفعلي الطاقة التي يتم التسليم إلى التعليق أثناء سونيكاتيون26. من بين العديد من الطرق لحساب السلطة المسلمة الفعالة، هو الأسلوب الأكثر استخداماً القياس26. وهذا معروف ليكون وسيلة بسيطة وفعالة لقياس مباشر للسلطة الفعلية التي سلمت إلى تعليق7. في هذا الأسلوب، يتم تسجيل زيادة درجة حرارة السائل في سونيكاتور معين الإعداد على مر الزمن وقوة فعالة تسليم يحسب باستخدام المعادلة التالية:
حيث P هو الطاقة الصوتية المسلمة (W)، T هي درجة الحرارة (K)، t يناظر الوقت (s)، وهو جف الحرارة النوعية للسائل (4.18 J/g· ك للمياه)، و M هو كتلة السائل (ز).
-
معايرة لتسليم السلطة بمسبار الموجات فوق الصوتية مزودة مكبر الصوت فيال
ملاحظة: الأسلوب مقتبس من تاوروزي et al. ينصح 7 والخطوات التالية.- مكان قنينة بلاستيكية فارغة على ميكروبالانسي وتغليف التوازن.
- ملء القنينة مع 1.5 مل مياه دي (المقاومة 18 MΩ·cm) وسجل كتلة السائل باستخدام الرصيد.
- مكان القنينة في واحدة من الثقوب الستة قنينة في جزء مكبر الصوت قنينة الكثافة العالية وتزج مجس درجة حرارة متصلاً بمقياس درجة حرارة رقمية باستخدام المشبك. تأكد من أن التحقيق لا تلمس جدران القنينة وهو حوالي 2 سم تحت سطح السائل.
- قم بتعيين إعداد مكبر الصوت القنينة في 24 كيلوهرتز و 10 ث (تعديل السعة 50 في المائة)، وتعمل في وضع مستمر.
ملاحظة: التعديلات السعة الأخرى اختبار هنا هي 70%، 90% و 100%. - تسجيل الزيادة في درجة حرارة الماء لمدة 5 دقائق الأولى في الفترة الفاصلة 30 ثانية وضمان أن القنينة أو الإعداد لا تحول موقف.
- إنشاء درجة حرارة مقابل الرسم البياني الوقت في برنامج جدول بيانات والحصول على أفضل تناسب الخطي للمنحنى باستخدام انحدار المربعات.
- الحصول على المنحدر من الرسم البياني (وهو ارتفاع درجة الحرارة مع مرور الوقت) وحساب القوة تسليمها باستخدام المعادلة 1. تكرار التجربة ثلاث مرات والحصول على قيمة متوسط.
- كرر الإجراء من الخطوات 1.1.1-1-1-4 لإعدادات السعة 70%، 90% و 100%. ويقال قيمة الطاقة التي تم الحصول عليها باستخدام هذا الإجراء أثناء الإجراء التشتت.
-
معايرة لتسليم السلطة بحمام الموجات فوق الصوتية
- مكان قنينة بلاستيكية فارغة على ميكروبالانسي وتغليف التوازن.
- ملء القنينة مع 1.5 مل مياه دي (المقاومة 18 MΩ·cm) وسجل كتلة السائل باستخدام الرصيد.
- ضع القنينة في وسط حمام الموجات فوق الصوتية نصف مغموسة في الماء وتأمينه مع المشبك. تزج مجس درجة حرارة متصلاً بمقياس درجة حرارة رقمية باستخدام المشبك. تأكد من أن التحقيق لا تلمس جدران القنينة وهو حوالي 2 سم تحت سطح السائل.
- قم بإعداد حمام الموجات فوق الصوتية في 40 كيلو هرتز و 80 واط وتعمل في وضع مستمر.
- تسجيل الزيادة في درجة حرارة الماء لمدة 5 دقائق الأولى في الفترة الفاصلة 30 ثانية وضمان أن القنينة أو الإعداد لا تحول موقف.
- إنشاء درجة حرارة مقابل الرسم البياني الوقت في التفوق والحصول على أفضل تناسب الخطي للمنحنى باستخدام انحدار المربعات.
- الحصول على المنحدر من الرسم البياني في برنامج جدول بيانات (وهو ارتفاع درجة الحرارة مع مرور الوقت) وحساب القوة تسليمها باستخدام المعادلة 1. تكرار التجربة ثلاث مرات والحصول على قيمة متوسط. ويقال قيمة الطاقة التي تم الحصول عليها باستخدام هذا الإجراء أثناء الإجراء التشتت.
2-التشتت الداخلي في وسط مائي مسبار الموجات فوق الصوتية مزودة مكبر الصوت قنينة باستخدام
- وزن 2 مغ لكل من نانوبوودير المطلوبة باستخدام ملعقة نظيفة في قارورة زجاج نظيفة الثلاثة. قم بتسمية لهم كقنينة 1 و 2 و 3.
- "الماصة؛" إلى 1 مل مياه دي وإضافة على طول الجدران لكل قنينة. جعل عجينة سميكة مع المساعدة من قضيب الزجاج نظيفة رقيقة، ثم إضافة ما تبقى الماء لجعل تركيز نهائي 0.2 مغ/مل. في حالة نموذج مسعور، القيام بالتبول قبل استخدام 1 مل إيثانول المجلد/المجلد 0.5% وإضافة المياه دي لجعل يصل التركيز النهائي المطلوب.
- ختم كل قنينة مع برنامجه ويهز جيدا في حركة دائرية أفقية إلى نانوبوودير ريموفيني التمسك بجدران القنينة.
- وضع قنينات ثلاثة في مسبار الموجات فوق الصوتية مزودة مكبر الصوت قنينة وتطبيق علاج sonication أول 2 دقيقة في 1.1 واط في وضع نابض (1 s s/1، الذي يعني 1 s في و 1 s إيقاف). وهذا سيعطي ارتفاع درجة حرارة حوالي 4 درجات مئوية في التشتت.
- إخراج القنينة 1 وماصة بكمية مناسبة من قاسمة من أعلى القنينة، وتمييع مع المياه دي لتركيز 0.02 مغ/مل. تميز تشتت المخفف لحجم وتوزيع حجم الجسيمات، والشكل، والتكتل وزيتا إمكانات استخدام طائفة من التقنيات المجانية مثل دائرة الأراضي والمساحة، تيم، تجاه الأشعة فوق البنفسجية، و ELS (نوقشت في القسم 4). تسجيل وتوثيق القياسات بدقة.
- الإيقاف المؤقت لمدة 10 دقيقة من الخطوة 2.4 للسماح لتبريد العينة وتجنب أي ارتفاع مفاجئ في درجة الحرارة في النظام. تطبيق علاج سونيكاتيون ثانية إلى قارورة 2 و 3 ل 4 دقيقة في نفس إعدادات السعة ووضع نابض. إخراج القنينة 2 وكرر الخطوة 2، 5، وتوثيق القراءات بعد 6 دقائق من سونيكاتيون.
- الإيقاف المؤقت لمدة 10 دقائق، وتطبيق علاج سونيكيشن ثالث إلى القنينة 3 لآخر 4 دقيقة وثم اتبع الخطوة 2، 5. تسجيل وتوثيق القياسات في 10 دقيقة من سونيكاتيون (نوقشت في القسم 4).
ملاحظة: مختبر المعاطف والقفازات ونظارات يجب أن ترتديه عند التعامل مع تعليق من جسيمات نانوية. سونيكاتور يجب أن توضع في العلبة الصوتية أثناء تجارب أطول، ويجب ارتداء حماية عالية الإذن قد يفشل عند العمل بشكل أوثق إلى مصدر الموجات فوق الصوتية.
3-التشتت الداخلي في وسط مائي باستخدام حمام الموجات فوق الصوتية
- تزن 2 مغ لكل من نانوبوودير المطلوبة باستخدام ملعقة نظيفة في قارورة زجاج نظيفة أربعة وتسميتها كقارورة 4، 5، 6، و 7.
- "الماصة؛" ببضع قطرات من المياه دي وإضافة على طول الجدران من كل قنينة، وجعل عجينة سميكة مع مساعدة قضيب الزجاج رقيقة نظيفة. ثم إضافة ما تبقى الماء لجعل تركيز نهائي 0.2 مغ/مل في كل قنينة.
ملاحظة: في حالة عينة مسعور، التبول قبل يتم استخدام 1 مل إيثانول المجلد/المجلد 0.5% وثم يضاف الماء دي جعل يصل التركيز النهائي المطلوب. - ختم كل قنينة مع برنامجه ويهز جيدا في حركة دائرية أفقية لإزالة أي نانوبوودير التمسك بجدران القنينة.
- ضع قارورة أربعة في وسط حمام الموجات فوق الصوتية مع قنينة نصف مغموسة في الماء وتطبيق العلاج سونيكيشن الأولى في 80 واط لمدة 15 دقيقة في درجة حرارة الغرفة. وهذا سيعطي ارتفاع درجة حرارة حوالي 3 درجات مئوية في التشتت.
