Name: Dispersie van nanomaterialen in waterige Media: op weg naar protocolverbetering (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-12-25T13:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 35 s
Description: Leer nanomaterialen disperseren in waterige media met sonificatie en real-time karakterisatie. Dit protocol optimaliseert sonificatieparameters voor stabiele en uniforme nanopartikeldispersies.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Het onderzoek leidt tot deze resultaten heeft financiering ontvangen van NE/J010783/1. Het project NanoValid heeft financiering ontvangen van de Europese Unie zevende programma voor onderzoek, technologische ontwikkeling en demonstratie onder subsidie overeenkomst nr. 263147.

<ol><li>Yin, L., Wang, Y., Pang, G., Koltypin, Y., Gedanken, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Sonochemical+Synthesis+of+Cerium+Oxide+Nanoparticles-Effect+of+Additives+and+Quantum+Size+Effect%5BTitle%5D)+AND+%22J+Colloid+Interface+Sci%22%5BJournal%5D)">Sonochemical Synthesis of Cerium Oxide Nanoparticles-Effect of Additives and Quantum Size Effect.</a> J Colloid Interface Sci. 246 (1), 78-84 (2002).</li>
<li>Mandzy, N., Grulke, E., Druffel, T. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S003259100500389X">Breakage of TiO2 agglomerates in electrostatically stabilized aqueous dispersions.</a> Powder Technol. 160, (2005).</li>
<li>Nickel, C., et al. <a target="_blank" href="https://link.springer.com/article/10.1007/s11051-014-2260-2">Dynamic light-scattering measurement comparability of nanomaterial suspensions.</a> J Nanopart Res. 16 (2), 12(2014).</li>
<li>Ray, T. R., Lettiere, B., de Rutte, J., Pennathur, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Quantitative+Characterization+of+the+Colloidal+Stability+of+Metallic+Nanoparticles+Using+UV-vis+Absorbance+Spectroscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Langmuir%22%5BJournal%5D)">Quantitative Characterization of the Colloidal Stability of Metallic Nanoparticles Using UV-vis Absorbance Spectroscopy.</a> Langmuir. 31 (12), 3577-3586 (2015).</li>
<li>Jiang, J., Oberdöster, G., Biswas, P. <a target="_blank" href="https://link.springer.com/article/10.1007/s11051-008-9446-4">Characterization of size, surface charge, and agglomeration state of nanoparticle dispersions for toxicological studies.</a> J Nanopart Res. 11, (2009).</li>
<li>Wu, W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dispersion+Method+for+Safety+Research+on+Manufactured+Nanomaterials%5BTitle%5D)+AND+%22Industrial+Health%22%5BJournal%5D)">Dispersion Method for Safety Research on Manufactured Nanomaterials.</a> Industrial Health. 52 (1), 54-65 (2014).</li>
<li>Taurozzi, J. S., Hackley, V. A., Wiesner, M. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ultrasonic+dispersion+of+nanoparticles+for+environmental%2C+health+and+safety+assessment+-+issues+and+recommendations%5BTitle%5D)+AND+%22Nanotoxicology%22%5BJournal%5D)">Ultrasonic dispersion of nanoparticles for environmental, health and safety assessment - issues and recommendations.</a> Nanotoxicology. 5 (4), 711-729 (2011).</li>
<li>Sesis, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Influence+of+Acoustic+Cavitation+on+the+Controlled+Ultrasonic+Dispersion+of+Carbon+Nanotubes%5BTitle%5D)+AND+%22J+Phys+Chem+B%22%5BJournal%5D)">Influence of Acoustic Cavitation on the Controlled Ultrasonic Dispersion of Carbon Nanotubes.</a> J Phys Chem B. 117 (48), 15141-15150 (2013).</li>
<li>Farré, M., Gajda-Schrantz, K., Kantiani, L., Barceló, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ecotoxicity+and+analysis+of+nanomaterials+in+the+aquatic+environment%5BTitle%5D)+AND+%22Anal+Bioanal+Chem%22%5BJournal%5D)">Ecotoxicity and analysis of nanomaterials in the aquatic environment.</a> Anal Bioanal Chem. 393 (1), 81-95 (2009).</li>
<li>Mandzy, N., Grulke, E., Druffel, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Breakage+of+TiO2+agglomerates+in+electrostatically+stabilized+aqueous+dispersions%5BTitle%5D)+AND+%22Powder+Technol%22%5BJournal%5D)">Breakage of TiO2 agglomerates in electrostatically stabilized aqueous dispersions.</a> Powder Technol. 160 (2), 121-126 (2005).</li>
<li>Meißner, T., Oelschlägel, K., Potthoff, A. <a target="_blank" href="https://link.springer.com/article/10.1007/s11051-013-2228-7">Dispersion of nanomaterials used in toxicological studies: a comparison of sonication approaches demonstrated on TiO2 P25.</a> J Nanopart Res. 16 (2), 1-13 (2014).</li>
<li>Cronholm, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effect+of+sonication+and+serum+proteins+on+copper+release+from+copper+nanoparticles+and+the+toxicity+towards+lung+epithelial+cells%5BTitle%5D)+AND+%22Nanotoxicology%22%5BJournal%5D)">Effect of sonication and serum proteins on copper release from copper nanoparticles and the toxicity towards lung epithelial cells.</a> Nanotoxicology. 5 (2), 269-281 (2011).</li>
<li>Murdock, R. C., Braydich-Stolle, L., Schrand, A. M., Schlager, J. J., Hussain, S. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Characterization+of+Nanomaterial+Dispersion+in+Solution+Prior+to+In+Vitro+Exposure+Using+Dynamic+Light+Scattering+Technique%5BTitle%5D)+AND+%22Toxicol+Sci%22%5BJournal%5D)">Characterization of Nanomaterial Dispersion in Solution Prior to In Vitro Exposure Using Dynamic Light Scattering Technique.</a> Toxicol Sci. 101 (2), 239-253 (2008).</li>
<li>Bihari, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Optimized+dispersion+of+nanoparticles+for+biological+in+vitro+and+in+vivo+studies%5BTitle%5D)+AND+%22Particle+Fibre+Toxicol%22%5BJournal%5D)">Optimized dispersion of nanoparticles for biological in vitro and in vivo studies.</a> Particle Fibre Toxicol. 5 (1), 1-14 (2008).</li>
<li>Hartmann, N. B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Techniques+and+Protocols+for+Dispersing+Nanoparticle+Powders+in+Aqueous+Media-Is+there+a+Rationale+for+Harmonization%3F%5BTitle%5D)+AND+%22J+Toxicol+Environ+Health%2C+B%22%5BJournal%5D)">Techniques and Protocols for Dispersing Nanoparticle Powders in Aqueous Media-Is there a Rationale for Harmonization?</a> J Toxicol Environ Health, B. 18 (6), 299-326 (2015).</li>
<li>Murdock, R. C., Braydich-Stolle, L., Schrand, A. M., Schlager, J. J., Hussain, S. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Characterization+of+nanomaterial+dispersion+in+solution+prior+to+in+vitro+exposure+using+dynamic+light+scattering+technique%5BTitle%5D)+AND+%22Toxicol+Sci%22%5BJournal%5D)">Characterization of nanomaterial dispersion in solution prior to in vitro exposure using dynamic light scattering technique.</a> Toxicol Sci. 101, (2008).</li>
<li>Hunter, R. J. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aHunter%2C+RJ+%22Zeta+Potential+in+Colloid+Science%3A+Principles+and+Applications%22">Zeta Potential in Colloid Science: Principles and Applications</a>. , Academic Press. (1981).</li>
<li>Lyklema, J. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aLyklema%2C+J+%22Fundamentals+of+Interface+and+Colloid+Science%22">Fundamentals of Interface and Colloid Science</a>. , (1991).</li>
<li>Sikora, A., et al. <a target="_blank" href="http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2015/ay/c5ay02014j">A systematic comparison of different techniques to determine the zeta potential of silica nanoparticles in biological medium.</a> Analytical Methods. 7 (23), 9835-9843 (2015).</li>
<li>Lamberty, A., et al. <a target="_blank" href="https://www.researchgate.net/publication/257629221_Interlaboratory_comparison_for_the_measurement_of_particle_size_and_zeta_potential_of_silica_nanoparticles_in_an_aqueous_suspension">Interlaboratory comparison for the measurement of particle size and zeta potential of silica nanoparticles in an aqueous suspension DISCUSSION.</a> J Nanopart Res. 13 (12), 7317-7329 (2011).</li>
