Name: 수성 매체에서 나노 물질의 UV-비스 분광 특성화 (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2021-10-25T13:00:00.000+00:00
Duration: 5 min 16 s
Description: 배우세요 금 나노입자 분산액의 UV-Vis 분광 측정법을 활용한 표준 절차 평가 방법을. 여러 실험실 간 반복성과 신뢰성을 분석하여 나노물질 특성화의 정확도를 향상시킵니다.

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ACQ는 그녀의 박사 학위 연구 자금조달을 위해 멕시코의 국립 과학 기술 위원회 (CONACyT)에 감사드립니다. 모든 저자는 보조금 계약 no 720952, 프로젝트 ACEnano (전화 NMBP-26-2016)에 따라 유럽 연합 호라이즌 2020 프로그램 (H2020)의 지원을 인정합니다.

1. AuNP 샘플의 납품:
<ol><li>5mL의 오콜로이드 분산물의 알리쿼트(50 μg/mL 샘플을 포함하여 5, 20, 40, 60 및 100nm)의 크기로 알리쿼트(알 수 없는 크기)를 준비합니다(사용된 나노 물질에 대한 자세한 내용은 재료표 참조).</li>
	<li>7mL 폴리스티렌 용기에 젤 팩이 있는 샘플을 각 참여 실험실에 보내 배송 중 적절한 온도를 유지합니다. 샘플을 즉시 4°C로 저장합니다. 참고: '알 수 없는 크기' 샘플은 80nm의 크기를 제시해야 합니다. 이 정보는 자료를 배포하는 파트너에 의해 알려야 하지만 다른 파트너에게 공개되지 않아야 합니다.</li>
</ol>2. 분광계의 교정 :
<ol><li>UV-Vis 분광기를 20분 이상 켜서 램프가 가열되도록 합니다. 참고: 사용되는 분광측계의 모델 및 브랜드에 대한 재료 표를 참조하십시오.</li>
	<li>소프트웨어에서 작동 모드를 표시하는 모드 창에서 스펙트럼 스캔 옵션을 선택합니다.</li>
	<li>계측기 | 매개변수 설정 조정 측정을 진행하기 전에 소프트웨어의 설정 및 매개 변수: 측정 모드 | 스펙트럼 스캔, 데이터 모드 | ABS, 680 nm의 시작 파장 , 380 nm의 끝 파장 , 400 nm /min의 스캔 속도 , 샘플링 간격 0.5, 슬릿 폭 1.5, 10의 경로 길이 .</li>
	<li>매개 변수가 설정된 후, 초순수 수(UPW) 1mL(UPW)(18.2M·Ω·cm)로 2개의 큐벳(3mL; 폴리스티렌)을 채우십시오. 큐벳을 참조 셀 홀더(후방)와 샘플 셀 홀더(전면)에 배치하여 광 경로를 덮습니다(사용된 큐벳의 특정 브랜드 및 모델에 대한 재료 표 참조). 참고: 큐벳의 위치와 정렬이 올바르게 정렬되어 소음 효과 및 샘플과 관련이 없는 기타 환경 효과를 취소해야 합니다.</li>
	<li>UV-Vis 계기판 커버를 닫고 명령 표시줄에서 공백 을 선택하여 빈 교정을 계속합니다. 기준 보정은 샘플 홀더에 배치된 UPW 1mL로 채워진 두 개의 큐벳으로 참조를 실행하여 수행됩니다. 다른 파트너가 사용하는 대체 프로토콜의 경우 추가 정보(SI)를 참조하십시오.
</li>
</ol>3. 샘플 준비
<ol><li>5, 20, 40, 60, 100 nm, 알 수 없는 크기의 각 AuNP에 대해 500 μL의 하위 샘플을 채취하고 UPW의 500 μL로 희석을 준비합니다.</li>
	<li>희석된 서스펜션을 1mL 큐벳에 놓습니다. 총 희석 비율은 1:1및 최종 농도 25 μg/mL이어야 합니다. 참고: 희석된 시료는 UV-Vis 측정 직전에 준비해야 합니다.</li>
</ol>4. 나노 입자 분산측정
<ol><li>빈 교정이 수행된 후, 신선한 샘플이 제조된 후, 샘플 셀 홀더(front)의 빈 큐벳 중 하나를 AuNP 분산 샘플로 교체하는 행위; UPW의 1mL로 채워진 다른 참조 큐벳은 그대로 두어야 합니다. 참고: 샘플 간의 교차 오염을 방지하기 위해 다양한 시료에 새 일회용 큐벳을 사용합니다. 석영 큐벳을 사용하는 경우 샘플 사이에 UPW로 샘플 큐벳을 헹구는 것입니다.</li>
	<li>명령 표시줄에서 측정/시작 옵션을 선택하여 희석된 각 AuNP 분산에 대한 스펙트럼 스캔을 실행합니다. 알 수 없는 크기 샘플을 포함하여 각 AuNP 샘플에 대해 세 가지 스펙트럼 스캔 실행을 얻어야 합니다. 참고: 측정을 실행할 때 빈 큐벳이 참조 셀 홀더에 남아 있는지 확인합니다.</li>
</ol>5. 결과 보고
<ol><li>파일 메뉴를 선택하고 내보내기 보고서(*.csv) 파일을 클릭하여 스프레드시트 호환 파일의 각 측정에 대한 원시 실험 데이터를 추출합니다.</li>
	<li>UV-Vis 판독값각각에 대해 최대 흡수 파장(Absmax)과 람다(λmax)를 기록하고 제공된 템플릿에 기록합니다. 참고: 미리 설계된 템플릿은 ACEnano 파트너에게 제공되어 통합 책에 적절한 계산 공식을 설정하여 파장의 평균 표준 편차를 자동으로 계산합니다. 자세한 내용 및 템플릿에 대한 액세스내용은 SI(보충 정보)를 참조하십시오.</li>
	<li>통합책에서, 알려진 나노입자 크기(nm)에 대하여 λmax (y축)의 평균으로 교정 곡선을 플롯(5, 20, 40, 60 및 100 nm). 예를 들어 스프레드시트에서 명령 모음 데이터 | 선택하여 교정 곡선을 만듭니다 . 그래프 | 삽입 분산 플롯 | 트렌드라인 | 추가 다항곡(전원 2).</li>
	<li>보정 곡선에 대한 다항문 방정식 포함: 추세선 옵션 | 명령 모음에서 차트에 방정식을 표시 합니다(그림 1).</li>
	<li>마지막으로, AuNP 샘플의 알 수 없는 크기를 계산하기 위해, 이차 수식의 파생을 사용하여 알 수 없는 λmax의 평균 값에 맞게 교정 곡선으로부터 다항도 방정식을 분리한다(도 1). 계산된 크기는 템플릿에 포함되어 결과의 일관성, 빠른 해석 및 평가를 위한 데이터의 전체 요약을 완료할 수 있습니다(SI 참조).</li>
</ol><img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61764/61764fig01.jpg"> 그림 1: 알 수 없는 샘플의 크기를 계산하는 보정 곡선입니다. 플롯은 교정을 플롯하는 데 사용되는 파장(λmax)과 AuNP의 크기를 나타냅니다. 플롯은 한 파트너의 교정 곡선을 하나만 표시합니다. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61764/61764fig01large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a>