- إزالة قنينة 4 من الحوض بالموجات فوق الصوتية و "الماصة؛" بكمية مناسبة من قاسمة من أعلى القنينة، وتمييع مع المياه دي لتركيز 0.02 مغ/مل ووصف العينة لحجم وتوزيع حجم الجسيمات، والشكل، والتكتل وزيتا إمكانية استخدام مجموعة من التقنيات المجانية مثل دائرة الأراضي والمساحة، تيم، تجاه الأشعة فوق البنفسجية، و ELS (نوقشت في القسم 4). تسجيل وتوثيق القياسات.
- تغيير المياه في الحوض بالموجات فوق الصوتية وتطبيق علاج سونيكاتيون ثانية للقنينات 5 و 6 و 7 لآخر 15 دقيقة في نفس الإعدادات (80 واط). إزالة قنينة 5 واتبع الخطوة 3.5 لتوصيف وتوثيق القراءات في 30 دقيقة من sonication.
- تغيير المياه في الحوض بالموجات فوق الصوتية (لتفادي أي مزيد من ارتفاع درجة الحرارة) وتطبيق علاج سونيكيشن ثالث من آخر 30 دقيقة للقنينات 6 7 في نفس الإعدادات مع وقفه صغيرة لتغيير المياه مرة أخرى في 15 دقيقة إزالة فيال 6 واتبع الخطوة 3.5. تسجيل وتوثيق القياسات في ح 1 sonication.
- تغيير المياه مرة أخرى في الحمام بالموجات فوق الصوتية كل 15 دقيقة وتطبيق علاج sonication الرابعة إلى القنينة 7 لآخر ساعة حفظ إعدادات ثابت. إخراج القنينة 7 واتبع الخطوة 3.5 لتوصيف كاملة، وتسجيل القياسات في ح 2 sonication.
4-توصيف عينات متناثرة في نقاط زمنية مختلفة
- وصف حجم استخدام دائرة الأراضي والمساحة 27
- فتح برنامج DLS. قم بإنشاء ملف قياس حجم التي يمكن أن تكون فردية نانوماتيريال محددة (بما في ذلك واحدة لمعيار) باستخدام قيمة الانكسار من الدليل Malvern. وباﻹضافة إلى ذلك، إدخال أية بيانات أخرى يطلبها البرنامج، مثل قيم من الاستيعاب واللزوجة، وأيضا نوع من مشتت.
- أدخل في ظروف التجربة للعينة، مثل وقت الموازنة 2 دقيقة، درجة الحرارة 20 درجة مئوية، ومبومو اكتب كانخفاض حجم ومبومو المتاح، وتجربة تشغيل في الوضع التلقائي. اضغط على الملف | حفظ (حفظ باسم المطلوب).
- الصحافة "الملف | فتح القياس الجديدة "وتشغيل اختبار تحقق دائرة الأراضي والمساحة باستخدام الخرز مطاط القياسية مع حجم القيمة اسمية من 100 نانومتر لوصف الأداء أداة
- استخدام ومبومو المتاح حجم منخفض. حقن 1 مل عينة باستخدام المحاقن أو الممصات لتجنب أي فقاعات الهواء.
ملاحظة: تنظيف الترعة مع الإيثانول والمياه دي قبل الاستخدام. - إدراج في ومبومو في الجهاز. انقر فوق الزر "ابدأ" في لوحة قياس الملف. لاحظ أن هذا حجته العينة لمدة 2 دقيقة وأخذ القياسات عند 20 درجة مئوية.
ملاحظة: إذا تم تخزينها مسبقاً في الثلاجة عينات، تسمح لهم بالوصول إلى درجة حرارة الغرفة قبل استخدامها. - جمع قياسات خمسة على الأقل في الوضع التلقائي، وأخذ متوسط القياسات لتقرير الحجم من تحديد جميع القياسات والنقر فوق "متوسط" من أعلى اللوحة. تصدير البيانات إلى excel لمزيد من التحليل.
- تقرير قطر هيدرودينامية Z-المتوسط، مع عرض حزب النضال الديمقراطي الإندونيسي يمثل الانحراف المعياري Z-متوسط في حالة توزيع مونومودال28. في حالة تفاوت كبير بين Z-المتوسط أو متوسط لتوزيع حجم كثافة المرجحة، ويدل على بوليديسبيرسيتي أو تجمع سكاني، نقلت عن متوسط مرجح كثافة حجم التوزيع نتيجة مع تعليق على وضع العينة.
- كرر الخطوة 4.1.3 للقياسات الجديدة.
ملاحظة: DLS ليس أسلوباً مناسباً لتحليل العينات غير المثالية. ونعني بهذه العينات التي هي جزيئات غير كروية polydispersity عالية، تجمع سكاني واسعة النطاق، والترسيب، و إلخ القياسات المتكررة قد ينتج قراءات غير دقيقة بسبب تسوية/ترسب الجسيمات. وفي مثل هذه الحالات، ينصح تقنيات مجانية أخرى مثل الطرد المركزي القرص، التي يمكن استخدامها لتقييم التشتت بطريقة نوعية.
- استخدام ومبومو المتاح حجم منخفض. حقن 1 مل عينة باستخدام المحاقن أو الممصات لتجنب أي فقاعات الهواء.
- حجم التوزيع "استخدام الطرد المركزي القرص"
- فتح برنامج CPS. حدد "تعريف الإجراء" ووضع اسم سوب عينة في الجزء العلوي وملء المعلمات عينة مثل القطر الحد الأدنى والحد الأقصى وكثافة الجسيمات والانكسار، والاستيعاب وعامل غير كروية29.
- لإدخال مثلاً لجسيمات نانوية أكسيد الزنك، 0.1 ميكرون وميكرون 1.0 في علامات التبويب قطرها الحد الأدنى والحد الأقصى، على التوالي، أدخل 5.61 غ/مل في كثافة الجسيمات، 2.1 في المقطع الانكسار، 0.001 في امتصاص الجسيمات، و 1 في غير كروية القسم.
- ملء المعايرة القياسية التفاصيل تستند إلى معيار PVC من ذروة القطر 0.377 ميكرومتر مع كثافة جسيمات 1.385 غ/مل. كما شغل في معلمات السوائل (السكروز، وكثافة السوائل 1.04 غ/مل، والسوائل الانكسار من 1.35)، واسم وحفظ الإجراء.
- اختيار الإجراء المحدد (SOP بحفظه في الخطوة 4.2.1) وحقن على مستوى التدرج الأولى، 1.6 مل من محلول السكروز (24 في المائة) في الحفرة من خلال القرص واضغط 'ابدأ'.
ملاحظة: دور السكروز هنا إنشاء تدرج كثافة داخل القرص أثناء الدوران بسرعة ثابتة. وهذا تلقائياً حساب سرعة القرص اعتماداً على حجم مجموعة. - انتظر حتى يصل البرنامج دورة في الدقيقة المحتسبة تلقائياً (تناوب في الدقيقة الواحدة). استقرار الترسب بالحقن رج سكروز (8% منخفض الكثافة وعالي الكثافة 24%، انظر الجدول 1)، والحجم الإجمالي 1.6 مل كل الوقت بدءاً من أعلى كثافة وتنتهي مع حل أقل كثافة.
ملاحظة: هنا نحن نحتفل بمحلول السكروز 8% أنها منخفضة ونسبة 24% من محلول السكروز كارتفاع. فهي مختلطة في المجلدات التالية (الحجم الإجمالي 1.6 مل كل مرة) وحقن القرص واحدة تلو الأخرى حتى يتم تشكيل تدرج.- وفي أعقاب ذلك، ضخ 1.0 مل دوديكان كاب السائل الذي يساعد على المحافظة على التدرج داخل القرص للحد أدنى من 6 حاء السماح النابذة القرص حجته على ح 1.
- حدد "تشغيل محلل" وإدخال المعرف عينة، والبدء في الصحافة. حقن 0.2 مل معيار بحقنه 1 مل في القرص واضغط شريط المسافة في نفس الوقت. ثم حقن 0.2 مل العينة واضغط على شريط المسافة في نفس الوقت. الانتظار لقياس لإنهاء ثم انقر فوق في النموذج التالي.
- استخدام برنامج نظام مراقبة أجهزة الطرد المركزي القرص للحصول على البيانات ومعالجتها. لهذا، انقر فوق "استرداد التوزيع" وانقر فوق اسم العينة؛ يؤدي هذا إلى فتح الرسم البياني توزيع حجم العينة. تصدير البيانات إلى جدول بيانات مدير.
- فتح برنامج CPS. حدد "تعريف الإجراء" ووضع اسم سوب عينة في الجزء العلوي وملء المعلمات عينة مثل القطر الحد الأدنى والحد الأقصى وكثافة الجسيمات والانكسار، والاستيعاب وعامل غير كروية29.
- دراسة استقرار التشتت باستخدام مطيافية الأشعة فوق البنفسجية بالنسبة
ملاحظة: غالباً ما يستخدم مطيافية الأشعة فوق البنفسجية بالنسبة لفهم تعليق الاستقرار والتجميع بعناية مراقبة التغيرات في كثافة الذروة، والتخالف الطيفية، الشكل الطيفي، فضلا عن تحويل الطول الموجي في طيف امتصاص4. فيما يلي الخطوات التفصيلية.- فتح برنامج جهاز المطياف الضوئي تجاه الأشعة فوق البنفسجية، وانقر فوق "مسح الطيف"30.