<li>Taurozzi, J. S., Hackley, V. A., Weisner, M. R. <a target="_blank" href="http://nvlpubs.nist.gov/nistpubs/specialpublications/nist.sp.1200-1.pdf">NIST Special Publication. Vol. 1200-1</a>. , U.S. Department of Commerce/National Institute of Standards and Technology. Washington D.C. (2012).</li>
<li>Taurozzi, J. S., Hackley, V. A., Weisner, M. R. <a target="_blank" href="http://nvlpubs.nist.gov/nistpubs/SpecialPublications/NIST.SP.1200-2.pdf">NIST Special Publication. Vol. 1200-2</a>. , U.S. Department of Commerce/National Institute of Standards and Technology. Washington D.C. (2012).</li>
<li>Taurozzi, J. S., Hackley, V. A., Weisner, M. R. <a target="_blank" href="http://nvlpubs.nist.gov/nistpubs/SpecialPublications/NIST.SP.1200-3.pdf">NIST Special Publication. Vol. 1200-3</a>. , U.S. Department of Commerce/National Institute of Standards and Technology. Washington D.C. (2012).</li>
<li>Taurozzi, J. S., Hackley, V. A., Wiesner, M. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+standardised+approach+for+the+dispersion+of+titanium+dioxide+nanoparticles+in+biological+media%5BTitle%5D)+AND+%22Nanotoxicol%22%5BJournal%5D)">A standardised approach for the dispersion of titanium dioxide nanoparticles in biological media.</a> Nanotoxicol. 7 (4), 389-401 (2013).</li>
<li>NanoValid. www.nanovalid.eu. , Available from:
 <a target="_blank" href="http://www.nanovalid.eu">http://www.nanovalid.eu</a> (2017).</li>
<li>Yamaguchi, K. -i, Matsumoto, T., Kuwata, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Proper+calibration+of+ultrasonic+power+enabled+the+quantitative+analysis+of+the+ultrasonication-induced+amyloid+formation+process%5BTitle%5D)+AND+%22Protein+Sci%22%5BJournal%5D)">Proper calibration of ultrasonic power enabled the quantitative analysis of the ultrasonication-induced amyloid formation process.</a> Protein Sci. 21 (1), 38-49 (2012).</li>
<li>Maxit, B. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aMaxit%2C+B+%22Particle+size+measurements+of+dark+and+concentrated+dispersions+by+dynamic+light+scattering%22">Particle size measurements of dark and concentrated dispersions by dynamic light scattering</a>. , (2010).</li>
<li>Darlington, T. K., Neigh, A. M., Spencer, M. T., Guyen, O. T. N., Oldenburg, S. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nanoparticle+characteristics+affecting+environmental+fate+and+transport+through+soil%5BTitle%5D)+AND+%22Environ+Toxicol+Chem%22%5BJournal%5D)">Nanoparticle characteristics affecting environmental fate and transport through soil.</a> Environ Toxicol Chem. 28 (6), 1191-1199 (2009).</li>
<li>Mejia, J., Lucas, S. <a target="_blank" href="http://www.rivm.nl/en/About_RIVM/International_Affairs/International_Projects/Completed/NANoREG/deliverables%3As_ezJOgJTEaL0lCqO1cAJQ/NANoREG_D2_08_SOP_03_For_particle_size_determination_of_a_given_MNM_by_the_CLS_technique.org">Protocol for the particle determination of a given MNM by the centrifuge liquid sedimentation (CLS) technique</a>. , (2015).</li>
<li>Jenway. <a target="_blank" href="http://www.jenway.com/adminimages/6305_manual(3).pdf">Model 6305 Spectrophotometer</a>. , (2014).</li>
<li>Michen, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Avoiding+drying-artifacts+in+transmission+electron+microscopy%3A+Characterizing+the+size+and+colloidal+state+of+nanoparticles%5BTitle%5D)+AND+%22Sci+Rep%22%5BJournal%5D)">Avoiding drying-artifacts in transmission electron microscopy: Characterizing the size and colloidal state of nanoparticles.</a> Sci Rep. 5, 9793(2015).</li>
<li>Contamine, R. F., Wilhelm, A. M., Berlan, J., Delmas, H. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/135041779400010P">Power measurement in sonochemistry.</a> Ultrason Sonochem. 2 (1), S43-S47 (1995).</li>
<li>Kimura, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1350417796000211">Standardization of ultrasonic power for sonochemical reaction.</a> Ultrason Sonochem. 3 (3), S157-S161 (1996).</li>
<li>Raso, J., Mañas, P., Pagán, R., Sala, F. J. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S135041779800042X">Influence of different factors on the output power transferred into medium by ultrasound.</a> Ultrason Sonochem. 5 (4), 157-162 (1999).</li>
<li>Matarredona, O., et al. <a target="_blank" href="http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/jp0365099">Dispersion of Single-Walled Carbon Nanotubes in Aqueous Solutions of the Anionic Surfactant NaDDBS.</a> J Phys Chem B. 107 (48), 13357-13367 (2003).</li>
<li>Jiang, L., Gao, L., Sun, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Production+of+aqueous+colloidal+dispersions+of+carbon+nanotubes%5BTitle%5D)+AND+%22J+Colloid+Interface+Sci%22%5BJournal%5D)">Production of aqueous colloidal dispersions of carbon nanotubes.</a> J Colloid Interface Sci. 260 (1), 89-94 (2003).</li>
<li>Jensen, K. A., Kembouche, Y., Christiansen, E., Jacobsen, N. R., Wallin, H., Guiot, C., Spalla, O., Witschger, O. <a target="_blank" href="https://www.anses.fr/en/system/files/nanogenotox_deliverable_5.pdf">The generic NANOGENOTOX dispersion protocol-Standard operation procedure (SOP)</a>. , 32 (2011).</li>
<li>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).</li>
<li>PROSPEcT. <a target="_blank" href="http://www.nanotechia.org/sites/default/files/files/PROSPECT_Dispersion_Protocol.pdf">Protocol for nanoparticle dispersion</a>. , (2010).</li>
<li>CPS Instruments, E. urope Introduction to Differential Sedimentation. , Netherlands. Available from:
 <a target="_blank" href="http://www.cpsinstruments.eu/pdf/Introduction%20Differential%20Sedimentation.pdf">http://www.cpsinstruments.eu/pdf/Introduction%20Differential%20Sedimentation.pdf</a> (2007).</li>
<li>Mavrocordatos, D., Pronk, W., Boller, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Analysis+of+environmental+particles+by+atomic+force+microscopy%2C+scanning+and+transmission+electron+microscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Water+Sci+Technol%22%5BJournal%5D)">Analysis of environmental particles by atomic force microscopy, scanning and transmission electron microscopy.</a> Water Sci Technol. 50 (12), 9-18 (2004).</li>
<li>Moon, Y. K., Lee, J., Lee, J. K., Kim, T. K., Kim, S. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Synthesis+of+Length-Controlled+Aerosol+Carbon+Nanotubes+and+Their+Dispersion+Stability+in+Aqueous+Solution%5BTitle%5D)+AND+%22Langmuir%22%5BJournal%5D)">Synthesis of Length-Controlled Aerosol Carbon Nanotubes and Their Dispersion Stability in Aqueous Solution.</a> Langmuir. 25 (3), 1739-1743 (2009).</li>
<li>Cheng, X., et al. <a target="_blank" href="https://www.hindawi.com/journals/jnm/2011/938491/">Characterization of Multiwalled Carbon Nanotubes Dispersing in Water and Association with Biological Effects.</a> J Nanomat. 2011, 12(2011).</li>
<li>Dassios, K. G., et al. <a target="_blank" href="http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.jpcc.5b01349">Optimization of Sonication Parameters for Homogeneous Surfactant-Assisted Dispersion of Multiwalled Carbon Nanotubes in Aqueous Solutions.</a> J Phys Chem C. 119 (13), 7506-7516 (2015).</li>
<li>Domingos, R. F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Characterizing+Manufactured+Nanoparticles+in+the+Environment%3A+Multimethod+Determination+of+Particle+Sizes%5BTitle%5D)+AND+%22Environ+Sci+Technol%22%5BJournal%5D)">Characterizing Manufactured Nanoparticles in the Environment: Multimethod Determination of Particle Sizes.</a> Environ Sci Technol. 43 (19), 7277-7284 (2009).</li>
</ol>