<ol><li>Rauscher, H., Rasmussen, K., Sokull-Klüttgen, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Regulatory+aspects+of+nanomaterials+in+the+EU%5BTitle%5D)+AND+%22Chemie+Ingenieur+Technik%22%5BJournal%5D)">Regulatory aspects of nanomaterials in the EU.</a> Chemie Ingenieur Technik. 89 (3), 224-231 (2017).</li>
<li>Hassellöv, M., Kaegi, R. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aHassell%C3%B6v%2C+M+%22Environmental+and+Human+Health+Impacts+of+Nanotechnology%22">Environmental and Human Health Impacts of Nanotechnology</a>. Lead, J. R., Smith, E. , Blackwell Publishing Ltd. 211-266 (2009).</li>
<li>Shafiq, M., Anjum, S., Hano, C., Anjum, I., Abbasi, B. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+overview+of+the+applications+of+nanomaterials+and+nanodevices+in+the+food+industry%5BTitle%5D)+AND+%22Foods%22%5BJournal%5D)">An overview of the applications of nanomaterials and nanodevices in the food industry.</a> Foods. 9 (2), (2020).</li>
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</ol>

저자는 그들이 경쟁 이익이 없다고 선언합니다.

나노스케일 관련 특성(예: 분석 초음파 심립화(AUC), 스캐닝 전자 현미경/전송 전자 현미경 검사법(SEM/TEM), 다이나믹 라이트 산란(DLS)10,11)의 특성화에 사용할 수 있습니다. 그러나 이러한 기술은 NMs12,13의 특성화에서 주요 결과를 얻기 위해 UV-Vis의 단순성이 부족합니다. UV-Vis는 잘 갖추어져 있지 않은 실험실에서도 일반적인 장비로, NMs6의 특성화를 위한 탁월한 도구입니다. NM을 특성화할 때 적용할 기술의 한계, 강점 및 약점을 고려하는 것이 중요합니다. UV-Vis 분광계에서 광빔은 샘플 구획을 통과하여 흡수 값을 생성합니다. 그 결과 외부 진동, 외부 조명, 오염 물질 및 사용자의 성능이 측정 및 결과에 방해가 될 수 있습니다4,12. 마찬가지로, 알 수 없는 샘플의 크기를 결정하기 위해 교정 곡선을 플로팅할 때 누락된 요인이 측정 및 사용자 간의 변화에 기여할 수 있으므로 교정을 구성하는 데 필요한 모든 측정값을 등록하는 것이 중요합니다.
예를 들어, 알 수 없는 시료의 전체 Absmax 평균의 높은 변화는 빔 강도, 위치 및 계측기 자체17,18 사이의 의존성으로 인해 실험실 간의 차이에 연결될 수 있다. 더욱이, 실험실 5로부터의 100nm 크기에 대한 누락된 데이터는 오염 문제로 인해, 누락된 데이터가 알 수 없는 AuNP 서스펜션의 크기를 계산하는 데 사용되는 교정 곡선 및 플롯된 다원 방정식에 영향을 미칠 수 있기 때문에 결과 간의 높은 차이에 기여할 수 있다. 확실히, 프로토콜과 실험실 사이 재현성은 복잡할 수 있습니다. 특히 크기의 NM의 물리화학적 특성의 성공적인 특성화는 SOP 의 생성, 계측기 훈련, 오확인 또는 교차 오염된 샘플의 사용을 피함으로써 대부분 해결할 수 있는 모든 참여 실험실에 의한 실행하기 쉬운 방법이 필요합니다15,19.
마찬가지로, 콜로이드 현탁액의 품질과 안정성은 또한 고려해야 할 중요한 요소입니다, 그들의 physicochemical 속성에 있는 변경은 다른 결과로 이끌어 낼 수 있기 때문에. 따라서, 장기간 에 대한 안정성을 보장하기 위해, 나노 입자 현탁액은 4 ° C에서 어둠 속에서 저장되어야한다. 마찬가지로, 배송 과정에서, 알리인용 샘플은 차가운 유지되어야 하며, 실온에서 장시간 발생하면 상당한 집계20이 발생할 수 있다. 또한 NM 특성화의 오류를 극복하기 위해 특히 ILC15를 통해 숙련도, 일관성 및 신뢰성을 평가할 때 협업 랩 간의 원본 데이터, 프로토콜 및 주요 연구 자료에 대한 액세스를 제공해야 합니다. 이러한 요소를 명확하고 접근 가능하게 만드는 것은 모든 실험실이나 장비에 의해 성공적인 NM 특성을 달성하는 데 중요합니다. 이러한 측면을 무시하면 재현성, 정확성 및 오해의 소지가 있거나 잘못된 결과가 부족할 수 있습니다15. UV-Vis 분광법은 NM 특성화에서 금본위제로 입증되었지만 무기 및 유기 화합물 6,21모두에서 확장된 동적 범위의 솔루션을 정량적으로 측정할 수 있으므로 다른 많은 분야에서 악용될 수 있습니다6.21.
게다가 UV-Vis는 다른 도구와 쉽게 결합하여 다양한 특성을 측정하여 모든 analysis22의 품질을 향상시킬 수 있습니다. 이러한 특징을 바탕으로 UV-Vis는 고농도 단백질 용액에서 UV-Vis 스펙트럼을 측정하여 바이오 의약품 분야에서 널리 사용되고 있으며, 오염물질과 제품 관련 불순물 간의 유사성을 실시간으로 비교할 때 환경 제어, 산업 폐수 처리 공장에서 폐수 색상 측정 및 수용성 레벨22에 대한 규정의 일환으로, 23. 확실히 기술이 진행됨에 따라 보다 진보된 기능과 경험이 분광광법에서 제공됨에 따라 이 기술을 사용하여 측정할 수 있는 응용 분야와 파라미터의 확대가 발생할 수 있습니다22. 예를 들어, 현장 응용 분야에서 온라인 UV-Vis 분광법은 온라인 센서 시스템22 사이에서 뛰어난 기능인 다양한 유형의 액체에서 다양한 파라미터를 실시간으로 모니터링할 수 있는 유용한 도구입니다22.
여기에 설명 된 ILC는 H2020 ACEnano 프로젝트에 관련된 6 개의 참여 실험실 중 UV-Vis를 위해 개발 된 SOP의 테스트로 설계되었습니다. 결과 분석은 ILC가 각 참가자 실험실에서 NM 특성화에 대한 내부 방법에 대한 기술적 신뢰를 허용하는 귀중한 정보를 제공한다는 것을 입증했습니다. 설정된 템플릿의 데이터 수집은 결과의 일관성과 빠른 해석을 확인하고 알 수 없는 AuNP 샘플의 크기를 추정하기 위한 모델을 제공했으며, 이는 보정 곡선에 충분한 점이 포함될 때 결과 간의 반복성을 표시했습니다. 또한, 결과는 NM 특성화에 대한 UV-Vis의 효과뿐만 아니라 모범 사례 프로토콜의 생성의 중요성을 검증했다. 이러한 접근 방식은 인증 규제 기관 및 연구 관리 기관과 관련된 방법 선택 및 데이터 해석에 기반한 재현 가능한 NM 특성화 프로토콜을 통해 입법 프레임 워크 의 개발에 기여할 수있는 구현 된 절차를 제공합니다.