- استخدام ومبومو كوارتز قياسية (شبه ميكروريكتانجولار الكوارتز خلية 100 مم، 190-2,700 شمال البحر الأبيض المتوسط). حقن 2-3 مل عينة باستخدام ماصة.
- قبل الاستخدام، أغسل الترعة مع حمض النيتريك 50% لمدة 10 دقائق ويغسل ثلاث مرات مع تنقية المياه. ثم شطف بالأسيتون وإزالة الزائدة، والهواء الجاف.
- إعداد مسبق لمجموعة إعداد الصك إلى 700 نيوتن متر للطول الموجي نانومتر 200 من علامة التبويب الطول الموجي بالنقر فوق "الصك" في الجزء العلوي من لوحة البرنامج والنقر فوق 'تعيين الطول الموجي'.
- انقر فوق "خط الأساس". خلفية طرح كل طيف مقابلة 'فارغة' باستخدام أيومبومو مليئة فقط تشتيت المتوسطة، وفي هذه الحالة هو المياه.
ملاحظة: في حالة عينات مسعور، يتم استخدام نسبة مماثلة من الإيثانول: المياه كوسيلة تفريق. - جمع الأطياف الفردية ثلاثة على الأقل في كل نموذج بواسطة النقر فوق "أداة | الخاصية "، وقم بإدخال' 3 ' عدد من الأطياف. أن متوسط القيم للتحليل. حفظ البيانات وتصدير البيانات لمزيد من التحليل.
- زيتا القياسات المحتملة باستخدام ELS
- فتح برنامج DLS. إنشاء زيتا إمكانية قياس ملف التي يمكن أن تكون فردية نانوماتيريال محددة استخدام قيمة الانكسار من الدليل Malvern. إدخال معلومات أخرى يمكن توصيله في البرمجيات مثلاً، واستيعاب واللزوجة، ونوع مشتت كما تم العثور عليها في علامة التبويب إعداد نموذج انقر فوق "ملف | "حفظ وحفظ بالاسم الذي تريده.
- انقر فوق "ملف | فتح القياس الجديدة "، والتحقق من الأداء أداة باستخدام مرجع قياسي DTS 1235 (زيتا القياسية المحتملة). هذا هو مطاط البوليستيرين قياسية في مخزن مائي في الأس الهيدروجيني 9 ولديها إمكانات زيتا للمتوسط ± 4.2-42.
- إعداد النموذج بحقنه على الأقل 1 مل القدرة. استخدام إحدى خلايا شعرية مطوية المتاح مزودة قطب كهربائي على كل جانب للقياسات المحتملة زيتا. حقن العينة بعناية في الخلية الشعرية من خلال أحد المنافذ على فحص الخلايا الشعرية أن هناك لا فقاعات.
- حالما يبدأ العينة من الخروج من الجانب الآخر، إدراج السدادات وإزالة أي السائل الذي قد يكون المنسكب على أقطاب كهربائية. تنظيف الترعة دقة مع الإيثانول والمياه دي.
- إدراج الخلايا الشعرية مطوية في الجهاز. حجته لمدة 2 دقيقة والحصول على القياسات عند 200 درجة مئوية، ما لم يحدد. إذا تم تخزينها مسبقاً في الثلاجة نماذج التشتت، تسمح العينات تشتت لتصل إلى درجة حرارة الغرفة قبل استخدامها.
- جمع قياسات خمسة على الأقل في الوضع التلقائي، وتقرير زيتا متوسط القيمة المحتملة. تصدير البيانات، وتحليل،من1718 (عادة، زيتا القيمة المحتملة أدناه-25 mV وأعلاه 25 أم تعتبر مستقرة)، وتفسير عبر الإنترنت أو دون اتصال.
- توصيف الخصائص المورفولوجية استخدام تيم
- استخدام الشبكات (300 مش) الكربون المخرمة الأفلام لإعداد نموذج. وضع قطره من العينة التشتت (حوالي 0.1 مل، 0.02 مغ/مل) على شبكة نظيفة.
- السماح بعينه للهواء الجاف في الظروف المحيطة مع إبقاء الشبكات المشمولة بمنع تلوث الهواء.
- غسل الشبكات مع مياه نقية جداً لإزالة أي آثار التجفيف، ورهنا بتصوير تيم.
ملاحظة: إضافة قطره التشتت على الشبكة يزيد تركيز الجزيئات على سطح الشبكة مما يؤدي إلى جاذبية الجسيمات بين القوات. تجفيف متفاوتة يمكن أن تؤدي إلى النتائج الملموسة. يزيل هذا الخطر شطف صغيرة مع مياه نقية جداً ومفيد لتجفيف موحدة ل الشبكات31. - الحصول على الصور في شكل dm3 ودراستها في وقت لاحق دون اتصال باستخدام البرمجيات TEM.
ملاحظة: يمكن استخدام الصور للاستدلال على المعلومات التكميلية المحيطة بحجم الجسيمات، والهيكل والشكل. يتم تحويل الملفات إلى tiff، التي يمكن الاضطلاع الكمي على خصائص مثل الشكل والحجم.
Representative Results
وترد البيانات المسعريه تبين الارتفاع في درجة الحرارة مع مرور الوقت خلال كل أنواع سونيكيشن في الشكل 2. يتم حساب الطاقة الصوتية فعالة تسليمها إلى التشتت في مسبار الموجات فوق الصوتية مزودة مكبر الصوت قنينة (مصدر طاقة 200 W) لتكون 0.55 ± 0.05 ث في السعة 50%, 0.75 ± 0.04 ث في السعة 70%, 1.09 ± 0.05 ث في السعة 90%، و 1.15 ± 0.05 W في أمبليت 50% فوفو، بينما للحوض بالموجات فوق الصوتية (مصدر قوة 80 واط)، يحسب أن 0.093 ± 0.04 ث في الإعداد 100%. النتيجة مشابهة للأعمال المنشورة سابقا، مما يدل على أن إنتاج الطاقة المعروضة بواسطة سونيكاتورس أقل بكثير من التي سلمت إلى أن الإيقاف تحت العلاج32،،من3334.
رقم 2. المسعريه بيانات تظهر ارتفاع درجة الحرارة مع مرور الوقت أثناء سونيكيشن باستخدام مسبار الموجات فوق الصوتية (A) مزودة بمكبر الصوت القنينة و (ب) حمام الموجات فوق الصوتية- يتم حساب الطاقة الصوتية فعالة تسليمها إلى التشتت في مسبار الموجات فوق الصوتية مزودة مكبر الصوت قنينة (مصدر طاقة 200 W) لتكون 0.55 ± 0.05 ث في السعة 50%, 0.75 ± 0.04 ث في السعة 70%, 1.09 ± 0.05 ث في السعة 90%، و 1.15 ± 0.05 W في أمبليت 50% فوفو، بينما للحوض بالموجات فوق الصوتية (مصدر قوة 80 واط)، يحسب أن 0.093 ± 0.04 ث في الإعداد 100%. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
ويرد في الجدول 2النتائج المرتبطة بتشتت المواد النانوية المختلفة التي تنتجها بروتوكولات مختلفة. وتبين نتائج التغير في نوعية التشتت (مقاسا بدائرة الأراضي والمساحة، ELS وال) المرتبطة بتشتت مختلف المواد النانوية المنتجة باستخدام شروط سونيكيشن مختلفة. كما هو متوقع، تقلب البيانات تحكمها عدة عوامل مثل نوع من نانوماتيريال، سونيكيشن فترة من الوقت، وما إذا كان التحقيق أو حمام الموجات فوق الصوتية قد استخدمت في البروتوكول. طيف الأشعة فوق البنفسجية مقابل الحصول على كل نانوماتيريال ويرد في الشكل 3 و 4 الشكل وتظهر النتائج DLS في الشكل 5 و الشكل 6.
والغرض من الجدول 2 هو ليس فقط لإظهار درجة تقلب البيانات ولكن أيضا للسماح بتحديد بروتوكول تشتت الأمثل تشتت نانوماتيريال معين. إذا استخدمت تشتت هذه كجزء من أسلوب اختبار نانوتوكسيكولوجيكال، ثم الوضع المثالي أن يكون تشتت مستقرة (يفضل أن تكون حجم في أقل ± 30 mV)، PdI صغيرة التي تشير إلى توزيع حجم الجسيمات أضيق (ويفضل مع حزب النضال الديمقراطي الإندونيسي من 0.2 أو أقل)، صغيرة يعني DLS حجم الجسيمات، للإشارة إلى أن تفكك اجلمرتر كبيرة. هنا، يتم تعريف Z-متوسط الكثافة على أساس متوسط حجم الجسيمات النانوية وحزب النضال الديمقراطي الإندونيسي ومقياس لعرض مجمل حجم التوزيع (المبينة أعلاه في مقدمة).