De auteurs hebben geen concurrerende financiële belang. IK EVJ samen bedacht de studie met IK het ontwerp, de experimenten uitgevoerd, geanalyseerd gegevens en bereid het manuscript. Љ en IR zijn uitgevoerd van de TEM-beeldvorming. SA, MLM en MC verstrekt de CNTs, en de rest van de co-auteurs besproken en becommentarieerd op het manuscript op alle etappes en RT bijgedragen tot de redactie van het manuscript.

Het uiteindelijke doel van de studie is het ontwikkelen van een strategie die het mogelijk de identificatie van de optimale ultrasoonapparaat voorwaarden maken om dispersies van een geselecteerd aantal nanomaterialen in water. Een poging gedaan hier zorgvuldig de stappen van het protocol en de parameters vastleggen tijdens ultrasoonapparaat om te voldoen aan de lacunes die eerder geïdentificeerd in beoordelingen zo goed om te volgen van de aanbevelingen in de afgelopen15. De optimale spreiding voorwaarden worden geïdentificeerd door het karakteriseren van de dispersies na elke cyclus ultrasoonapparaat en controleren van monster stabiliteit en uniformiteit. De impact van de ultrasoonapparaat procedures en stabiliteit status is beoordeeld op basis van de karakteristieke wijzigingen in de belangrijkste fysisch-chemische eigenschappen van nanomaterialen, zoals bepaald door de verschillende analytische technieken: DLS, ELS, UV-vis, en TEM. Het huidige protocol is een aangepaste methodologie voor de dispersie van nanomaterialen de afgelopen literatuur en andere onderzoek projecten21,22,37,38,39 met enkele aanpassingen en verfijningen aanpakken van de belangrijkste leemten, stappen en hun toepasselijkheid op bredere nanomaterialen van soortgelijk oppervlak profile7. Zorgvuldige aanpassingen zijn echter vereist met betrekking tot hun ultrasoonapparaat tijd, kracht en type voor de toepassing ervan op andere nanomaterialen. Ook, is verdere werkzaamheden vereist een verband tussen ultrasoonapparaat procedure en de biologische activiteit van nanomaterialen te leggen. Zes verschillende soorten nanomateriaal dispersies zijn geëvalueerd en vergeleken, voornamelijk voor hun stabiliteit, met behulp van een ultrasoon bad en een ultrasone sonde uitgerust met een flacon tweeter op ingestelde tijd punten. Als u wilt behouden de zuiverheid van de schorsing en de onbedoelde wijzigingen veroorzaakt als gevolg van verontreiniging, wordt de sonde ultrasoonapparaat hier vermeden. In de flacon tweeter, kunnen de flesjes gesloten blijven. Dit elimineert eventuele kruisbesmetting van de monsters.
Kalibrering van sonicators is een belangrijke factor, aangezien een aantal sonicators zijn beschikbaar met verschillende frequenties, amplitude en bevoegdheden. Om te bepalen van de effectieve akoestische energie geleverd aan de schorsing, wordt kalibratie van sonicators uitgevoerd met behulp van calorimetrie. De akoestische geleverd voor de instelling van de amplitude van de 70% voor de flacon tweeter alsmede die voor de 100% ultrasoonbad instelling wordt berekend als < 1 W (0,75 ± 0.04 W en 0.093 ± 0.04 W, respectievelijk). Echter, de vermogens aangegeven door de fabrikanten voor flacon tweeter en bad ultrasoonapparaat zijn 200 W en 80 W, respectievelijk. Dit geeft aan dat ondanks de krachtige bron, grootste deel van de energie verloren tijdens de generatie van cavitational bellen en slechts een kleine fractie eigenlijk aan de verstrooiing onder behandeling26wordt geleverd. Recente studies hebben gewezen op het belang van cavitational meting besturingselement ten opzichte van het ingangsvermogen van de ultrasoonapparaat voor een betere controle van de dispersie tijdens ultrasoonapparaat8. De methode lijkt veelbelovend voor de gecontroleerde spreiding van zeer delicaat nanomaterialen zoals CNTs en wordt aanbevolen voor toekomstige studies.
Elke techniek die gebruikt wordt in de studie is gebaseerd op verschillende principes met beperkingen voor iedereen. DLS is niet een ideale techniek voor niet-bolvormige schorsingen evenals zeer polydisperse systemen. In dergelijke omstandigheden, wordt DCS aanbevolen vanwege de hoge resolutie, nauwkeurigheid en precisie40. DCS kan zeer smalle grootte distributie bergtoppen die van elkaar zo weinig als 3 verschillen % volledig gescheiden. TEM biedt directe visuele beelden van de nanodeeltjes en is een geweldig hulpmiddel voor de bepaling van aggregatie, dispersie, de grootte en vorm van de deeltjes, maar de techniek vereist monster drogen die kan leiden tot artefacten41. Dit kan worden opgeheven door de rasters met ultrazuiver water wassen, zoals besproken in stap 4.5.3.
O.a. hoogtepunten de methodologie sommige kritische stappen zoals het type flesjes gebruikt in het protocol, onderdompeling diepte en positie van de flesjes in het ultrasoonbad evenals de flacon tweeter. Temperatuurregeling van het systeem tijdens agitatie is een belangrijke parameter. Frequent water veranderingen in het ultrasoonbad en gepulseerde modus uitvoeren in het geval van flacon tweeter worden aanbevolen om te voorkomen dat eventuele warmte opbouw tijdens ultrasoonapparaat, dus het vermijden van eventuele wijzigingen van het monster. De pre bevochtiging stap voor hydrofobe monsters zoals zinkoxide helpt bij de verspreiding van deeltjes maar dit sommige ongewenste veranderingen veroorzaken. De ultrasoonapparaat tijd en energie moet hoog genoeg om de doen samenballen de deeltjes maar niet te veel dat het breekt de deeltjes. De resultaten wijzen erop dat agglomeraat breuk afhankelijk van particle type is.
Onze bevindingen wijzen op het belang van het hebben van een gedetailleerde dispersie-protocol, zoals de resultaten laten zien dat de belangrijkste fysisch-chemische eigenschappen mogelijk gewijzigd kunnen worden tijdens het ultrasoonapparaat beheerst door factoren zoals ultrasoonapparaat type, ultrasoonapparaat duur tijd, en power output. Resultaten is gebleken dat monster integriteit potentieel op hogere intensiteit agitatie is aangetast. Resultaten tonen dat CNTs zeer gevoelig voor agitatie, zijn zodat breuken zeer waarschijnlijk zijn optreden wanneer ultrasoonapparaat duur- en kracht worden gewijzigd. In de buurt van optimale instellingen voor de dispersie van CNTs liggen tussen 2-15 minuten in het ultrasoonbad en slechts 2 minuten met behulp van de ultrasone sonde. Echter kan de met ultrasone trillingen nog veroorzaakt hebben sommige nanobuis braadvetten, die niet hier nauwkeurig worden gekwantificeerd. DLS mag niet worden een ideale techniek voor de karakterisering van CNTs maar het nog steeds kan de diameter van de hydrodynamische voor nanotubes en deze gegevens zou kunnen van de verschillen in lengte distributies van CNTs onder diverse informatieve zijn monsters16, 42,43. Afgelopen studies tonen aan dat het protocol van de dispersie van CNTs kan aanzienlijk worden uitgebreid door de toevoeging van oppervlakteactieve stoffen zoals de moleculen van de oppervlakteactieve stof worden geabsorbeerd op de nanobuis enkelgelaagde, waardoor een barrière voor breuk als gevolg van ultrasoonapparaat35, 44. echter, dit kan niet worden vergeleken rechtstreeks bij dit protocol zoals geen oppervlakteactieve stoffen in dit geval gaat. Het is belangrijk op te merken dat het waarborgen van de grootteverdeling van de lengte in het geval van CNTs heel belangrijk, is zoals de hoogte-breedteverhouding is vaak gecorreleerd met bepaalde toxicologische reactie. In tegenstelling, CeO2 gaf verschillende resultaten in vergelijking met de CNTs, in welke verlengde ultrasoonapparaat tijden met ultrasoonbad of sonde, leiden tot de vorming van primaire deeltjes. Het verschil in resultaten tussen CNT en CeO2 gevallen wijst op het belang om dispersie protocollen bijvoorbeeldop maat, optimaliseren van ultrasoonapparaat tijd en stroom uitgang, in overeenstemming met grondstof d.w.z., type van nanomateriaal poeders. Elk type van nanomateriaal poeder monster is anders, omdat er verschillende mate van agglomeratie binnen het poeder zelf zullen. In bepaalde gevallen wordt heeft het proces van de agglomeratie met succes geleid tot de ambtshalve agglomeratie tot primaire deeltjes niveau, als duidelijk door de opkomst van andere gevormde deeltjes in de TEM-beelden, hetgeen niet zichtbaar voordat de ultrasoonapparaat stap was. De langdurige ultrasoonapparaat resulteerde in het continu breken van cerium oxide agglomeraat onder verschillende hoeken waardoor veelzijdige deeltjes.
In het geval van commercieel gekochte waterige monster van Ag NPs dispersies benadrukken onze bevindingen ook de noodzaak van stabiliteit op lange termijn en uniformiteit beoordeling. Er is een noodzaak om ervoor te zorgen dat dispersies voldoende gekenmerkt voorafgaand aan het gebruiken, met name in gevallen van lange termijn opslag. Nanomaterialen hebben echter een zeer korte houdbaarheid. Ze de leeftijd met tijd en kunnen anders gaan werken na lange termijn opslag ten opzichte van een vers bereide dispersie.
De resultaten hier wijzen op de noodzaak van een geharmoniseerde strategie vast te stellen van een geoptimaliseerde protocol voor verschillende nanomaterialen. De gepresenteerde voorgestelde strategie is om uit te voeren van de verschillende variaties in de methode ultrasoonapparaat en om ervoor te zorgen dat er voldoende de dispersies op verschillende tijdstippen worden gekenmerkt met behulp van aanvullende analytische methoden. Het belang van het gebruik van een benadering van de multi methode te karakteriseren en te controleren van dispersie kwaliteit door tijd en verschillende experimentele omstandigheden heeft afgelopen werknemers45gewezen. Hoewel diverse methoden voor het ultrasoonapparaat zijn ingediend om tegemoet te komen aan specifieke nanomateriaal dispersie in de studie, kunnen potentieel ze worden gebruikt als basis voor het verspreiden van andere metalen en metaal oxide nanomaterialen (van vergelijkbare oppervlakte-eigenschappen) in water. Na elke wijziging in beide nanomateriaal vereist type of vloeibaar medium echter de noodzaak voor het optimaliseren van het basisprotocol, die kan worden gedaan door zorgvuldige aanpassing van verschillende factoren bijvoorbeeldultrasoonapparaat, kracht en tijd ultrasoonapparaat type. Welk protocol is gekozen en geïdentificeerd als optimale, er is altijd een behoefte aan een gedetailleerd verslag over de regeling en de stapsgewijze volgorde van de ultrasoonapparaat dispersie procedure. Dit is belangrijk om interpretability en vergelijkbaarheid te verbeteren. Een van de toepassingen van dit protocol is het vergemakkelijken van de vergelijkbaarheid van de gegevens onder andere laboratoria die leidt tot een geharmoniseerde en gestandaardiseerde aanpak voor toekomstige studies. De huidige parameters op het gebied van methodologie en controle kunnen worden gebruikt voor andere verspreiden media afgezien van water en vergelijkingen op een geval per geval kunnen worden getrokken.