나노물질(NM)은 나노스케일(1 내지 100nm)의 고유 특성으로 인해 인기를 끌고 있으며, 이는 크기 관련 또는 양자 효과(예: 부피별 특정 표면적 증가)와 함께 뚜렷한 반응성, 광학, 열, 전기 및 자기 특성으로 인해 벌크 대응물의 특성과 다른 고유특성으로 인해 인기를 끌고 있습니다1,2 . 사회에서 NM의 잠재적 인 응용 프로그램은 다양하고 건강 관리, 식품 산업, 화장품, 페인트, 코팅 및 전자 제품3,4,5와 같은 분야와 널리 관련이 있습니다. 금 나노 입자 (AuNPs)는 나노 기술 (예를 들어, 건강 관리, 화장품 및 전자 응용 분야에서)에 널리 적용되며, 주로 간단한 제조, 크기 의존광학 기능, 표면 기능화 잠재력 및 물리 화학적 특성으로 인해 많은 주요 응용 분야에 적합 할 수 있습니다6,7.
NM의 합성 및 특성화의 품질과 재현성은 품질 보증에 매우 중요하지만, 특히 NM의 반응성으로 인해 나노 기반 제품의 안전한 제조에 매우 중요하며, 특히 크기 분포 및 형태학과 같은 NM 특성이 급격한 변화를 겪을 수 있는 복잡한 환경에서 특히 NM 특성이 급격한 변화를 겪을 수 있습니다.8,9. 나노스케일 관련 특성을 모니터링하는 데 수많은 방법을 사용할 수 있습니다. 예를 들어, 스캐닝/투과 전자 현미경(SEM/TEM)은 NM의 광학 및 조성 정보를 고해상도(하위 나노미터까지) 얻는 데 사용되는 기술이다. 원자력 현미경 검사법(AFM)은 수직(z축) 치수에서 나노스케일 분해능을 제공한다. 및 X선 회절(XRD)은 NM의 원자 구조에 대한 정보를 제공합니다. 이러한 모든 방법은 건조 시료(분말)에서만 사용할 수 있습니다.10,11. 액체 매체에서 NM의 특성화에 적합한 기술은 그들의 크기에 따라 큰 분자, 골재 및 입자의 분리를 허용하는 필드 유량 분획 (FFF)을 포함합니다; 동적 광 산란(DLS); 및 나노입자 추적 분석(NTA)-브라운 모션을 이용한 입자의 크기 분포 프로파일을 결정하는 데 널리 사용되는 두 가지 방법과 간단한 흡수 측정을 통해 크기, 응집 상태 및 굴절률과 같은 NM 특성을 평가할 수 있는 자외선 가시 분광측량(UV-Vis)을 통해11,12,13. 이러한 모든 기술은 NM 특성화를 허용하지만 성능은 계측기 설정, 계측기 관련 차이, 샘플 준비를 위한 복잡한 방법론 및 사용자의 전문 지식 수준에 따라 달라집니다. 또한 대부분의 기술은 분산 또는 집계된 입자 간의 NM 크기, 샘플 무결성 또는 분화에 대한 실시간 모니터링을 허용하지 않습니다.6. UV-Vis 분광법은 NM 크기, 농도 및 집계 상태의 비침습적이고 빠른 실시간 평가를 제공하는 널리 사용되는 기술입니다. 또한 최소한의 샘플 준비로 간단하고 저렴한 프로세스로 이 기술은 많은 분야와 시장 내의 수많은 실험실에서 광범위하게 사용되는 필수 도구입니다.6,12,14. UV-Vis는 액체 샘플을 통해 180~1100nm 사이의 파장의 전자기 복사의 투과를 측정하여 작동합니다. UV 및 VIS 스펙트럼 범위는 자외선(170nm ~ 380nm), 가시(380nm ~ 780nm), 근적외선(780nm ~ 3300nm)의 파장 범위를 커버합니다.4,14. 샘플 셀을 통과하는 빛의 파장이 측정됩니다. 샘플에 들어오는 빛의 강도는 I라고 합니다.0, 반대편에 떠오르는 빛의 강도는 I로 지정됩니다.114. 맥주-램버트 법은 샘플 농도 C의 함수로서 A (흡수도) 사이의 관계를 반영, 샘플 소멸 계수 ε, 두 강도14. 흡수 측정은 단일 파장 또는 확장된 스펙트럼 범위에서 수집될 수 있습니다. 측정된 광 투과는 맥주-램버트 법 방정식에 따라 흡수량 측정으로 변환됩니다. 흡광도에 대한 표준 방정식은 A = θlc이며, 여기서 (A)는 주어진 파장(θ)에 대한 샘플에 의해 흡수되는 빛의 양이 용해 감쇠 계수(흡광도/(g/dm)입니다.3) (l)는 빛이 용액(cm)을 통과하는 거리이며, (c)는 단위 부피당 농도(g/dm)이다.3). 흡광도는 기준 샘플의 강도 사이의 비율로 계산됩니다(I0) 및 알 수 없는 샘플(I)은 다음 방정식에 기재된 바와 같이14:
<img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/61764/61764equ01.jpg">
UV-Vis의 단순성은 확립된 측정 프로토콜6,12,15의 PTS를 비교하는 이상적인 기술입니다. ILC 또는 PTS의 목적은 SOP15를 사용하여 메서드의 성능과 재현성을 확인하는 것입니다. 이것은 차례로 다른 사용자를위한 나노 입자 서스펜션의 빠른 특성화를위한 표준화 된 접근 방식을 제공합니다.
여기에 제시된 방법의 숙련도, 일관성 및 신뢰성을 평가하기 위해 6개의 실험실이 Horizon 2020 ACEnano 프로젝트(https://cordis.europa.eu/project/id/720952)의 일원으로 ILC에 참여했습니다. ILC는 다른 입자 크기의 표준 Au 콜로이드 분산 (5-100 nm)의 UV-Vis 특성화를 포함했다. SOP는 NM 물리화학 특성화, 데이터 해석 및 산업 및 규제 요구에 대한 모범 사례 프로토콜의 개선에 기여할 수 있는 AuNP 서스펜션, 평가 및 결과의 동일한 준비를 보장하기 위해 모든 관련 실험실에 제공되었습니다8.