| شمال البحر الأبيض المتوسط | نموذج التعليمات البرمجية | الوقت سونيكيشن | الحجم بدائرة الأراضي والمساحة (nm) | فهرس بوليديسبيرسيتي (حزب النضال الديمقراطي الإندونيسي) | زيتا المحتملة (mV) |
| أكسيد السيريوم الرباعي | CeO2_powder | 0 | 396±130 | 0.763±0.100 | 17.2±0.4 |
| CeO2_B_15min | مدة 15 دقيقة | 128±4 | 0.231±0.015 | 39.2±1.0 | |
| CeO2_B_30min | 30 دقيقة | 117±5 | 0.210±0.008 | 38.1±0.5 | |
| CeO2_B_1h | ح 1 | 95±3 | 0.209±0.012 | 46.5±0.5 | |
| CeO2_B_2h | ح 2 | 92±2 | 0.203±0.007 | 46.5±1.4 | |
| CeO2_P_2min | 2 دقيقة | 126±7 | 0.218±0.005 | 28.8±0.7 | |
| CeO2_P_6min | 6 دقيقة | 131±2 | 0.209±0.014 | 40.5±0.7 | |
| CeO2_P_10min | 10 دقيقة | 122±1 | 0.184±0.014 | 44.4±1.3 | |
| أكسيد الزنك (ماء) | مسحوق ZnO_NM110 | 0 | 1410±120 | 0.786±0.150 | 17.1±0.5 |
| ZnO_NM110_B | مدة 15 دقيقة | 239±2 | 0.130±0.024 | 25.4±1.0 | |
| _15min | |||||
| ZnO_NM110_B | 30 دقيقة | 251±2 | 0.166±0.020 | 21.6±0.3 | |
| _30min | |||||
| ZnO_NM110_B | ح 1 | 310±8 | 0.162±0.025 | 21.0±0.2 | |
| _1hr | |||||
| ZnO_NM110_B | ح 2 | 274±3 | 0.243±0.014 | 25.2±0.7 | |
| _2hr | |||||
| ZnO_NM110_P | 2 دقيقة | 377±20 | 0.267±0.025 | 21.7±0.4 | |
| _2min | |||||
| ZnO_NM110_P | 6 دقيقة | 885±70 | 0.276±0.023 | 8.6±0.6 | |
| _6min | |||||
| ZnO_NM110_P | 10 دقيقة | 1074±88 | 0.673±0.058 | 11.2±1.4 | |
| _10min | |||||
| أكسيد الزنك (مسعور) | ZnO_NM111_ | 0 | 758±86 | 0.823±0.006 | --14.6±0.7 |
| مسحوق | |||||
| ZnO_NM111_ | مدة 15 دقيقة | 384±95 | 0.399±0.074 | --17.5±1.0 | |
| B_15min | |||||
| ZnO_NM111_ | 30 دقيقة | 282±35 | 0.361±0.009 | --22.4±0.5 | |
| B_30min | |||||
| ZnO_NM111_ | ح 1 | 296±18 | 0.379±0.031 | --22.8±0.5 | |
| B_1hr | |||||
| ZnO_NM111_ | ح 2 | 280±54 | 0.366±0.031 | --23.7±1.0 | |
| B_2hr | |||||
| ZnO_NM111_ | 2 دقيقة | 227±9 | 0.402±0.032 | 19.8±0.8 | |
| P_2min | |||||
| ZnO_NM111_ | 6 دقيقة | 340±58 | 0.477±0.026 | --21.1±0.2 | |
| P_6min | |||||
| ZnO_NM111_ | 10 دقيقة | 370±72 | 0.626±0.065 | --21.8±0.8 | |
| P_10min | |||||
| المركز الوطني للاستشعار | A32_powder | 2 دقيقة | 306±5 | 0.279±0.029 | --23.7±0.5 |
| A32_B_15min | مدة 15 دقيقة | 250±3 | 0.200±0.007 | --18.0±0.4 | |
| A32_B_30min | 30 دقيقة | 255±2 | 0.282±0.036 | --20.2±1.1 | |
| A32_B_1hr | ح 1 | 230±3 | 0.226±0.021 | --21.7±0.5 | |
| A32_B_2hr | ح 2 | 267±3 | 0.337±0.019 | --20.6±0.6 | |
| A32_P_2min | 2 دقيقة | 255±4 | 0.217±0.011 | --22.5±0.4 | |
| A32_P_6min | 6 دقيقة | 245±9 | 0.328±0.029 | --23.6±0.8 | |
| A32_P_10min | 10 دقيقة | 254±4 | 0.313±0.029 | --23.6±0.5 | |
| المركز الوطني للاستشعار | A106_powder | 2 دقيقة | 580±18 | 0.305±0.070 | --35.9±1.0 |
| A106_B_15min | مدة 15 دقيقة | 573±18 | 0.404±0.016 | --29.5±1.0 | |
| A106_B_30min | 30 دقيقة | 479±11 | 0.363±0.013 | --28.8±1.4 | |
| A106_B_1hr | ح 1 | 566±22 | 0.461±0.054 | --25.0±0.7 | |
| A106_B_2hr | ح 2 | 477±10 | 0.311±0.027 | --26.8±0.5 | |
| A106_P_2min | 2 دقيقة | 300±58 | 0.473±0.053 | --29.8±1.0 | |
| A106_P_6min | 6 دقيقة | 390±10 | 0.359±0.022 | --40.7±0.5 | |
| A106_P_10min | 10 دقيقة | 300±85 | 0.511±0.134 | --24.5±0.7 | |
| فضة | Ag_cit | 0 | 72±50 | 0.462±0.258 | --38.7±1.3 |
| Ag_B_15min | مدة 15 دقيقة | 25±1 | 0.489±0.008 | --39.8±2.2 | |
| Ag_B_30min | 30 دقيقة | 25±1 | 0.532±0.036 | --30.7±2.8 | |
| Ag_B_1hr | ح 1 | 25±1 | 0.542±0.028 | --39.2±1.7 | |
| Ag_B_2hr | ح 2 | 28±5 | 0.387±0.015 | --35.8±1.8 | |
| Ag_P_2min | 2 دقيقة | 29±1 | 0.300±0.025 | --42.0±2.9 | |
| Ag_P_6min | 6 دقيقة | 26±2 | 0.263±0.017 | --40.4±1.5 | |
| Ag_P_10min | 10 دقيقة | 25±2 | 0.251±0.011 | --47.3±1.4 |
الجدول 2. موجز لنتائج التشتت شمال البحر الأبيض المتوسط في المياه. 'ف' في عينة رموز تشير إلى تشتت الاضطلاع مسبار الموجات فوق الصوتية مزودة مكبر الصوت قنينة باستخدام وأشارت 'ب' في نموذج التعليمات البرمجية إلى تشتت تقوم استخدام حمام الموجات فوق الصوتية. أخذ جميع القياسات في 0.02 مغ/مل. شركة سونيكاتيون في الساعة 0 الوسائل غير سونيكاتيد تعليق أيمجرد المصافحة والاختلاط دون أي مساعدات أخرى. سونيكاتيد 2 دقيقة أولى في سونيكاتور حمام تجويدها التي غير قابلة للذوبان وعدم التشتت في المياه دي على الهز الجسدي تماما وكما ذكرت.
الشكل 3. أطياف الأشعة فوق البنفسجية-تجاه المدير التنفيذي2(أ)، (ب) أكسيد الزنك NM110، وتشتت NM111 (ج) أكسيد الزنك في المياه. تستخدم مطيافية الأشعة فوق البنفسجية بالنسبة لفهم استقرار تعليق والتجميع بعناية مراقبة التغيرات في كثافة الذروة، التخالف الطيفية، الطيفية الشكل، فضلا عن تحول الطول الموجي في أطياف الامتصاص. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
الشكل 4. أطياف الأشعة فوق البنفسجية بالنسبة تشتت A106 (A) تجويدها و A32 تجويدها (ب) و (ج) Ag_citrate في المياه- يتم استخدام مطيافية الأشعة فوق البنفسجية بالنسبة لفهم استقرار تعليق والتجميع بعناية مراقبة التغيرات في كثافة الذروة، التخالف الطيفية، الطيفية الشكل، فضلا عن تحول الطول الموجي في أطياف الامتصاص. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
الرقم 5. حجم التوزيع بكثافة الحصول عليها مع دائرة الأراضي والمساحة عن (أ) المدير التنفيذي2، (ب) أكسيد الزنك NM110، وتشتت NM111 (ج) أكسيد الزنك في المياه- الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
الشكل 6. حجم التوزيع بكثافة الحصول عليها مع دائرة الأراضي والمساحة تشتت A106 (A) تجويدها و A32 تجويدها (ب) و (ج) Ag_citrate في المياه- الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
وفي حالة تعليق نانوماتيريال2 المدير التنفيذي، أسفر استخدام sonication انخفاض عام في حجم الجسيمات وقيم حزب النضال الديمقراطي الإندونيسي. وتبين النتائج دون أي سونيكاتيون، توزيع كثافة متعدد الوسائط مع ض متوسط (396 ± 130 nm) وقيمة عالية جداً من حزب النضال الديمقراطي الإندونيسي 0.763 ± 0.100 (الجدول 2). وعلاوة على ذلك، يبين التشتت زيتا قيمة محتملة 17.2 ± 0.4 mV. تجدر الإشارة إلى أنه يدل على تعليق بوليديسبيرسي جداً PdI ≥0.5. ولذلك، تم إخضاع العينة "الطرد المركزي القرص" وحجم توزيع البيانات المتحصل عليها أكد أيضا عينة غير موحدة ومتنافرة (الشكل 7 أ). وأكد تحليل مورفولوجيا وحجم العينة بال كذلك أن تشتت الجسيمات في الواقع عالية بوليديسبيرسي (الشكل 8). عند تفريق مسحوق استخدام حمام الموجات فوق الصوتية لمدة 15 دقيقة، أظهرت النتائج تحسن في نوعية التشتت. على وجه الخصوص، قد تحسنت عموما الاستقرار (كما لاحظ القيمة المحتملة المقابلة لها زيتا) ومونوديسبيرسيتي. زيادة فترة سونيكيشن إلى 2 حاء أدت إلى تحسن كبير في استقرار وتوزيع حجم الجسيمات أضيق (الجدول 2). فمن الواضح أن هناك تحسنا تدريجيا في نوعية تشتت إذا تم استخدام حمام sonication وقتاً أطول، كما يتبين من الانخفاض التدريجي في القطر هيدرودينامية وحزب النضال الديمقراطي الإندونيسي. تم الحصول على نتائج مماثلة إذا كانت قد نفذت إجراءات التشتت بدلاً من ذلك باستخدام مسبار الموجات فوق الصوتية. عموما، لقد تحقق دولة أكثر استقرارا وأكثر تجانساً من التكتل استخدام المسبار، كما أكدته بيانات دائرة الأراضي والمساحة وال. من المثير للاهتمام، يمكن تحقيقه بالموجات فوق الصوتية حمام ثبت أن خيار أفضل من الاستخدام للتحقيق، كحجم جسيمات يعني أصغر بكثير وكثير زيتا محتملة قيمة أعلى باستخدام حمام بدلاً من تحقيق. ولوحظ أن ميكروجرافس تيم في كلا الإجراءين sonication، أكدت وجود مختلف الجسيمات الأولية تشمل: المجالات ومكعبات بوليهيدرونس.