Ultrasoonapparaat is het proces van het genereren van cavitations, die impliceert de oprichting, groei, en ineenstorting van bubbels (vaak genoemd hotspots) gevormd in vloeistof als gevolg van de bestraling van hoge intensiteit ultrageluid1. In de omgeving van een laboratorium, wordt de ultrasoonapparaat methode uitgevoerd met behulp van een ultrasoonapparaat. Er zijn verschillende sonicators, allemaal met de algemene functie van-specie deeltjes, die in een opgietvloeistof als individuele (of primaire) deeltjes verspreiden. Door het toepassen van ultrasoonapparaat, kan monster homogeniteit verbeteren, potentieel bereiken een veel smaller korrelgrootteverdeling. Een belangrijk aspect dat aandacht verdient in het proces van dispersie is stabiliteit van de definitieve dispersie. Hier, wordt de stabiliteit van de suspensie gedefinieerd als waar de deeltjes Neem geen genoegen of sediment af in hun verspreide staat en de gemiddelde hydrodynamische diameter metingen niet door meer dan 10% tussen de vijf herhaalde metingen tijdens die variëren tijd (ongeveer 10 min)2,3. Er zijn verschillende manieren voor het meten van de stabiliteit van de dispersie. Dit omvat de schatting van zeta potentiële (ZP) door meten van elektroforetische mobiliteit van deeltjes. Een ander is voor het meten van de karakteristieke absorptie van nanodeeltjes in de UV spectraal bereik4.
Op het gebied van Nanotoxicologie is de mogelijkheid om controle over dispersie kwaliteit erg belangrijk, de dispersie stap zal belangrijke fysisch-chemische eigenschappen, zoals de vorm, grootte/korrelgrootteverdeling, aggregatie/agglomeratie, oppervlakte vast te stellen oplaadt, etc. deze in bocht uiteindelijk beïnvloedt de interactie van deeltjes met test media en de resultaten van verschillende in vitro en in vivo experimenten, om de mogelijke gevaren van nanomaterialen afleiden.
Ultrasoonapparaat wordt meestal uitgevoerd door hetzij met behulp van een sonde-type (direct) of een ultrasoonbad, of ultrasone sonde met een flacon tweeter (indirecte ultrasoonapparaat). Alle soorten ultrasoonapparaat beschikbaar in een waaier van intensiteit en macht uitvoerinstellingen, soms aangepast met een ander type van sonotrode voor specifieke processen of eisen, en geschikt zijn voor vloeibare volumes variërend van 2 tot 250 mL. Hoewel sonde met ultrasone trillingen is bekend om beter te presteren dan Bad ultrasoonapparaat vanwege gelokaliseerde topprestatie5, is Bad ultrasoonapparaat vaak voorkeur over sonde-type voor de voorbereiding van toxicologische test schorsingen vanwege de mogelijke risico op besmetting via de tip, erosie van titanium sonde tip na langdurig gebruik en sonde onderdompeling diepte verschillen. Een ultrasone sonde uitgerust met een flacon tweeter is ook gunstig over de directe sonde als gevolg van de risico's van bovengenoemde verontreiniging, alsmede de vriendelijkheid van de werking van de apparatuur. Verschillende flesjes zijn sonicated op hetzelfde moment en op dezelfde intensiteit. Dit bespaart niet alleen tijd maar zorgt ervoor dat alle monsters worden behandeld, waardoor de resultaten onder monsters meer betrouwbare en vergelijkbare. In het onderzoek van de veiligheid van nanomaterialen, wordt verontreiniging altijd voorkomen. Echter de sonde ultrasoonapparaat past deze eis niet en is niet getest. Sonde sonicators is bekend dat sommige onvermijdelijke bijwerkingen zoals monster verontreiniging als gevolg van erosie van de tip veroorzaken evenals verminderd energetisch rendement leiden tot wijzigingen van dispersie voorwaarden, vandaar afbreuk te doen aan gegevens reproduceerbaarheid6, 7 , 8. Bovendien monsters worden meestal uitgevoerd in onbedekte containers leidt tot vloeibare verlies als gevolg van verdamping, alsook stof afzetting. Om te voorkomen dat deze onbedoelde veranderingen, adviseren recente studies alternatieve indirecte sonicators, op basis van hun efficiënte energie levering evenals zekerheid6van de zuiverheid van de schorsing.
Niet-geoptimaliseerde ultrasoonapparaat kan een nadelig effect op de resultaten hebben. Potentieel, kan het veranderen van de belangrijkste fysische en chemische eigenschappen van de nanomaterialen zoals grootte, grootteverdeling, morfologie en oppervlakte gratis2,9. Bestaande literatuur heeft gemeld dergelijke tekortkomingen waarmee het ultrasoonapparaat proces en de impact op deeltje parameters zoals nano-TiO25,10,11, nano-ZnO6en nano-koper12 . Bovendien is afgelopen studies hebben aangetoond dat het ultrasoonapparaat-proces niet alleen deeltje kenmerken verandert, maar ook de resultaten van toxicologische proeven12,13 regelt.
Als u wilt controle over het proces van dispersie, is het belangrijk om te controleren en te begrijpen hoe de verschillende factoren zoals ultrasoonapparaat type, instrument macht en duur, volumes, enz., kan invloed hebben op kwaliteit van de dispersie. Vandaar, is er een behoefte aan een systematische procedure voor het analyseren van de belangrijkste fysisch-chemische kenmerken van de deeltjes in de verstrooiing op verschillende tijdstippen van het ultrasoonapparaat proces. Hoewel dergelijke overwegingen rekening door een paar onderzoekers gehouden hebben, is werk op dit gebied beperkt. Bihari et al. , stabiliteit van de dispersie van verschillende nanomateriaal dispersies gemaakt met behulp van verschillende echografie energieën met verschillende dispersie stabilisatoren14hebben bestudeerd. Een recente studie door Hartmannn et al. benadrukt dat hoewel werk is gedaan om te begrijpen van de verschillende factoren die nanomateriaal dispersie kwaliteit bv, soort ultrasoonapparaat gebruikt, ultrasoonapparaat tijd, etc., er is nog geen duidelijk omschreven en algemeen aanvaarde ultrasoonapparaat procedure ondersteunt die momenteel nanotoxicological testen en onderzoeken7,15.