<table><tbody><tr><td>흡수 울트라 마이크로 큐벳, 200 &micro; L</td><td>Hellma</td><td>105.201-QS</td><td></td></tr><tr><td>Cary 5000 분광 광도계 (분광 광도계 C)</td> <td>Agilent</td><td>Cary 5000</td><td></td></tr><tr><td>금 나노 입자 5nm</td><td>BBI 솔루션</td><td>EM. GC5</td><td></td></tr><tr><td>금 나노 입자 20nm</td><td>BBI 솔루션</td><td>EM. GC20</td><td></td></tr><tr><td>금 나노 입자 40nm</td><td>BBI 솔루션</td><td>EM 벽지 GC40</td><td></td></tr><tr><td>금 나노 입자 60nm</td><td>BBI 솔루션</td><td>EM. GC60</td><td></td></tr><tr><td>금 나노 입자 80nm</td><td>BBI 솔루션</td><td>EM 벽지 GC80</td><td></td></tr><tr><td>금 나노 입자 100nm</td><td>BBI 솔루션</td><td>EM. GC100</td><td></td></tr><tr><td>Agilent / HP 8453 (분광 광도계 E)</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Jenway 6800 분광 광도계 (분광 광도계 A)</td><td>Jenway</td><td>UV6800</td><td></td></tr><tr><td>폴리스티렌 큐벳, 1.5 mL, 마이크로 10 mm 경로 길이</td><td>Sigma</td><td>759015</td><td></td></tr><tr><td>폴리스티렌 큐벳, 3 mL (10 mm x 10 mm x 45 mm)</td><td>Sarstedt Inc</td><td>67.742</td><td></td></tr><tr><td>세미 마이크로 석영 큐벳, 1mL (1 mm x 10 mm x 45 mm)</td><td>애질런</td>트 <td>6610001</td><td></td></tr><tr><td>초순수(UPW) (18.2 M&Omega; cm).&nbsp;</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>UV-1800 분광 광도계 (Spectrophotometer B)</td><td>Shimadzu</td><td>UV1800</td><td></td></tr><tr><td>Varian Cary 50 분광 광도계 (분광 광도계 D)</td><td>Agilent</td><td>Cary 50</td><td></td></tr></tbody></table>

수성 매체에서 나노 물질의 uv-비스 분광 특성화

UV-Vis Spectroscopic Characterization of Nanomaterials in Aqueous Media

나노 물질 (NM)의 물리 화학 적 특성은 종종 분석 적 도전, 때문에 그들의 작은 크기 (나노 규모에서 적어도 하나의 차원, 즉 1-100 nm), 동적 자연, 및 다양한 특성. 동시에 NM 베어링 제품 제조에서 안전성과 품질을 보장하기 위해 신뢰할 수 있고 반복 가능한 특성화가 가장 중요합니다. 나노 스케일 관련 특성의 신뢰할 수 있는 측정을 모니터링하고 달성할 수 있는 몇 가지 방법이 있으며, 그 중 한 가지 예는 자외선-가시 분광법(UV-Vis)입니다. 이것은 NM 크기, 농도 및 집계 상태의 비침습적이고 빠른 실시간 선별 평가를 제공하는 잘 확립된, 간단하고 저렴한 기술입니다. 이러한 기능을 통해 UV-Vis는 특성화 방법의 성능과 재현성을 평가하기 위한 검증된 표준 운영 절차(SOP)의 숙련도 테스트 체계(PTS)를 평가하는 이상적인 방법론으로 만듭니다. 이 논문에서, H2020 프로젝트 ACEnano에서 6 개의 파트너 실험실의 PTS는 실험실 간 비교 (ILC)를 통해 평가되었다. 다양한 크기의 스탠다드 골드(Au) 콜로이드 서스펜션(5-100 nm 범위)은 다양한 기관에서 UV-Vis가 특징지어져 NM 크기 특성화를 위한 구현 가능하고 견고한 프로토콜을 개발하였다.