رقم 7. حجم التوزيع التي تم الحصول عليها مع "القرص الطرد المركزي" (أ) الرئيس التنفيذي لشركة _powder2وتشتت NM110_powder أكسيد الزنك (ب) في الماء عند الحد الأدنى 0 الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
الرقم 8. صور تيم المدير التنفيذي2 مما يدل على تأثير سونيكيشن على هوموجينيتي عينة والاستقرار. هو شريط مقياس 100 نانومتر لكل عينة. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
في حالة أكسيد الزنك، وتستخدم نوعين من أكسيد الزنك في تشتت أي، والمواد النانوية أكسيد الزنك من مختلف التشكيلات السطحية، ماء (NM110) ومسعور (NM111). وتشير النتائج إلى نتائج مماثلة بين هذين النوعين من أكسيد الزنك. سواء تبين أن نوعية تشتت أوضح مع لا سونيكاتيون، متوسط حجم الجسيمات الكبيرة وبوليديسبيرسيتي عالية. وقد NM110 ض متوسط من 1,410 ± 120 نانومتر وحزب النضال الديمقراطي الإندونيسي من شمال البحر الأبيض المتوسط ± 0.150 0.786؛ وقد NM111 ض متوسط 758 ± 86 نيوتن متر، وحزب النضال الديمقراطي الإندونيسي من 0.823 ± 0.006. كما تؤكد حجم توزيع البيانات المتحصل عليها ل NM110 من "القرص الطرد المركزي" عينة بوليديسبيرسيتي وإينهوموجينيتي (الشكل 7). يبدو أن حجم وبوليديسبيرسيتي من NM110 سونيكاتيد ينخفض مع المعاملة 15 دقيقة في حمام الموجات فوق الصوتية وتصل هضبة الحد أمثل سونيكاتيون 30 دقيقة وفي الوقت. يظهر وقت sonication أطول زيادة عامة في البيانات حجم الجسيمات، ويحتمل أن تكون بسبب الجسيمات أجلوميراتينج إعادة بعد الشطب التي تجمعت في البداية. من ناحية أخرى، يظهر NM110 تشتت متجانسة ومستقرة بعد 2 دقيقة من العلاج مسبار الموجات فوق الصوتية. ومع ذلك، دورات أطول من 6 دقيقة و 10 دقيقة كما تظهر زيادة في حجم الجسيمات وقيم حزب النضال الديمقراطي الإندونيسي، مشيراً إلى إعادة التكتل الجسيمات. تيم (الرقم 9 و الرقم 10) وتجاه الأشعة فوق البنفسجية (الشكل 3b–ج) نتائج أخرى تؤكد الدولة لمثل هذه النوعية من التشتت. من المثير للاهتمام، لوحظت نتائج مشابهة جداً في حالة NM111 عندما تعامل مع مسبار الموجات فوق الصوتية. مرة أخرى، أن الأسلوب المنهجي يشير إلى تحقق تشتت أفضل في 2 دقيقة، كما يمكن إعادة التكتل قد تكون مرتبطة بحالات 6 دقيقة و 10 دقيقة المقابلة. عندما استخدمت حمام الموجات فوق الصوتية بدلاً من ذلك، بلغ حجم الجسيمات تشتت هضبة بعد 30 دقيقة من سونيكاتيون؛ ولوحظ بعد أن أي زيادة أو نقصان في الحجم أو بوليديسبيرسيتي القيم. تيم ميكروجرافس التي تم الحصول عليها NM111 مسعور يشير أيضا إلى وجود مختلف التحف والآثار الأخرى التجفيف على الشبكة تيم (الشكل 10). وهذا يبين أن التبول قبل مع الإيثانول أو المذيبات العضوية الأخرى قد تكون مفيدة نحو إعداد تشتت مائي ولكن هناك تحديات على شل حركة العينات نانوماتيريال مسعور في الشبكات الكربون. عموما، إذا يتم التعرف على بروتوكول تشتت أمثل وهذا محكوم بالقيمة المقابلة أصغر حزب النضال الديمقراطي الإندونيسي، ثم يقابل ذلك ح ZnO_NM110_B1 و ZnO_Nm111_B30 min NM110 ماء ومسعور الحالات 111 شمال البحر الأبيض المتوسط، على التوالي.
الرقم 9. صور تيم NM110 أكسيد الزنك مما يدل على تأثير سونيكاتيون على هوموجينيتي عينة والاستقرار- شريط الحجم هو 100 نانومتر لكل عينة. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
الرقم 10. صور تيم NM111 أكسيد الزنك مما يدل على تأثير سونيكاتيون على هوموجينيتي عينة والاستقرار- شريط مقياس هو 0.1 ميكرومتر مين ZnO_NM111_B_15، ZnO_NM111_B_1 ح، ودقيقة ZnO_NM111_P_2، و 0.2 ميكرون لبقية العينات. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
في حالة الأنابيب النانوية الكربونية (تجويدها)، وتبين النتائج أن هذه المواد النانوية ليست التشتت بسهولة في الماء، ولا سيما البروتوكول تشتت ينطوي على استخدام البدنية إثارة أو قوية تهتز. وهذا صحيح بالنسبة لكل الجدران متعددة الأنابيب النانوية الكربونية (MWCNTs) المستخدمة في هذه الدراسة. تيم ميكروجرافس في الحال بالنسبة تشتت A106 و A32 نفذت في 2 دقيقة و 15 دقيقة لدورة سونيكيشن تظهر في الرقم 11 و الرقم 12، على التوالي. عند زيادة الوقت sonication، تشير النتائج إلى كسر تجويدها، غالباً ما يؤدي إلى طول التعديلات. وكانت هذه التعديلات طول الظاهر في حالة التحقيق والموجات فوق الصوتية sonication. تظهر النتائج أن A106 وتجويدها A32 يمكن أن يكون بما فيه الكفاية تفرقوا بعد علاج 2 دقيقة إذا استخدمت مسبار الموجات فوق الصوتية. هنا يعني تشتت كافية على عتبة الوقت sonication الحرجة حيث جميع حزم أنابيب نانوية (المركز الوطني للاستشعار) الكربون مفتوحة وأنابيب فردية فصل35. عند زيادة فترة sonication دقيقة 6 أو 10 دقيقة، تشير النتائج إلى تعديل التوزيع طول وكثير بوليديسبيرسيتي أعلى. أخيرا، الكثافة توزيع حجم البيانات من دائرة الأراضي والمساحة (الشكل 6a–ب) وأطياف الامتصاص عن طريق الأشعة فوق البنفسجية مقابل (4a الرقم–ب) أيضا تأكيد أن تشتت المركز الوطني للاستشعار حساسة جداً للوقت سونيكاتيون و وقد استخدمت ما إذا كان تحقيق أو حمام. A106 وتجويدها A32 تظهر ذروة امتصاص بين 253 و 310 شمال البحر الأبيض المتوسط، التي نموذجية من موكنتس36. كثافة الذروة المعروف أن تكون مؤشرا جيدا للتشتت يمكن تحقيقها كحد أقصى في تشتت يحركها سونيكيشن موكنتس. الأشعة فوق البنفسجية-الطيف A106 و A32 يشير إلى 2 دقيقة و 15 دقيقة من سونيكاتيون أن يكون الأمثل للتعليق دورة. عند sonication المطول، يوسع الذروة مع أقل كثافة الذروة، فضلا عن تدمير عينة أشار إلى التحول في طيف امتصاص والتخالف الطيفية (تشكيل الكتفين الذروة).
