Name: Charakterystyka spektroskopowa UV-VIS nanomateriałów w środowisku wodnym (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2021-10-25T13:00:00.000+00:00
Duration: 5 min 16 s
Description: Poznaj metodę spektroskopii UV-VIS do charakterystyki nanomateriałów w środowisku wodnym. Technika ta umożliwia nieinwazyjną ocenę rozmiaru, stężenia i stanu agregacji cząstek nanozłota w czasie rzeczywistym.

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

ACQ pragnie podziękować Narodowej Radzie Nauki i Technologii (CONACyT) w Meksyku za sfinansowanie jej studiów doktoranckich. Wszyscy autorzy potwierdzają wsparcie z programu Unii Europejskiej Horyzont 2020 (H2020) w ramach umowy o grant nr o 720952, projekt ACEnano (konkurs NMBP-26-2016).

1. Dostarczenie próbek AuNP:
<ol>
	<li>Przygotuj alikwoty po 5 ml dyspersji koloidalnych złota (Au) o rozmiarach 5, 20, 40, 60 i 100 nm, w tym a 50 µg/mL próbka o „nieznanej wielkości” (patrz Tabela materiałów (po bardziej szczegółowe informacje na temat wykorzystanych nanomateriałów).</li>
	<li>Przesłać próbki w 7 ml polistyrenowych pojemnikach wraz z wkładami żelowymi do każdego uczestniczącego laboratorium, aby utrzymać odpowiednią temperaturę podczas transportu. Próbki przechowywać w 4 °C natychmiast. 
	UWAGA: Próbka o „nieznanej wielkości” musi mieć rozmiar 80 nm; informacja ta powinna być znana partnerowi dystrybuującemu materiał, ale nie może zostać ujawniona pozostałym partnerom.</li>
</ol>
2. Kalibracja spektrofotometru:
<ol>
	<li>Włącz spektrometr UV-Vis na co najmniej 20 min, aby lampa mogła się rozgrzać. 
	UWAGA: Model i marka użytego spektrofotometru znajdują się w Tabeli materiałów.</li>
	<li>W oprogramowaniu wybierz opcję Spectrum scan z okna trybów, w którym wyświetlane są tryby pracy.</li>
	<li>Przed przystąpieniem do pomiarów dostosuj ustawienia parametrów w zakładce Instrument | Settings and parameters w oprogramowaniu: Measurement Mode | Spectrum scan, Data Mode | ABS, Start wavelength na 680 nm, End Wavelength na 380 nm, Scan Speed na 400 nm/min, Sampling interval na 0.5, Slit Width na 1.5 oraz Path Length na 10.</li>
	<li>Po ustawieniu parametrów napełnij dwie kuwety (3 mL; polistyrenowe) po 1 mL wody ultrapurej (UPW) (18.2 M·Ω·cm). Umieść kuwety w uchwycie komórki referencyjnej (z tyłu) oraz w uchwycie komórki próbki (z przodu), tak aby pokryły drogę światła (szczegóły dotyczące marki i modelu użytych kuwet znajdują się w Tabeli materiałów). 
	UWAGA: Upewnij się, że kuwety są ustawione i wyrównane prawidłowo, aby wyeliminować wpływ szumów oraz innych czynników środowiskowych niezwiązanych z próbką.</li>
	<li>Zamknij pokrywę urządzenia UV-Vis i przeprowadź kalibrację tła, wybierając opcję Blank z paska poleceń. Korekcja linii bazowej jest wykonywana poprzez pomiar referencyjny z dwiema kuwetami wypełnionymi 1 mL UPW umieszczonymi w uchwytach na próbki. W przypadku alternatywnych protokołów stosowanych przez innych partnerów, zapoznaj się z Informacjami dodatkowymi (SI).</li>
</ol>
3. Przygotowanie próbek
<ol>
	<li>Pobierz próbkę o objętości 500 µL dla każdego AuNP o rozmiarze 5, 20, 40, 60, 100 nm oraz dla rozmiaru nieznanego, a następnie przygotuj rozcieńczenie z dodatkiem 500 µL UPW.</li>
	<li>Przenieś rozcieńczone zawiesiny do kuwet o pojemności 1 mL; całkowity stopień rozcieńczenia powinien wynosić 1:1, a końcowe stężenie 25 µg/mL. 