UV-Vis는 사용자가 Absmax 및 λmax6,12와 같은 NM의 특성을 정밀하게 분석할 수 있기 때문에 나노 입자 특성화에 가장 인기있는 기술 중 하나입니다. 본 연구의 결과는 6개의 참가 실험실 사이 ILC를 통해 AuNP 분산의 UV-Vis 특성화를 나타냅니다.
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61764/61764fig02.jpg"> 그림 2: 람다 및 흡광도 결과. 수치는 다른 AuNP 크기에 대한 각 실험실에서보고 한 결과에 대한 플롯을 보여줍니다. A) 람다 최대 결과. B) 흡수도 최대 결과. 실험실 5는 샘플 오염으로 인해 100 nm에 대한 데이터를 보고할 수 없었습니다. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61764/61764fig02large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a>
λmax 파장에 대한 결과는 파트너들 사이에서 근접반복성을 보였다(그림 2A). 이는 또한 값 간의 차이를 평가하는 데 사용되었고, 대부분의 AuNP 크기(표 1)에 대해 1.00에서 2.40(λmax) 사이의 작은 차이를 보여 준 계산된 범위에 대한 사례이기도 합니다. 전체 λmax 평균, 각 AuNP 크기에 대 한 각 실험실에 대 한 기록 된 평균을 사용 하 여 계산, 유사 하 게 대부분의 크기에 대 한 낮은 표준 편차를 표시. 100nm 크기는 파트너 들 간의 높은 변이 범위(4.66 λmax)를 표시하여 다른 AuNP 크기(표 1)에 비해 표준 편차(572 ± 2.00 nm)를 표시했기 때문에 유일한 면제였습니다. 실험실 5는 결과의 반복성을 손상시킬 수 있는 오염 문제로 인해 100nm 크기의 입자에 대한 측정을 수행할 수 없다는 점을 언급하는 것이 중요합니다.
반면, 흡광도 결과(Absmax)는 λmax 결과에 비해 더 흩어진 데이터 값(그림 2B)을 나타냈다. 실험실 간의 이러한 결과의 가변성이 분명히 높았음에도 불구하고, 분석은 λmax 결과(표 1)에 비해 실험실 간에 표준 편차및 예기치 않은 열등한 변화 범위(0.11-0.21 Absmax)를 가진 전반적인 수단을 표시하였다.
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody>
<tr>
<td rowspan="2">값</td>
			<td colspan="6">AuNP (nm)</td>
		</tr>
<tr>
<td>5</td>
			<td>20</td>
			<td>40</td>
			<td>60</td>
			<td>100</td>
			<td>알려지지 않은</td>
		</tr>
<tr>
<td>범위 λmax
</td>
			<td>1.45</td>
			<td>1.00</td>
			<td>3.00</td>
			<td>2.00</td>
			<td>4.66</td>
			<td>2.40</td>
		</tr>
<tr>
<td>레인지 오맥스
</td>
			<td>0.12</td>
			<td>0.11</td>
			<td>0.13</td>
			<td>0.13</td>
			<td>0.12</td>
			<td>0.21</td>
		</tr>
<tr>
<td>평균 λmax
</td>
			<td>517.7 ± 0.59</td>
			<td>524.6 ± 0.45</td>
			<td>527.8 ± 1.13</td>
			<td>535.3 ± 0.74</td>
			<td>572 ± 2.00</td>
			<td>549.7 ± 0.85</td>
		</tr>
<tr>
<td>평균 오맥스
</td>
			<td>0.395 ± 0.048</td>
			<td>0.497 ± 0.050</td>
			<td>0.509 ± 0.057</td>
			<td>0.689 ± 0.055</td>
			<td>0.472 ± 0.051</td>
			<td>0.661 ± 0.101</td>