رقم 11. صور تيم A106 تجويدها مما يدل على تأثير سونيكيشن على هوموجينيتي عينة والاستقرار- شريط مقياس هو 200 نانومتر لكل عينة. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
الرقم 12. صور تيم A32 تجويدها مما يدل على تأثير سونيكاتيون على هوموجينيتي عينة والاستقرار- شريط مقياس هو 200 نانومتر لكل عينة. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
أخيرا، للحصول على درجة ما من المقارنات، مقارنة البيانات إلى تعليق متاحة تجارياً من سترات استقرت NPs Ag (القطر الأسمى من 10 نانومتر، 0.02 مغ/مل). توصيف البيانات تظهر أن التشتت هو تجمعت العالية والعالية بوليديسبيرسي. وتظهر البيانات DLS توزيع المتعدد الوسائط التي يبلغ قطرها هيدرودينامية 72 ± 50 نانومتر و PdI عالية ± 0.46 0.26 (الشكل 6 ج). تحليل الخصائص المورفولوجية تيم (الشكل 13) وذروة السطح مأكل مثل الطحين الرنين (موارد البرنامج الخاصة) على نطاق واسع (الاستيعاب في 418 شمال البحر الأبيض المتوسط في المنطقة المرئية) بالأشعة فوق البنفسجية (الشكل 4 ج) كذلك تأكيد عينة بوليديسبيرسي عالية. من المثير للاهتمام، معاملة حمام الموجات فوق الصوتية ويحسن استقرار التشتت وحزب النضال الديمقراطي الإندونيسي، ولكن يستخدم فقط إذا سونيكيشن طويلة بما فيه الكفاية الفترة الزمنية؛ وقت سونيكيشن ح 2 مطلوب لينتج حجم الجسيمات DLS 28 ± 5 نانومتر وحزب النضال الديمقراطي الإندونيسي 0.387 ± 0.015 (الجدول 1). بيد إذا مسبار الموجات فوق الصوتية يستخدم بدلاً من ذلك، على عينة من التجانس والاستقرار ملحوظ تحسين فقط 2 دقيقة سونيكيشن الوقت، مما أدى إلى حجم الجسيمات DLS ± 29 1 نانومتر وحزب النضال الديمقراطي الإندونيسي من 0.300 ± 0.025 ZP-42 ± 3 أم. وهذا التحسن في نوعية تشتت واضح أيضا ما يصل إلى 10 دقيقة sonication وقت إعداد، التي حجم جسيمات DLS 25 ± 2 نانومتر وحزب النضال الديمقراطي الإندونيسي 0.251 ± 0.011 ZP-47.3 لوحظ mV ± 1.4. هنا، في 10 دقيقة من سونيكاتيون استخدام مكبر الصوت قنينة، يتناقص حزب النضال الديمقراطي الإندونيسي ويزيد ZP. ميكروجرافس تيم المناظرة في هذه النقاط الزمنية الخاصة بكل منها كما تؤكد تجانس عينة تحسن بعد تطبيق البروتوكولات المناسبة sonication. وهناك تحسن سريع في تجانس العينة وديسبيرسيتي للجسيمات في الصور ال. ويبين العينة في 2 دقيقة بعض التكتل بالمقارنة مع الجزيئات الفردية سونيكاتيد لمدة 10 دقائق استخدام مكبر الصوت قنينة.
الشكل 13. صور تيم لأمان Ag التجاري مما يدل على تأثير سونيكاتيون على هوموجينيتي عينة والاستقرار- شريط مقياس هو 200 نانومتر لكل عينة. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
| عالية (mL) | منخفض (mL) |
| 1.4 | 0.2 |
| 1.2 | 0.4 |
| 1 | 0.6 |
| 0.8 | 0.8 |
| 0.6 | 1 |
| 0.4 | 1.2 |
| 0.2 | 1.4 |
| 0 | 1.6 |
الجدول 1. خلط لحجم إجمالي 1.6 مل التدرج في كثافة السكروز. هنا ونحن نحتفل محلول السكروز 8% منخفض و 24% من محلول السكروز كعاليه. فهي مختلطة في المجلدات التالية (الحجم الإجمالي 1.6 مل كل مرة) وحقنها في المخروط ديس واحدة تلو الأخرى حتى يتم تشكيل تدرج.
Discussion
الهدف النهائي من هذه الدراسة هو وضع استراتيجية تمكن من تحديد شروط sonication الأمثل لجعل تشتت لعدد مختار من المواد النانوية في المياه. هنا تتم محاولة لتوثيق خطوات البروتوكول والمعلمات بعناية خلال sonication بغية الوفاء بالثغرات التي تم تحديدها مسبقاً في الاستعراضات، وكذلك فيما يتعلق بمتابعة التوصيات التي قدمت في الماضي15. يتم تعريف الشروط المثلى تشتت بتميز تشتت بعد كل دورة من دورات sonication وفحص عينة الاستقرار والتوحيد. يتم تقييم تأثير الإجراءات sonication وحالة الاستقرار استناداً إلى التعديلات المميزة في الخصائص الفيزيائية الكيميائية الرئيسية للمواد متناهية الصغر، كما تحددها مختلف التقنيات التحليلية: دائرة الأراضي والمساحة، ELS، تجاه الأشعة فوق البنفسجية، وال. البروتوكول الحالي وضع منهجية تكييف تشتت المواد النانوية من الكتابات الماضية وأخرى البحوث مشاريع21،22،37،،من3839 مع بعض التعديلات والتحسينات معالجة الفجوات الرئيسية والخطوات وتطبيقها على المواد النانوية أوسع من سطح مماثلة الشخصية7. ومع ذلك، مطلوبة التعديلات حذراً فيما يتعلق بالوقت سونيكيشن، وقوتها، ونوع لتطبيقها على المواد النانوية الأخرى. كما يلزم مزيد من العمل إنشاء ارتباط بين سونيكيشن الداخلي والنشاط البيولوجي للمواد النانوية. ستة أنواع مختلفة من تشتت نانوماتيريال يتم تقييمها ومقارنتها، أساسا لاستقرارها، استخدام حمام الموجات فوق الصوتية، ومسبار الموجات فوق الصوتية مزودة مكبر الصوت قنينة في نقطة زمنية محددة. للحفاظ على نقاء تعليق وأي تغييرات غير مقصودة بسبب التلوث، هو تجنب التحقيق sonication هنا. في مكبر الصوت قنينة، يمكن أن تبقى قارورة مغلقة. وهذا يلغي أي تلوث الصليب للعينات.
معايرة سونيكاتورس عاملاً رئيسيا حيث تتوفر مجموعة من سونيكاتورس مع ترددات مختلفة، والسعة، والقوى. لتحديد فعالية الطاقة الصوتية تسليمها إلى التعليق، تتم معايرة سونيكاتورس استخدام القياس. تسليم الطاقة الصوتية ليحسب 70% السعة الإعداد لمكبر الصوت القنينة وكذلك لإعداد حمام الموجات فوق الصوتية 100% أن يكون < 1 ث (0.75 ± 0.04 ث و 0.093 ± 0.04 W، على التوالي). ومع ذلك، أشارت إلى نواتج الطاقة بالشركات المصنعة لقنينة مكبر الصوت وحمام سونيكاتور 200 W و 80 واط، على التوالي. وهذا يشير إلى أن مصدر طاقة عالية، وعلى الرغم من معظم الطاقة المفقودة أثناء توليد فقاعات التجويف وسوى جزء صغير يتم تسليمها فعلا إلى التشتت تحت العلاج26. وأبرزت الدراسات الحديثة أهمية مراقبة قياس التجويف بالمقارنة مع مدخلات الطاقة من سونيكاتور لعنصر تحكم أفضل من تشتت أثناء سونيكاتيون8. يظهر الواعدة تشتت الخاضعة للمواد النانوية حساسة جداً مثل تجويدها المنهجية ويوصي بإجراء دراسات في المستقبل.
كل تقنية تستخدم في الدراسة يستند إلى مبادئ مختلفة مع القيود المفروضة على الجميع. DLS ليس أسلوباً مثاليا لتعليق غير كروية، فضلا عن شدة نظم بوليديسبيرسي. في مثل هذه الظروف، يوصي بوحدات تحكم المجال DC بسبب الدقة العالية، والدقة، والدقة40. يمكن فصل وحدات تحكم المجال DC تماما قمم توزيع المساحة الضيقة جداً التي تختلف بأقل من 3%. تيم يوفر الصور المرئية المباشرة للجسيمات النانوية وهو أداة عظيمة لتحديد التجميع والتشتت وحجم وشكل من الجسيمات، ولكن يتطلب الأسلوب عينة التجفيف مما قد يؤدي إلى القطع الأثرية41. يمكن القضاء على هذا بغسل الشبكات مع الماء عالي النقاوة كما نوقشت في خطوة 4.5.3.