	UWAGA: Rozcieńczona próbka musi zostać przygotowana bezpośrednio przed pomiarem UV-Vis.</li>
</ol>
4. Pomiar dyspersji nanocząstek
<ol>
	<li>Po przeprowadzeniu kalibracji tła i przygotowaniu nowej próbki, zastąp jedną z kuwet z próbką tła w uchwycie na próbki (z przodu) próbką dyspersji AuNP; druga kuweta referencyjna wypełniona 1 mL UPW musi pozostać nienaruszona. 
	UWAGA: Dla różnych próbek należy używać nowych jednorazowych kuwet, aby uniknąć kontaminacji krzyżowej między próbkami. W przypadku stosowania kuwet kwarcowych, należy płukać kuwetę z próbką UPW pomiędzy kolejnymi pomiarami.</li>
	<li>Wybierz opcję Measure/Start z paska poleceń, aby uruchomić skanowanie widm dla każdej rozcieńczonej dyspersji AuNP. Dla każdej próbki AuNP, w tym próbki o nieznanej wielkości, należy uzyskać trzy pomiary skanowania widma. 
	UWAGA: Upewnij się, że kuweta z próbką tła pozostaje w uchwycie komory referencyjnej podczas wykonywania pomiaru.</li>
</ol>
5. Raportowanie wyników
<ol>
	<li>Wyeksportuj surowe dane eksperymentalne dla każdego pomiaru do pliku kompatybilnego z arkuszem kalkulacyjnym, wybierając menu Plik i klikając Eksportuj raport (plik *.csv).</li>
	<li>Zanotuj maksymalną długość fali absorpcji (Absmax) oraz lambda (λmax) dla każdego odczytu UV-Vis i wpisz je do dostarczonego szablonu. 
	UWAGA: Zaprojektowany szablon został udostępniony partnerom ACEnano w celu automatycznego obliczania średnich odchyleń standardowych długości fal poprzez ustawienie odpowiedniego wzoru obliczeniowego w skoroszycie. Więcej szczegółów oraz dostęp do szablonu znajduje się w Informacjach uzupełniających (SI).</li>
	<li>W skoroszycie wykreśl krzywą kalibracyjną, nanosząc średnią wartość λmax (oś y) w funkcji znanej wielkości nanocząsteczek (nm) (5, 20, 40, 60 i 100 nm). Na przykład w arkuszu kalkulacyjnym utwórz krzywą kalibracyjną, wybierając z paska narzędzi Dane | Wstaw wykres | Wykres punktowy | Dodaj linię trendu | Krzywa wielomianowa (stopień 2).</li>
	<li>Dołącz równanie wielomianowe dla krzywej kalibracyjnej: wybierz z paska narzędzi Opcje linii trendu | Wyświetl równanie na wykresie (Rysunek 1).</li>
	<li>Na koniec, aby obliczyć nieznaną wielkość próbki AuNP, przekształć równanie wielomianowe z krzywej kalibracyjnej, aby dopasować do niego średnią wartość nieznanego λmax, korzystając z wyprowadzenia wzoru na rozwiązanie równania kwadratowego (Rysunek 1). Obliczoną wielkość można wprowadzić do szablonu, aby przygotować pełne podsumowanie danych dla zachowania spójności, szybszej interpretacji i ewaluacji wyników (patrz SI).</li>
</ol>
<img alt="Wykres krzywej kalibracyjnej, rozmiar AuNP w funkcji długości fali, równanie y=0.0057x²-0.033x+519.48." class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61764/61764fig01.jpg" data-altupdatedat="1788250015000" data-alt="Rycina 1"> 
Rycina 1: Krzywa kalibracyjna służąca do obliczenia rozmiaru nieznanej próbki. Wykres przedstawia długości fali (λmax) oraz rozmiar AuNP użytych do wyznaczenia kalibracji. Wykres przedstawia tylko jedną krzywą kalibracyjną od jednego partnera. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61764/61764fig01large.jpg" target="_blank">Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.</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>
<li>Venkatachalam, S. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aVenkatachalam%2C+S+%22Spectroscopy+of+Polymer+Nanocomposites%22">Spectroscopy of Polymer Nanocomposites</a>. Thomas, D., Rouxel, D., Ponnamma, D. , 130-157 (2016).</li>
<li>Bharmoria, P., Ventura, S. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aBharmoria%2C+P+%22Nanomaterials+for+healthcare%2C+energy+and+environment%22">Nanomaterials for healthcare, energy and environment</a>. Bhat, A. H., et al. , Springer. Singapore. 1-29 (2019).</li>