		</tr>
</tbody></table>표 1: 람다 및 흡광도 계산 범위 와 수단. 각 AuNP 크기에 대한 범위 및 전체 평균 및 표준 편차가 표시됩니다. 결과는 각 실험실(6측정)에 대한 보고된 람다 및 흡광도에 대한 보고된 평균을 사용하여 산출되었으며, 실험실 5에 의해 보고된 시료 오염으로 인해 5개의 측정만이 사용된 100nm 크기를 제외하고는.
Z 점수 값은 전체 평균에서 개별 값의 거리를 기록하기 위해 계산되었습니다. Z 점수 분석은 점수가 여러 표준 편차에서 데이터 포인트가 평균16과 얼마나 멀리 떨어져 있는지 표시하여 인구 분포와 직접 관련이 있기 때문에 ILC 결과의 신뢰도에 대한 정보를 제공했습니다. 그 결과, 대부분의 실험실에서는 λmax에 대해 0.01-1.93의 긍정적인 Z-스코어 값을 보였으며, 이는 대부분의 결과가 평균에 근접하고 정상 분포 곡선을 제시했음을 나타내며, Z-점수는 2및 -2의 절대값보다 큰 값으로 간주되어 정상 분포16이 없는 값으로 간주됩니다. Absmax의 가장 높은 Z 점수는 실험실 1에 의해 보고된 40 nm 크기에 대해 기록되었으며, 평균 값은 1.93이고 Absmax 평균은 530 ± 0으로 전체 평균 인 527.82 ± 1.13 (그림 3A)에 비해 기록되었습니다. λmax에 대한 최대 Z 점수 값 1.23은 실험실 3에 의해 보고되었으며, 전체 평균0.395 ± 0.04에 비해 5nm AuNP 크기에 대해 0.454 ± 0의 λmax를 보고했습니다. 그 뒤를 이어 60nm AuNP가 1.18점, λmax 평균은 0.754± 0.05로 전체 평균 0.689 ± 0.05에 그 뒤를 이었다. 나머지 크기는 Z 점수 값이 -0.04에서 -1.23(그림 3B)로 표시되었습니다.
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61764/61764fig03.jpg"> 그림 3: 람다 및 흡광도 Z 점수. Z 점수는 전체 평균에 대해 각 실험실에서 보고한 결과를 사용하여 계산되었습니다. A) 계산 된 람다 최대 Z 점수. B) 계산된 흡광도 최대 Z 점수. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61764/61764fig03large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a>
알 수 없는 샘플에 대한 결과는 대부분의 파트너가 76-80 nm로 크기를 계산한 것으로 나타났습니다. 실험실 의 평균 1-4 및 6은 1.36 nm ± 78.02로 기록되었습니다. 실험실 5는 109 nm의 더 큰 크기를보고, 전체 평균 및 표준 편차를 최대 확대 83.18 ± 12.70 nm, 이 값이 이상값임을 시사 (그림 4A). Z 점수는 모든 실험실에서 -0.25에서 -0.56 사이로 계산되었습니다. 유일한 예외는 실험실 6에 의해 보고된 알 수 없는 크기에 대해서, 이는 평균(그림 4B)에서 먼 값으로 간주될 수 있는 모든 측정에 비해 가장 높은 양성 Z-점수(2.03)를 나타냈다.
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61764/61764fig04.jpg"> 그림 4: 알 수 없는 샘플 크기 및 Z 점수입니다. A) 제공된 알 수 없는 샘플에 대해 각 실험실에 대한 보고 된 크기. B) 전체 평균 83.18 ± 12.70 nm에 대해 각 개별 결과에 대해 계산된 Z 점수. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61764/61764fig04large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a>
추가 정보(SI): <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61764/61764_R1_SI.docx" target="_blank">이 파일을 다운로드하려면 여기를 클릭하십시오.</a>