Verschillende analytische karakterisering technieken worden gebruikt om te waken over de kwaliteit dispersie. Voorbeelden hiervan zijn het gebruik van: dynamische licht verstrooiing (DLS), Disc centrifugeren elektroforetische licht verstrooiing (ELS), UV-zichtbaar (UV-vis) spectroscopie en Transmissie Electronenmicroscopie (TEM), die grootte/korrelgrootteverdeling meten, Zeta potentieel, stabiliteit van dispersie en morfologie kenmerken, respectievelijk. DLS is vaak gebruikt om te bepalen van de hydrodynamische diameter (Z-gemiddelde) van de deeltjes en polydispersiteit index (PdI) van nanomateriaal dispersie. In het geval van multimodaal grootteverdeling door DLS, kan Z-gemiddelde verkregen niet eens met de intensiteit-gewogen grootte distributie-intensiteit. Het gemiddelde van de intensiteit-gewogen grootteverdeling kan als zodanig worden aangeboden. PdI weerspiegelt de broadness van de grootteverdeling met een schaal gaande van 0 - 1, waarbij 0 wordt een monodispersed monster en 1 wordt een polydisperse zeer monster16. Schijf centrifugeren is een scheiding techniek gebruikt om te bepalen van de korrelgrootteverdeling met centrifugaal sedimentatie in een vloeibaar medium. Het sediment deeltjes binnen een optisch duidelijk en roterende schijf en de hoeveelheid licht verstrooid door de deeltjes als ze aan de rand van de schijf wordt opgenomen en omgezet in korrelgrootteverdeling met behulp van de wet van Stokes. Om te lossen multimodale deeltje distributie, zijn technieken zoals schijf centrifuge meer geschikt is als ze een scheiding mechanisme element geïntegreerd binnen het instrument hebben. Zeta potentiële (ζ -potentiële) van deeltjes wordt gedefinieerd als de elektrische potentiaal op hun schuintrekken of vertraging vliegtuig, die een denkbeeldige grens binnen dubbele laag met de elektriciteit die scheidt de (bulk) vloeistof toont normaal viskeuze gedrag van de Achtersteven laag, een laag die overwegend is samengesteld uit teller ionen en beschouwd om te gaan met het deeltje. Het potentieel van de zeta is direct gerelateerd aan de oppervlakte lading van deeltjes en bijgevolg de Electrostatische interactie (d.w.z., afkeer/attractie) tussen de deeltjes. Deze parameter wordt daarom beschouwd als een primaire indicator van nanomateriaal dispersie stabiliteit. Door Conventie, zeta potentieel waarde onder -25 mV en boven 25 mV worden beschouwd als stabiel17,18. De zeta potentiële19sterk van invloed op de concentratie en het type van ionen, alsmede de pH van de oplossing. ELS wordt gebruikt voor het meten van de elektroforetische mobiliteit van deeltjes in dispersie en deze mobiliteit wordt geconverteerd naar zeta potentiële via de Henry vergelijking en de Smoluchowski of Hückel modellen. UV-vis-spectroscopie is een techniek die bij de berekening van het licht dat is geabsorbeerd en verstrooid door een steekproef op een bepaalde golflengte. Het wordt vaak gebruikt om de stabiliteit van de dispersie volgen door het meten van de karakteristieke absorptie van nanomaterialen in de UV-regio. Ten slotte, TEM wordt vaak gebruikt om te visualiseren en analyseren van de grootte, de grootteverdeling, de agglomeratie, en de vorm van nanodeeltjes5,14,15,20.
Presenteren we een vergelijkende studie van de zes verschillende nanomateriaal dispersies gemaakt met behulp van ultrasone bad en een ultrasone sonde uitgerust met een flacon tweeter. Het deeltje concentratie, temperatuur, ultrasoonapparaat type en instellingen die worden gebruikt in de studie worden gespecificeerd in het protocol, zodat de experimentele instellingen voor soortgelijke sondes en Ultrasoon Baden kunnen worden afgeleid. De volgende nanomaterialen worden gebruikt: zilver (Ag), cerium oxide (CeO2) en zinkoxide (ZnO, NM110-hydrophylic en NM111-hydrofoob) koolstof gebaseerde nanomaterialen zoals koolstof nanobuisjes (A32 en A106, Zie Tabel van materialen).
Beoordeling van dispersie kwaliteit op verschillende tijdstippen langs het ultrasoonapparaat proces is gemaakt met behulp van verschillende karakterisering technieken, namelijk DLS voor grootte/korrelgrootteverdeling, Disc centrifugeren voor grootteverdeling, ELS voor potentiële, zeta UV-vis-spectroscopie voor stabiliteit en TEM voor particle shape en homogeniteit. Een aantal verschillende nanomaterialen variërend van metaaloxiden tot koolstof gebaseerde worden geëvalueerd. Ter vergelijking, wordt commerciële waterige suspensie van zilveren nanodeeltjes (Ag NPs) gestabiliseerd met citraat aftopping gebruikt in parallel, afleiden van de verwachte lange termijn stabiliteit van relevante verkrijgbare schorsing. Natuurlijk, dit Ag NPs model is niet rechtstreeks gerelateerd aan een van de dispersie procedures maar uitsluitend handelt om aan te geven van de noodzaak om opnieuw Bewerk ultrasone trillingen ten of opnieuw het stabiliseren van de schorsingen na enige tijd van opslag, zoals wijzigingen zoals opnieuw agglomeratie zijn gebonden aan het optreden tijdens opslag. De schorsing wordt bewaard in de koelkast voor twee maanden. Tijdens deze periode, wordt de spreiding gekenmerkt om te identificeren van potentiële agglomeratie van de deeltjes. Eerste resultaten tonen een unstable schorsing (zoals besproken in het gedeelte ' resultaten '). Deze spreiding wordt vervolgens verder onderworpen aan verschillende ultrasoonapparaat behandelingen, vergelijkbaar met de andere nanomaterialen gebruikt in de studie. Het doel van de studie is om te bevestigen dat wij-doen de opschorting door hetzelfde ultrasoonapparaat protocol samenballen kan. De Ag NPs model kan dus worden gekoppeld als de benchmark voor lange termijn studies opnieuw verspreiding van deeltjes in geoptimaliseerde vorm vertegenwoordigt.
De protocollen van de dispersie gepresenteerde aandeel gelijkenissen met die in eerdere literatuur gepubliceerd en bevat enkele van de enkele aanbevelingen die eerder door afgelopen werknemers7,21,22,23 ,24,25. In dit onderzoek is een systematische en stapsgewijze aanpak gebruikt voor controle van dispersie kwaliteit in het gehele protocol dispersie. Deze aanpak verbindt zich ertoe de real-time karakterisering van de nanomateriaal dispersies, teneinde optimale experimentele dispersie voorwaarden (Figuur 1).
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56074/56074fig1.jpg"> Figuur 1. Stroomdiagram beeltenis van de regeling en stapsgewijze volgorde van het protocol van de dispersie. <a href="//cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/56074/56074fig1large.jpg" target="_blank">Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.</a>