<li>Amendola, V., Meneghetti, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Size+evaluation+of+gold+nanoparticles+by+UV-vis+spectroscopy%5BTitle%5D)+AND+%22The+Journal+of+Physical+Chemistry+C%22%5BJournal%5D)">Size evaluation of gold nanoparticles by UV-vis spectroscopy.</a> The Journal of Physical Chemistry C. 113 (11), 4277-4285 (2009).</li>
<li>Yeh, Y. C., Creran, B., Rotello, V. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Gold+nanoparticles%3A+preparation%2C+properties%2C+and+applications+in+bionanotechnology%5BTitle%5D)+AND+%22Nanoscale%22%5BJournal%5D)">Gold nanoparticles: preparation, properties, and applications in bionanotechnology.</a> Nanoscale. 4 (6), 1871-1880 (2012).</li>
<li>European Commission. Analytical and Characterisation Excellence in nanomaterial risk assessment: A tiered approach. , Available from: 
 <a target="_blank" href="https://cordis.europa.eu/project/id/720952">https://cordis.europa.eu/project/id/720952</a> (2019).</li>
<li>Ikhmayies, S. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Characterization+of+nanomaterials%5BTitle%5D)+AND+%22The+Journal+of+Operations+Management%22%5BJournal%5D)">Characterization of nanomaterials.</a> The Journal of Operations Management. 66 (1), 28-29 (2014).</li>
<li>Mourdikoudis, S., Pallares, R. M., Thanh, N. T. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Characterization+techniques+for+nanoparticles%3A+comparison+and+complementarity+upon+studying+nanoparticle+properties%5BTitle%5D)+AND+%22Nanoscale%22%5BJournal%5D)">Characterization techniques for nanoparticles: comparison and complementarity upon studying nanoparticle properties.</a> Nanoscale. 10 (27), 12871-12934 (2018).</li>
<li>Mayeen, A., Shaji, L. K., Nair, A. K., Kalarikkal, N. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aMayeen%2C+A+%22Characterization+of+Nanomaterials%22">Characterization of Nanomaterials</a>. Bhagyaraj, S. M., Oluwafemi, O. S., Kalarikkal, A. K., Thomas, S. , Woodhead Publishing. 335-364 (2018).</li>
<li>Tomaszewska, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Detection+limits+of+DLS+and+UV-Vis+spectroscopy+in+characterization+of+polydisperse+nanoparticles+colloids%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Nanomaterials%22%5BJournal%5D)">Detection limits of DLS and UV-Vis spectroscopy in characterization of polydisperse nanoparticles colloids.</a> Journal of Nanomaterials. 2013, 10(2013).</li>
<li>Singer, A., Barakat, Z., Mohapatra, S., Mohapatra, S. S., et al. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aSinger%2C+A+%22Nanocarriers+for+Drug+Delivery%22">Nanocarriers for Drug Delivery</a>. Mohapatra, S. S., et al. , Elsevier. 395-419 (2019).</li>
<li>Perkampus, H. H. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aPerkampus%2C+HH+%22UV-VIS+spectroscopy+and+its+applications%22">UV-VIS spectroscopy and its applications</a>. , Springer-Verlag. (1992).</li>
<li>Delčev, S., Zaimović-Uzunović, N., Basić, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Participation+of+accredited+laboratories+in+proficiency+testing+schemes+and+interlaboratory+comparisons%5BTitle%5D)+AND+%22Key+Engineering+Materials%22%5BJournal%5D)">Participation of accredited laboratories in proficiency testing schemes and interlaboratory comparisons.</a> Key Engineering Materials. 637, (2015).</li>
<li>Hayes, A. Financial ratios: Z-Scores values. , Available from: 
 <a target="_blank" href="https://www.investopedia.com/terms/z/zscope.asp">https://www.investopedia.com/terms/z/zscope.asp</a> (2020).</li>