ويبرز المنهجية بين أمور أخرى، بعض الخطوات الحاسمة مثل نوع القوارير المستخدمة في البروتوكول وعمق الغمر، وموقف قارورة في الحمام بالموجات فوق الصوتية فضلا عن مكبر الصوت قنينة. يتم التحكم في درجة الحرارة للنظام خلال الانفعالات معياراً هاما. التغييرات المياه المتكرر في حمام الموجات فوق الصوتية ووضع نابض تشغيل في حالة مكبر الصوت قنينة ينصح بتجنب أي تراكم الحرارة خلال سونيكيشن، وبالتالي تجنب أي تعديلات عينة. خطوة ترطيب قبل لعينات الماء مثل أكسيد الزنك يساعد في تشتت الجسيمات ولكن هذا قد تؤدي بعض التغييرات غير مرغوب فيها. سونيكيشن الوقت والطاقة ينبغي أن تكون مرتفعة بما يكفي لإزالة ميولا الجسيمات ولكن ليس كثيرا أن يكسر الجزيئات. النتائج تشير إلى أن الكتلة الكسر تعتمد على نوع الجسيمات.
النتائج التي توصلنا إليها تسليط الضوء على أهمية وجود بروتوكول تشتت مفصلة، كما أظهرت النتائج أن الخواص الفيزيائية-الكيميائية الرئيسية ويمكن تغيير محتملة أثناء عملية سونيكيشن، التي تحكمها عوامل مثل نوع سونيكاتور، سونيكيشن مدة إخراج الوقت والطاقة. وقد أظهرت نتائج يحتمل أن تعرض سلامة العينة في أعلى حدة الانفعالات. وتظهر النتائج أن تجويدها حساسة للغاية للإثارة، حتى الكسور الغاية من المحتمل أن تحدث عندما يتم تغيير مدة sonication وقوة. القرب من الإعدادات المثلى تشتت تجويدها ما بين 2-15 دقيقة في حمام الموجات فوق الصوتية، وفقط 2 دقيقة باستخدام مسبار الموجات فوق الصوتية. بيد ultrasonication لا يزال قد تسببت بعض أنبوب نانوي شورتينينجس، التي لا يمكن تحديدها كمياً بدقة هنا. DLS قد لا يكون أسلوباً مثاليا لتوصيف تجويدها ولكن لا يزال يمكن أن توفر قطر الهيدروديناميكي للأنابيب النانوية، وهذه البيانات يمكن أن تكون مفيدة للاختلافات في توزيع طول تجويدها بين مختلف عينات16، 42،43. وتبين الدراسات السابقة أن بروتوكول تشتت تجويدها يمكن تعزيزها إلى حد كبير بالإضافة للتوتر السطحي كما يتم امتصاص الجزيئات الفاعل على أنبوب نانوي أحادي الطبقة، مما يوفر حاجزاً للكسر بسبب سونيكيشن35، 44-ومع ذلك، لا يمكن مقارنة هذا مباشرة إلى هذا البروتوكول كما التوتر السطحي لا تشارك في هذه الحالة. من المهم ملاحظة أن ضمان توزيع حجم الطول في حالة تجويدها مهم جداً، كما أن نسبة العرض إلى الارتفاع وكثيراً ما يرتبط مع بعض الاستجابة السمية. وفي المقابل، قدم المدير التنفيذي2 نتائج مختلفة مقارنة تجويدها، في الذي sonication المطول مرات باستخدام الموجات فوق الصوتية حمام أو التحقيق، ويؤدي إلى تشكيل الجسيمات الأولية. الفرق في النتائج بين المركز الوطني للاستشعار و CeO2 الحالات يسلط الضوء على أهمية تكييف تشتت البروتوكولات مثل، تحسين سونيكيشن وقت وطاقة الإنتاج، وفقا لابتداء من المواد أي، نوع من مساحيق نانوماتيريال. كل نوع عينة مسحوق نانوماتيريال مختلفة، كما سيكون هناك درجة مختلفة من التكتل داخل المسحوق نفسها. وفي بعض الحالات، عملية التكتل دي بنجاح أدى التكتل دي ما يصل إلى مستوى الجسيمات الأولية، كما هو واضح بظهور الجزيئات الأخرى على شكل صور تيم، الذي كان غير مرئي قبل أن الخطوة sonication. سونيكاتيون طويلة أدت إلى كسر مستمر اجلمرتر أكسيد السيريوم الرباعي زوايا مختلفة مما يؤدي إلى جزيئات متعدد الأوجه.
في حالة اشترى تجارياً عينة مائي من تشتت "أغ مصادر القدرة النووية"، تؤكد النتائج التي توصلنا إليها أيضا الحاجة للاستقرار طويل الأجل وتقييم التوحيد. وهناك حاجة إلى ضمان أن تشتت اتسمت بما فيه الكفاية قبل استخدامها، خاصة في حالات التخزين على المدى الطويل. ومع ذلك، لديها المواد النانوية صلاحية قصيرة جداً. العمر مع مرور الوقت، وقد تتصرف بشكل مختلف بعد التخزين على المدى الطويل مقارنة تشتت طازجة.
النتائج هنا تسليط الضوء على الحاجة إلى وضع استراتيجية منسقة للتعرف على بروتوكول أمثل لمختلف المواد متناهية الصغر. الاستراتيجية المقترحة المقدمة هو القيام بأشكال مختلفة في أسلوب sonication وضمان أن تشتت في نقاط زمنية مختلفة تتسم بما فيه الكفاية في استخدام أساليب تحليلية متكاملة. تم إبراز أهمية استخدام نهج الأسلوب المتعدد لتوصيف ومراقبة جودة التشتت من خلال الوقت والظروف التجريبية المختلفة من العمال الماضية45. على الرغم من أن قد عرضت مختلف أساليب سونيكيشن لتلبية احتياجات تشتت نانوماتيريال المحددة في الدراسة، يحتمل أن يمكن استخدامها كالأساس لتفريق المواد الأخرى أكسيد المعدن والمعادن النانوية (من خصائص سطح مماثلة) في المياه. ومع ذلك، وجود أي تغيير في نانوماتيريال أما المتوسطة نوع أو السائل يتطلب الحاجة إلى تحسين البروتوكول الأساسي الذي يمكن أن تقوم به التعديل الدقيق لمختلف العوامل مثل، سونيكيشن الوقت وقوة ونوع سونيكاتور. أي بروتوكول يتم اختيار واعتبرت هناك الأمثل، دائماً حاجة إلى تقرير مفصل عن نظام وتسلسل تدريجي للإجراء تشتت sonication. هذا أمر مهم لتحسين القدرة على تفسيرها وقابليتها للمقارنة. أحد التطبيقات لهذا البروتوكول تيسير قابلية البيانات للمقارنة بين المختبرات الأخرى مما أدى إلى اتباع نهج منسقة وموحدة للدراسات المستقبلية. يمكن استخدام معلمات المنهجية والسيطرة الحالية لوسائل تفريق أخرى وبصرف النظر عن المياه، ويمكن استخلاص المقارنات على أساس كل حالة على حدة.
Disclosures
المؤلفون أي مصلحة مالية المتنافسة. إيك وافج معا تصور الدراسة مع التصميم لايك، إجراء التجارب، وتحليل البيانات، وأعد المخطوطة. أجرى љ والأشعة تحت الحمراء التصوير تيم. SA، والامتيازات والرهون البحرية، ومولودية الموردة تجويدها، وبقية المشاركين في مناقشة وعلقت على المخطوطة في جميع المراحل و RT ساهمت في تحرير المخطوطة.
Acknowledgments
البحوث المؤدية إلى هذه النتائج قد تلقت تمويلاً من ني/J010783/1. نانوفاليد تلقي المشروع تمويلاً من "برنامج" الاتحاد الأوروبي السابع للبحث والتطوير التكنولوجي، ومظاهره في إطار المنحة الاتفاق رقم 263147.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Cerium oxide nanopowder | Sigma-Aldrich | 544841 | <25 nm particle size (BET) |
| Zinc oxide | European Commission's Joint Research Centre (JRC) | NM110 | hydrophylic |
| Zinc oxide | European Commission's Joint Research Centre (JRC) | NM111 | hydrophobic |
| Multi walled carbon nanotubes | NanoMile project (Large Collaborative Project under the European Commission's 7th Framework Programme) | A32 (MWCNT1) | 3.0±1.8 µm long, O/C ratio of 4.5% |
| Multi walledcarbon nanotubes | NanoMile project | A106 (MWCNT2) | 3.3±2.4 µm long, O/C ratio of 7% |
| Silver dispersion | Sigma-Aldrich | 730785 | 10 nm particle size (TEM), 0.02 mg/mL |
| Zetasizer nano | Malvern Instruments | Particle size and zeta-potential measurements | |
| Disc Centrifuge | CPS instruments Inc. | Model DC 24000 | Particle size distribution by centrifugal sedimentation |
| Transmission electron microscope | JEOL USA | Jeol 1200EX TEM | Bright field images, particle size, shape, agglomeration |
| Ultrasonic probe fitted with a vial tweeter | Hielscher | UIS250V | Sonicator |
| Ultrasonic bath | Branson | Model 1510 | Sonicator |
| Eppendorf vials | Eppendorf | 2236411-1 | 1.5ml capacity |
| UV-vis spectrophotometer | Jenson flight deck | Model 6800 | SPR peaks, suspension stability |
| Disposable folded capillary cell | Malvern Instruments | DTS 1070 | for the measurement of elecr |
| Zeta- potential standard | Malvern Instruments | DTS 1235 | |
| Quartz cuvette | Jasco | 1103-0042 | Rectangular quartz cell 10 x 100 Spectrosil Quartz with lid 190 -2700 nm |
References
- Yin, L., Wang, Y., Pang, G., Koltypin, Y., Gedanken, A. Sonochemical Synthesis of Cerium Oxide Nanoparticles-Effect of Additives and Quantum Size Effect. J Colloid Interface Sci. 246 (1), 78-84 (2002).