<table><tbody><tr><td>Cerium oxide nanopowder</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>544841</td><td>&lt;25&nbsp;nm deeltjesgrootte (BET)</td></tr><tr><td>Zinkoxide</td><td>Gezamenlijk Onderzoekscentrum van de Europese Commissie (JRC)</td><td>NM110</td><td>hydrofiel</td></tr><tr><td>Zinkoxide</td><td>Gezamenlijk Onderzoekscentrum van de Europese Commissie (JRC)</td><td>NM111</td><td>hydrofoob</td></tr><tr><td>Meerwandige koolstofnanobuisjes</td><td>NanoMile project (Groot Samenwerkingsproject in het kader van het 7e Kaderprogramma van de Europese Commissie)</td><td>A32 (MWCNT1)</td><td>3,0&plusmn;1,8 &micro;m lang, O/C-verhouding van 4,5%</td></tr><tr><td>Meerwandige koolstofnanobuisjes</td><td>NanoMile project</td><td>A106 (MWCNT2)</td><td>3,3&plusmn;2,4 &micro;m lang, O/C-verhouding van 7%</td></tr><tr><td>Zilverdispersie</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>730785</td><td>10&nbsp;nm deeltjesgrootte (TEM), 0,02&nbsp;mg/mL</td></tr><tr><td>ZetaSizer nano</td><td>Malvern Instruments</td><td></td><td>Deeltjesgrootte en zeta-potentiaalmetingen&nbsp;</td></tr><tr><td>Schijfcentrifuge</td><td>CPS Instruments Inc.</td><td>Model DC 24000</td><td>Deeltjesgrootteverdeling door centrifugale sedimentatie</td></tr><tr><td>Transmissie-elektronenmicroscoop</td><td>JEOL USA</td><td>Jeol 1200EX TEM</td><td>Heldere veldbeelden, deeltjesgrootte, vorm, agglomeratie</td></tr><tr><td>Ultrasoon onderdeel uitgerust met een fles tweeter</td><td>Hielscher</td><td>UIS250V</td><td>Sonicator</td></tr><tr><td>Ultrasoon bad</td><td>Branson&nbsp;</td><td>Model 1510</td><td>Sonicator</td></tr><tr><td>Eppendorf-buisjes</td><td>Eppendorf</td><td>2236411-1</td><td>1,5 ml capaciteit</td></tr><tr><td>UV-vis spectrofotometer</td><td>Jenson flight deck</td><td>Model 6800</td><td>SPR-pieken, suspensiestabiliteit</td></tr><tr><td>Weggeef capillaire cel</td><td>Malvern Instruments</td><td>DTS 1070</td><td>voor de meting van elecr</td></tr><tr><td>Zeta-potentiaal standaard</td><td>Malvern Instruments</td><td>DTS 1235</td><td></td></tr><tr><td>Kwartskuvet</td><td>Jasco</td><td>1103-0042</td><td>Rechthoekige kwartscel 10 x 100 Spectrosil Quartz met deksel 190 -2700 nm</td></tr></tbody></table>