이 연구는 결과의 샘플 준비, 측정 및 분석을 위한 H2020 ACEnano 프로젝트의 6개 파트너 중 자외선가 보이는 분광법(UV-Vis)을 특징으로 하는 금(Au) 콜로이드 분산을 위해 개발된 표준 작동 절차(SOP)를 테스트하도록 설계된 실험실 간 비교(ILC)에 대한 벤치마킹 결과를 제시합니다.

수성 매체에서 나노 물질의 UV-비스 분광 특성화

The physicochemical characterization of nanomaterials (NMs) is often an analytical challenge, due to their small size (at least one dimension in the ...

UV-Vis 분광측량은 나노 물질의 크기, 농도, 응집 상태 및 굴절률을 측정하기 위한 잘 확립되고 사용하기 쉽고 저렴한 기술입니다. UV-Vis는 간단한 흡수 측정을 사용하여 비침습적이고 빠르며 실시간 스크리닝및 나노 물질 특성평가를 제공합니다. UV-Vis는 매우 간단합니다.샘플에는 약간의 준비가 필요하며 소프트웨어에는 변수가 거의 없으며 사용하기 쉽습니다. UV-Vis 분광기를 20분 이상 켜서 램프가 가열되도록 합니다. 소프트웨어를 로드하고 작동 모드를 표시하는 모드 창에서 옵션 스펙트럼 스캔을 선택하여 계측기 연결을 선택합니다.소프트웨어에서 계측기를 클릭하고 명령 표시줄의 설정으로 이동하여 스펙트럼 스캔을 위한 매개 변수를 선택한 다음 측정 설정을 조정합니다. 인스트루먼트 탭으로 이동하여 데이터 모드용 ABS와 1.5의 슬릿 너비를 선택합니다. 파장 스캔 탭으로 이동하여 680 나노미터의 시작 파장, 380 나노미터의 끝 파장 및 분당 400 나노미터의 스캔 속도를 설정합니다.매개 변수를 설정 한 후, 초순수 수의 1 밀리리터로 두 개의 cuvettes를 채우고, 빛 경로를 커버하는 참조 및 샘플 셀 홀더에 배치합니다. 계측기 덮개를 닫고 명령 모음에서 빈 교정을 계속한 다음 확인을 선택합니다. 각 금 나노 입자 샘플의 500 마이크로 리터 하위 샘플을 취하고 500 마이크로 리터의 초순수로 희석을 준비하십시오. 희석제는 밀리리터당 25마이크로그램의 최종 농도를 가진 1밀리리터 커벳에 놓습니다.빈 교정을 실행합니다. 빈 교정 후, 샘플 셀 홀더의 빈 큐벳 중 하나를 금 나노입자 샘플로 교체하여 참조 큐벳을 그대로 유지합니다. 스캔을 실행하려면 명령 표시줄에서 시작 측정값을 선택합니다.각 희석금 나노입자 샘플과 알 수 없는 시료에 대해 세 가지 스펙트럼 스캔을 실행합니다. 스프레드시트 호환 파일에서 각 측정에 대한 원시 실험 데이터를 추출합니다. 명령 모음에서 검색에서 속성을 선택하고 인쇄/내보내기 탭으로 이동하여 데이터, 스펙트럼 및 매개 변수를 클릭하고 확인을 누릅니다. 명령 표시줄에 저장을 클릭하고 데이터를 XLs 파일로 저장합니다.각 판독값에 대해 최대 흡수 파장과 람다를 기록하고 제공된 템플릿에 기록합니다. 데이터를 선택하고 그래프를 삽입하고 플롯을 분산하고 추세선 및 다각형 곡선을 추가하여 나노 입자 크기에 대한 최대 람다의 평균으로 교정 곡선을 플롯합니다. 교정 곡선에 대한 다항식 방정식을 포함하려면 명령 모음에서 차트에 추세선 옵션 및 표시 방정식을 선택합니다.마지막으로, 알 수 없는 금 나노입자 샘플의 크기를 캘리브레이션 곡선으로부터 분리하여 이차 수식의 파생을 이용하여 알 수 없는 최대 람다의 평균 값에 맞게 분해한다. 6개의 실험실 중 최대 파장은 근접 반복성을 보였지만, 최대 흡광도 결과는 다른 금 나노입자 크기에 대해 더 흩어진 데이터 값을 나타냈다. 각 금 나노입자 크기에 대한 범위 및 전체 적인 수단은 여기에 표시됩니다.람다 최대값은 5나노미터 크기의 나노입자에 대한 실험실 3에 의해 보고되었으며, 최대 흡광도에 대한 가장 높은 z-점수는 40나노미터 크기의 나노입자에 대해 실험실하나에 의해 보고되었다. 대부분의 파트너는 알 수 없는 나노입자의 크기를 76~80나노미터로 계산했으며, 실험실 5는 109나노미터의 이상치 크기를 보고했다. 알 수 없는 크기에 대한 Z 점수는 모든 실험실에서 마이너스 0.25에서 마이너스 0.56 사이로 계산되었으며, 실험실 5에서 보고한 유일한 예외는 2.03의 가장 높은 양성 Z 점수를 표시했습니다.매개 변수와 설정이 올바르게 조정되었는지 확인합니다. 희석된 시료는 UV-Vis로 측정하기 전에 신선하게 준비해야 합니다. UV-Vis는 사용자가 샘플을 보다 포괄적으로 특성화하려는 경우 TEM, DLS 및 AFM과 같은 다른 도구와 쉽게 결합하여 다양한 특성을 측정할 수 있습니다.