- Mandzy, N., Grulke, E., Druffel, T. Breakage of TiO2 agglomerates in electrostatically stabilized aqueous dispersions. Powder Technol. 160, (2005).
- Nickel, C., et al. Dynamic light-scattering measurement comparability of nanomaterial suspensions. J Nanopart Res. 16 (2), 12 (2014).
- Ray, T. R., Lettiere, B., de Rutte, J., Pennathur, S. Quantitative Characterization of the Colloidal Stability of Metallic Nanoparticles Using UV-vis Absorbance Spectroscopy. Langmuir. 31 (12), 3577-3586 (2015).
- Jiang, J., Oberdöster, G., Biswas, P. Characterization of size, surface charge, and agglomeration state of nanoparticle dispersions for toxicological studies. J Nanopart Res. 11, (2009).
- Wu, W., et al. Dispersion Method for Safety Research on Manufactured Nanomaterials. Industrial Health. 52 (1), 54-65 (2014).
- Taurozzi, J. S., Hackley, V. A., Wiesner, M. R. Ultrasonic dispersion of nanoparticles for environmental, health and safety assessment - issues and recommendations. Nanotoxicology. 5 (4), 711-729 (2011).
- Sesis, A., et al. Influence of Acoustic Cavitation on the Controlled Ultrasonic Dispersion of Carbon Nanotubes. J Phys Chem B. 117 (48), 15141-15150 (2013).
- Farré, M., Gajda-Schrantz, K., Kantiani, L., Barceló, D. Ecotoxicity and analysis of nanomaterials in the aquatic environment. Anal Bioanal Chem. 393 (1), 81-95 (2009).
- Mandzy, N., Grulke, E., Druffel, T. Breakage of TiO2 agglomerates in electrostatically stabilized aqueous dispersions. Powder Technol. 160 (2), 121-126 (2005).
- Meißner, T., Oelschlägel, K., Potthoff, A. Dispersion of nanomaterials used in toxicological studies: a comparison of sonication approaches demonstrated on TiO2 P25. J Nanopart Res. 16 (2), 1-13 (2014).
- Cronholm, P., et al. Effect of sonication and serum proteins on copper release from copper nanoparticles and the toxicity towards lung epithelial cells. Nanotoxicology. 5 (2), 269-281 (2011).
- Murdock, R. C., Braydich-Stolle, L., Schrand, A. M., Schlager, J. J., Hussain, S. M. Characterization of Nanomaterial Dispersion in Solution Prior to In Vitro Exposure Using Dynamic Light Scattering Technique. Toxicol Sci. 101 (2), 239-253 (2008).
- Bihari, P., et al. Optimized dispersion of nanoparticles for biological in vitro and in vivo studies. Particle Fibre Toxicol. 5 (1), 1-14 (2008).
- Hartmann, N. B., et al. Techniques and Protocols for Dispersing Nanoparticle Powders in Aqueous Media-Is there a Rationale for Harmonization? J Toxicol Environ Health, B. 18 (6), 299-326 (2015).
- Murdock, R. C., Braydich-Stolle, L., Schrand, A. M., Schlager, J. J., Hussain, S. M. Characterization of nanomaterial dispersion in solution prior to in vitro exposure using dynamic light scattering technique. Toxicol Sci. 101, (2008).
- Hunter, R. J. Zeta Potential in Colloid Science: Principles and Applications. , Academic Press. (1981).
- Lyklema, J. Fundamentals of Interface and Colloid Science. , (1991).
- Sikora, A., et al. A systematic comparison of different techniques to determine the zeta potential of silica nanoparticles in biological medium. Analytical Methods. 7 (23), 9835-9843 (2015).
- Lamberty, A., et al. Interlaboratory comparison for the measurement of particle size and zeta potential of silica nanoparticles in an aqueous suspension DISCUSSION. J Nanopart Res. 13 (12), 7317-7329 (2011).
- Taurozzi, J. S., Hackley, V. A., Weisner, M. R. NIST Special Publication. Vol. 1200-1. , U.S. Department of Commerce/National Institute of Standards and Technology. Washington D.C. (2012).
- Taurozzi, J. S., Hackley, V. A., Weisner, M. R. NIST Special Publication. Vol. 1200-2. , U.S. Department of Commerce/National Institute of Standards and Technology. Washington D.C. (2012).
- Taurozzi, J. S., Hackley, V. A., Weisner, M. R. NIST Special Publication. Vol. 1200-3. , U.S. Department of Commerce/National Institute of Standards and Technology. Washington D.C. (2012).
- Taurozzi, J. S., Hackley, V. A., Wiesner, M. R. A standardised approach for the dispersion of titanium dioxide nanoparticles in biological media. Nanotoxicol. 7 (4), 389-401 (2013).
- NanoValid. www.nanovalid.eu. , Available from: http://www.nanovalid.eu (2017).
- Yamaguchi, K. -i, Matsumoto, T., Kuwata, K. Proper calibration of ultrasonic power enabled the quantitative analysis of the ultrasonication-induced amyloid formation process. Protein Sci. 21 (1), 38-49 (2012).
- Maxit, B. Particle size measurements of dark and concentrated dispersions by dynamic light scattering. , (2010).
- Darlington, T. K., Neigh, A. M., Spencer, M. T., Guyen, O. T. N., Oldenburg, S. J. Nanoparticle characteristics affecting environmental fate and transport through soil. Environ Toxicol Chem. 28 (6), 1191-1199 (2009).
- Mejia, J., Lucas, S. Protocol for the particle determination of a given MNM by the centrifuge liquid sedimentation (CLS) technique. , (2015).
- Jenway. Model 6305 Spectrophotometer. , (2014).
- Michen, B., et al. Avoiding drying-artifacts in transmission electron microscopy: Characterizing the size and colloidal state of nanoparticles. Sci Rep. 5, 9793 (2015).
- Contamine, R. F., Wilhelm, A. M., Berlan, J., Delmas, H. Power measurement in sonochemistry. Ultrason Sonochem. 2 (1), S43-S47 (1995).
- Kimura, T., et al. Standardization of ultrasonic power for sonochemical reaction. Ultrason Sonochem. 3 (3), S157-S161 (1996).
- Raso, J., Mañas, P., Pagán, R., Sala, F. J. Influence of different factors on the output power transferred into medium by ultrasound. Ultrason Sonochem. 5 (4), 157-162 (1999).
- Matarredona, O., et al. Dispersion of Single-Walled Carbon Nanotubes in Aqueous Solutions of the Anionic Surfactant NaDDBS. J Phys Chem B. 107 (48), 13357-13367 (2003).
- Jiang, L., Gao, L., Sun, J. Production of aqueous colloidal dispersions of carbon nanotubes. J Colloid Interface Sci. 260 (1), 89-94 (2003).
- Jensen, K. A., Kembouche, Y., Christiansen, E., Jacobsen, N. R., Wallin, H., Guiot, C., Spalla, O., Witschger, O. The generic NANOGENOTOX dispersion protocol-Standard operation procedure (SOP). , 32 (2011).
- Jacobsen, N. R., Pojano, G., Wallin, H., Jensen, K. A. Nanomaterial dispersion protocol for toxicological studies in ENPRA. Internal ENPRA Project Report. , National Research Centre for the Working Environment. Copenhagen, Denmark. (2010).
- PROSPEcT. Protocol for nanoparticle dispersion. , (2010).
- CPS Instruments, E. urope Introduction to Differential Sedimentation. , Netherlands. Available from: http://www.cpsinstruments.eu/pdf/Introduction%20Differential%20Sedimentation.pdf (2007).
- Mavrocordatos, D., Pronk, W., Boller, M. Analysis of environmental particles by atomic force microscopy, scanning and transmission electron microscopy. Water Sci Technol. 50 (12), 9-18 (2004).
- Moon, Y. K., Lee, J., Lee, J. K., Kim, T. K., Kim, S. H. Synthesis of Length-Controlled Aerosol Carbon Nanotubes and Their Dispersion Stability in Aqueous Solution. Langmuir. 25 (3), 1739-1743 (2009).
- Cheng, X., et al. Characterization of Multiwalled Carbon Nanotubes Dispersing in Water and Association with Biological Effects. J Nanomat. 2011, 12 (2011).
- Dassios, K. G., et al. Optimization of Sonication Parameters for Homogeneous Surfactant-Assisted Dispersion of Multiwalled Carbon Nanotubes in Aqueous Solutions. J Phys Chem C. 119 (13), 7506-7516 (2015).
- Domingos, R. F., et al. Characterizing Manufactured Nanoparticles in the Environment: Multimethod Determination of Particle Sizes. Environ Sci Technol. 43 (19), 7277-7284 (2009).