dispersie van nanomaterialen in waterige media: op weg naar protocolverbetering

Dispersion of Nanomaterials in Aqueous Media: Towards Protocol Optimization

Het ultrasoonapparaat proces wordt meestal gebruikt voor de specie en verspreiden van nanomaterialen in waterige gebaseerde media, noodzakelijk om de homogeniteit en stabiliteit van de schorsing. In deze studie wordt een systematische, stapsgewijze benadering te identificeren van de optimale ultrasoonapparaat voorwaarden met het oog op een stabiele dispersie uitgevoerd. Deze aanpak is aangenomen en aangetoond dat zij geschikt zijn voor verschillende nanomaterialen (cerium oxide, zinkoxide en koolstof nanotubes), gedispergeerd in gedeïoniseerd water (DI). Bij elke wijziging in het nanomateriaal type of verspreiden medium moet er echter worden optimalisatie van het basisprotocol door aanpassing van verschillende factoren zoals ultrasoonapparaat tijd, kracht en ultrasoonapparaat Typ evenals temperatuurstijging tijdens het proces. De aanpak van vastgelegd de dispersie-proces in detail. Dit is noodzakelijk om te identificeren van de tijdstippen, alsmede andere bovengenoemde voorwaarden tijdens het ultrasoonapparaat waarin kunnen er ongewenste wijzigingen, zoals schade aan het oppervlak van de particle dus beïnvloeden oppervlakte-eigenschappen. Ons doel is het bieden van een geharmoniseerde benadering die de kwaliteit van de definitieve, geproduceerde dispersie controleren kan. Een dergelijke richtsnoer is behulpzaam bij het waarborgen van dispersie kwaliteit herhaalbaarheid in de nanowetenschap Gemeenschap, met name op het gebied van Nanotoxicologie.

Hier presenteren wij een stapsgewijs protocol voor de dispersie van nanomaterialen in waterige media met real-time karakterisering te identificeren van de optimale ultrasoonapparaat voorwaarden, intensiteit en duur voor verbeterde stabiliteit en uniformiteit van de nanoparticle dispersies zonder invloed op de integriteit van de steekproef.

Dispersie van nanomaterialen in waterige Media: op weg naar protocolverbetering

The sonication process is commonly used for de-agglomerating and dispersing nanomaterials in aqueous based media, necessary to improve homogeneity and ...

Het algemene doel van deze procedure is om real-time karakterisering te gebruiken om de optimale sonicatiecondities, intensiteit en duur te bepalen voor het verkrijgen van stabiele en uniforme nanomateriaaldispersies in waterige media. Deze methode kan helpen bij het beantwoorden van kernvragen in de nanowetenschap, in het bijzonder op het gebied van nanotoxicologie, over hoe de dispersie van nanodeeltjes kan worden geoptimaliseerd zonder de integriteit van het monster te beïnvloeden. Het belangrijkste voordeel van deze optimalisatiestrategie is dat het de controle over de uiteindelijke dispersiekwaliteit verbetert, wat essentieel is voor het waarborgen van de reproduceerbaarheid.Om de procedure te starten, kalibreert u de probe-sonicator die is uitgerust met een vial-block sonitrobe. Gebruik vervolgens een schone metalen spatel om twee milligram van het gekozen nanopoeder af te wegen in elk van drie schone glazen vials van 10 of 20 milliliter, genummerd van één tot drie. Pipetteer één milliliter gedeïoniseerd water langs de binnenwanden van elke vial.Gebruik voor hydrofobe monsters in plaats daarvan één milliliter 0,5 procent volume ethanol in gedeïoniseerd water. Meng elk monster tot een dikke pasta. Voeg vervolgens voldoende gedeïoniseerd water toe aan de pasta om een uiteindelijke monsterconcentratie van 0,2 milligram per milliliter te bereiken.Zwenk de flacons horizontaal om eventueel aan de binnenwanden klevend nanopoeder los te maken. Breng 1,5 milliliter van elke nanopoederdispersie over naar schone microcentrifugebuisjes die zijn gelabeld met de overeenkomstige nummers. Sluit de buisjes stevig en zwenk ze om nanopoeder van de binnenwanden los te maken.Plaats vervolgens de monsters in de sonitrobe. Sonicate de monsters bij 1,1 watt, met pulsen van één seconde aan en één seconde uit gedurende twee minuten. Verwijder daarna monster één uit het blok.Overbreng één milliliter van de bovenlaag van de dispersie naar een andere schone microcentrifugebuis. Voeg gedeïoniseerd water toe aan de buis om een monsterconcentratie van 0,02 milligram per milliliter te bereiken. Begin onmiddellijk met de monsterkarakterisering.Sonicate de overige monsters tien minuten na het einde van de eerste sonicatiebehandeling gedurende vier minuten, met dezelfde amplitude- en pulsinstellingen. Verdun monster twee met gedeïoniseerd water tot 0,02 mg/mL en begin met de karakterisering. Sonicate monster drie tien minuten na het einde van de tweede sonicatiebehandeling nogmaals vier minuten met dezelfde instellingen.Verdun monster drie tot 0,02 mg/mL en begin met de karakterisering. Kalibreer eerst een ultrasoonbad ten opzichte van de badsensor. Gebruik vervolgens een schone spatel om twee milligram van het gekozen nanopoeder in elk van vier schone glazen vials te plaatsen, genummerd van vier tot zeven.Pipetteer één milliliter gedeïoniseerd water langs de wanden van elke vial en meng de poeders tot dikke pasta's. Voeg gedeïoniseerd water toe om een monsterconcentratie van 0,2 milligram per milliliter in elke vial te bereiken. Sluit de vials af en draai ze rond om eventueel aan de binnenzijden klevend nanopoeder los te maken.Plaats de vials in het midden van het gekalibreerde ultrasone bad. Zorg ervoor dat het waterniveau tot halverwege de vials reikt. Sonicate het monster bij 80 watt gedurende 15 minuten op kamertemperatuur.Breng vervolgens een aliquot van monster vier over naar een schoon vial. Verdun de aliquot met gedeïoniseerd water tot 0,02 mg/mL en begin met de karakterisering. Vervang het water in het ultrasoonbad door vers water op kamertemperatuur om warmte-opbouw te voorkomen die de dispersies zou kunnen beïnvloeden.Om te beginnen met het bepalen van de deeltjesgrootte met dynamische lichtverstrooiing, opent u de software van het instrument en maakt u een bestand voor de groottemeting aan. Vul de equilibratietijd, temperatuur, het type cuvette en de experimentele modus in. Sla het bestand voor de groottemeting op.Voer vervolgens een DLS-verificatiemeting uit op een monster van standaard latexbolletjes met een nominale grootte van 100 nanometers. Bevestig dat de prestaties van het instrument voldoen aan de toepasbare normen. Pipetteer daarna langzaam één milliliter van een verdunde nanopoederdispersie in een schone, wegwerpcuvette met een laag volume, waarbij u er zorg voor neemt dat er geen luchtbellen ontstaan.Plaats de cuvet in het instrument en start de gegevensverzameling. Voer ten minste vijf metingen per monster uit. Selecteer vervolgens alle metingen en bereken het gemiddelde voor elk monster.Exporteer de meetgegevens naar een spreadsheetprogramma voor verdere analyse. Open vervolgens de software van het instrument en maak een nieuw bestand aan om te beginnen met de monsterkarakterisering via UV-vis-spectroscopie. Pipetteer twee tot drie milliliters van een verdunde nanopoederdispersie in een schone standaard kwartscuvette.Stel vervolgens het golflengtebereik van het instrument in van 700 nanometer tot 200 nanometer. Neem een solvent-blank op voor achtergrondsubtractie. Neem ten minste drie spectra per monster op en exporteer de gegevens voor verdere analyse.Vervolgens, om te beginnen met de monsterkarakterisering via transmissie-elektronenmicroscopie, plaatst u een druppel van een verdunde nanopoederdispersie op een schone 300 mesh holey carbon film. Laat het monster onder omgevingscondities aan de lucht drogen, terwijl het beschermd wordt tegen atmosferische contaminatie. Was daarna het rooster met ultrapuur water om effecten van ongelijkmatig drogen te verwijderen.Verkrijg TEM-beelden en exporteer deze voor verdere analyse. Vóór dispersie vertoonden zinkoxide-nanomaterialen met zowel hydrofiele als hydrofobe oppervlakteprofielen grote gemiddelde partikelgroottes en een hoge polydispersiteit. De partikelgrootte en polydispersiteit van het hydrofiele zinkoxide namen af na 15 minuten sonicatie in een ultrasoon bad, maar namen weer toe naarmate de sonicatie voortduurde.TEM-beelden bevestigen dat de deeltjes opnieuw aggregeerden bij voortgezette sonicatie. Behandeling in een ultrasoon bad van de hydrofobe zinkoxide-deeltjes resulteerde in een afname van de deeltjesgrootte en polydispersiteit, wat na 30 minuten stabiliseerde. Drogingseffecten werden waargenomen in de TEM-beelden van de hydrofobe zinkoxides, wat erop wijst dat vooraf bevochtigen met ethanol leidde tot problemen bij het immobiliseren van het poeder op het koolstofrooster.Ultrasone sondebehandeling van het hydrofiele poeder resulteerde na twee minuten in een homogene, stabiele dispersie. Voortgezette sonicatie leidde tot snelle heragglomeratie. Vergelijkbaar gedrag werd waargenomen bij het hydrofobe poeder.Op basis van de polydispersiteitswaarden bleken de optimale dispersiecondities voor de hydrofiele en hydrofobe zinkoxidepoeders respectievelijk een behandeling in een ultrasoon bad gedurende 60 en 30 minuten te zijn. Sonicatie wordt veelvuldig gebruikt voor het ontklonteren en dispergeren van nanomaterialen in waterige media. Echter moet de optimalisatiestrategie opnieuw worden geëvalueerd bij elke wijziging in het type nanomateriaal of het dispersiemedium.Houd er bij het uitvoeren van deze procedure rekening mee dat de sonicators gekalibreerd moeten worden om de effectieve akoestische energie te bepalen die aan de suspensie wordt overgedragen. Zorg ervoor dat alle geëvalueerde sonicatieparameters en tijdspunten worden genoteerd. Zodra deze techniek onder de knie is, kan deze worden gebruikt voor de dispersie van nanomaterialen in water of andere media, door het type sonicatie, de tijd en het vermogen individueel aan te passen, rekening houdend met de temperatuurstijgingen tijdens het proces.