uv-vis-spectroscopic-characterization-nanomaterials-aqueous

Research

연구

JoVE Journal

Engineering

공학

수성 매체에서 나노 물질의 UV-Vis 분광 특성화

물 안정 실라놀을 사용하여 금속 코어 나노 입자를 합성하는 새로운 방법이 설명됩니다.

영가 코어 금속 나노 입자의 생성은 사용 N- (2- 아미노 에틸) -3- aminosilanetriol

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여기, 수성 환경에서 탄소 나노 물질의 기능화 및 안정한 분산을위한 새로운 방법이 설명된다. 오존은 고출력 초음파 셀을 통해 연속적으로 재순환되는 카본 나노 물질의 수성 분산액에 직접 주입됩니다.

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여기, 우리 현재 나노 재료의 분산에 대 한 단계별 프로토콜 수성 매체에서 최적의 쥡니다 조건, 강도, 및 향상 된 안정성과 나노 입자의 균일성에 대 한 기간 식별 하 실시간 묘사와 샘플 무결성을 영향을 주지 않고 분산입니다.

수성 미디어에 나노 재료의 분산: 프로토콜 최적화 쪽으로

우리는 개시 및 발달과 밀접하게 연관되는 올리고머 응집체 및 아밀로이드 섬유로 단백질 자기 조립의 과정을 구상하기 위하여 적외선 나노 스펙트로스카 및 고해상도 원자력 현미경 검사법의 응용을 기술합니다 인간의 신경 퇴행성 질환의 넓은 범위의.

적외선 나노 스펙트로펙트 및 원자력 현미경으로 개별 단백질 응집체 특성화

우리는 마우스 perigonadal 지방 조직 및 인간 혈장에서 분리된 세포외 소포의 크기 분포 및 총 입자 농도를 추정하기 위하여 새로운 나노 입자 추적 분석 계기를 사용하는 방법을 보여줍니다.

세포외 소포의 정량화 및 크기 측정을 위한 나노 입자 추적 분석

여기에서 우리는 폴리머 안정제를 사용하여 바닥 상태 및 과도 흡수 스펙트럼에서 현저하게 감소된 산란을 나타내는 금속-유기 프레임워크(MOF) 현탁액을 제조합니다. 이러한 MOF 서스펜션을 통해 프로토콜은 해석 가능한 데이터를 생성하기 위해 MOF를 분광법으로 특성화하는 다양한 지침을 제공합니다.

금속-유기 프레임워크에 대한 분광 측정을 수행하기 위한 기술 가이드

이 프로토콜은 3차원 다중 고분자 시료의 특성 분석에서 광열 나노스케일 적외선 분광법의 성능을 평가하기 위한 원자력 현미경 및 나노스케일 적외선 분광법의 적용에 대해 설명합니다.

다상 고분자 시스템을 탐구하기 위한 나노스케일 적외선 분광법의 발전

생물학적 샘플은 가시광선(VIS) 및 근적외선(NIR) 파장 범위와 비교하여 단파 적외선(SWIR)에서 뚜렷한 광학 특성을 가지고 있습니다. 그러나 순수한 SWIR 흡수 스펙트럼을 기록하는 것은 까다로우며 생물학적 분자에 대해 수행되는 경우가 거의 없습니다. 이 논문에서는 생물학적 흡수체의 VIS-SWIR 흡수 스펙트럼을 특성화하는 방법을 제시합니다.

Realistic Absorption Spectra Spantra Spanling Spaning the Visible to the Short-Wave Infrared(생물학적 흡수 스펙트럼의 특성화: 가시광선에서 단파 적외선까지)

TET (과도 전열) 기술은 고체 물질의 열전도도를 측정하기 위해 개발 된 효과적인 방법이다.

한 차원 고체 물질의 열 수송의 특성

배우세요 금 나노입자 분산액의 UV-Vis 분광 측정법을 활용한 표준 절차 평가 방법을. 여러 실험실 간 반복성과 신뢰성을 분석하여 나노물질 특성화의 정확도를 향상시킵니다.

수성 매체에서 나노 물질의 UV-비스 분광 특성화

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