dispersion-nanomaterials-aqueous-media-towards-protocol

Research

JoVE Journal

Environment

Milieu

Organische kleurstofmoleculen en oleic zuur gecoate upconverting nanodeeltjes zijn niet wateroplosbaar. Dit protocol beschrijft een ‘plug and play’ methode die de overdracht van organische kleurstofmoleculen en upconverting deeltjes van hun oorspronkelijke hydrofobe oplosmiddel naar water mogelijk maakt.

Een &#39;Plug and Play&#39; methode om water verspreidende Nanoassemblies bevattende een Amfifiele Polymer, organische kleurstoffen en Upconverting Nanodeeltjes maken

Syntheseschema's om zeer stabiele haarvormige nanodeeltjes op basis van houtvezels en functionele biopolymeren op basis van cellulose zijn gedetailleerd beschreven.

Sterk Stabiel, Functioneel Hairy Nanodeeltjes en Biopolymeren uit houtvezels: Towards Sustainable Nanotechnologie

Een protocol voor het vloeibare afschilfering van gelaagde materialen nanosheets, wordt hun grootte selectie en maat opmeten door microscopische en spectroscopische technieken gepresenteerd.

Voorbereiding van de Liquid-geëxpandeerd Transition Metal Dichalcogenide Nanosheets met gecontroleerde grootte en dikte: A State of the Art Protocol

Hier wordt een nieuwe methode voor de functionalisatie en stabiele dispersie van koolstofnanomaterialen in waterige omgevingen beschreven. Ozon wordt direct ingespoten in een waterige dispersie van koolstof nanomateriaal, dat continu door een ultrasone cel met hoog vermogen wordt gerecirculeerd.

Functionalisatie en Dispersie van Koolstof Nanomaterialen Met behulp van een milieuvriendelijk Ultrasonicated Ozonolysis Proces

Dit artikel beschrijft een proces voor het afstemmen van de grootte en crosslinking dichtheid van covalent kruisverwijzende nanodeeltjes van lineaire polyesters met hanger functionaliteit. Door afstemming synthese parameters (polymeer moleculair gewicht, hanger functionaliteit opneming en simulaties van de crosslinker), worden een nanoparticle van de gewenste grootte en crosslinking dichtheid bereikt voor drug delivery toepassingen.

Nanosponge Tunability in grootte en Crosslinking dichtheid

Flash NanoPrecipitation (FNP) is een schaalbare benadering voor de productie van polymere core-shell nanodeeltjes. Lab-schaal formuleringen voor de inkapseling van hydrofobe of hydrofiele therapeutics worden beschreven.

NanoPrecipitation Flash voor de inkapseling van hydrofobe en hydrofiele stoffen in polymere nanodeeltjes

Het hier beschreven protocol heeft tot doel de hydrodynamische diameter van bolvormige nanodeeltjes, meer bepaald gouden nanodeeltjes, in waterige media te meten door middel van Nanoparticle Tracking Analysis (NTA). Dit laatste omvat het volgen van de beweging van deeltjes als gevolg van Browniaanse beweging en het implementeren van de Stokes-Einstein-vergelijking om de hydrodynamische diameter te verkrijgen.

Nanodeeltjes tracking analyse van gouden nanodeeltjes in waterige media door middel van een interlaboratorium vergelijking

Een aantal verschillende procedures voor het voorbereiden van nanodeeltjes voor oppervlakteanalyse worden gepresenteerd (druppelgieten, spincoating, afzetting van poeders en cryofixatie). We bespreken de uitdagingen, kansen en mogelijke toepassingen van elke methode, met name met betrekking tot de veranderingen in de oppervlakte-eigenschappen veroorzaakt door de verschillende bereidingsmethoden.

Voorbereiding van nanodeeltjes voor ToF-SIMS- en XPS-analyse

Een protocol voor het synthetiseren van ~12 nm diameter gouden nanodeeltjes (Au nanodeeltjes) in een organisch oplosmiddel wordt gepresenteerd. De gouden nanodeeltjes zijn afgedekt met oleylamine liganden om agglomeratie te voorkomen. De gouden nanodeeltjes zijn oplosbaar in organische oplosmiddelen zoals tolueen.

Gouden nanodeeltjessynthese

Lipide nanodeeltjes worden ontwikkeld met behulp van een microfluïdische mengplatformbenadering voor mRNA- en DNA-inkapseling.

Het formuleren en karakteriseren van lipide nanodeeltjes voor genafgifte met behulp van een microfluïdisch mengplatform

Dit protocol beschrijft de synthese van upconversie nanocapsules voor later gebruik in fotopolymeriseerbare harsen voor triplet fusie upconversie-gefaciliteerd volumetrisch 3D-printen.

Triplet Fusion Upconversie Nanocapsule Synthese

Leer nanomaterialen disperseren in waterige media met sonificatie en real-time karakterisatie. Dit protocol optimaliseert sonificatieparameters voor stabiele en uniforme nanopartikeldispersies.

Dispersie van nanomaterialen in waterige Media: op weg naar protocolverbetering

Meer video's verkennen