<li>Oliveira, O. N., Li, L., Kumar, J., Tripathy, S. K. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aOliveira%2C+ON+%22Photoreactive+Organic+Thin+Films%22">Photoreactive Organic Thin Films</a>. Sekkat, Z., Knoll, W. , Academic Press. 429(2002).</li>
<li>Sakhno, O., Goldenberg, L. M., Wegener, M., Stumpe, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Deep+surface+relief+grating+in+azobenzene-containing+materials+using+a+low-intensity+532++nm+laser%5BTitle%5D)+AND+%22Optical+Materials%3A+X%22%5BJournal%5D)">Deep surface relief grating in azobenzene-containing materials using a low-intensity 532 nm laser.</a> Optical Materials: X. 1, 100006(2019).</li>
<li>Six factors affecting reproducibility in life science research and how to handle them. ATCC. , Available from: 
 <a target="_blank" href="https://www.nature.com/articles/d42473-019-00004-y#ref-CR16">https://www.nature.com/articles/d42473-019-00004-y#ref-CR16</a> (2020).</li>
<li>Balasubramanian, S. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Characterization%2C+purification%2C+and+stability+of+gold+nanoparticles%5BTitle%5D)+AND+%22Biomaterials%22%5BJournal%5D)">Characterization, purification, and stability of gold nanoparticles.</a> Biomaterials. 31 (34), 9023-9030 (2010).</li>
<li>Łobiński, R., Marczenko, Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Recent+advances+in+ultraviolet-visible+spectrophotometry%5BTitle%5D)+AND+%22Critical+Reviews+in+Analytical+Chemistry%22%5BJournal%5D)">Recent advances in ultraviolet-visible spectrophotometry.</a> Critical Reviews in Analytical Chemistry. 23 (1-2), 55-111 (1992).</li>
<li>Ojeda, C. B., Rojas, F. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Process+analytical+chemistry%3A+applications+of+ultraviolet%2Fvisible+spectrometry+in+environmental+analysis%3A+an+overview%5BTitle%5D)+AND+%22Applied+Spectroscopy+Reviews%22%5BJournal%5D)">Process analytical chemistry: applications of ultraviolet/visible spectrometry in environmental analysis: an overview.</a> Applied Spectroscopy Reviews. 44 (3), 245-265 (2009).</li>
<li>Rolinger, L., Rüdt, M., Hubbuch, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+critical+review+of+recent+trends%2C+and+a+future+perspective+of+optical+spectroscopy+as+PAT+in+biopharmaceutical+downstream+processing%5BTitle%5D)+AND+%22Analytical+and+Bioanalytical+Chemistry%22%5BJournal%5D)">A critical review of recent trends, and a future perspective of optical spectroscopy as PAT in biopharmaceutical downstream processing.</a> Analytical and Bioanalytical Chemistry. 412 (9), 2047-2064 (2020).</li>
</ol>

Autorzy oświadczają, że nie mają sprzecznych interesów.

Dostępnych jest kilka metod charakterystyki właściwości związanych z nanoskalą (np. ultrawirowanie analityczne (AUC), skaningowa mikroskopia elektronowa/transmisyjna mikroskopia elektronowa (SEM/TEM) oraz dynamiczne rozpraszanie światła (DLS)10,11). Jednak technikom tym brakuje prostoty UV-Vis w celu uzyskania podstawowych wyników w charakterystyce NM12,13. UV-Vis jest powszechnym instrumentem nawet w niezbyt dobrze wyposażonych laboratoriach, co czyni go bezkonkurencyjnym narzędziem do charakteryzacji NMs6. Podczas charakteryzowania NM ważne jest, aby wziąć pod uwagę ograniczenia, mocne i słabe strony technik, które mają być zastosowane. W spektrometrze UV-VIS wiązka światła przechodzi przez komorę próbki, co skutkuje wartościami absorpcji; W rezultacie wibracje zewnętrzne, światło zewnętrzne, zanieczyszczenia i wydajność użytkownika mogą zakłócać pomiar i wyniki 4,12. Podobnie, podczas wykreślania krzywej kalibracyjnej w celu określenia wielkości nieznanej próbki, ważne jest, aby zarejestrować wszystkie pomiary potrzebne do skonstruowania kalibracji, ponieważ brakujące czynniki mogą przyczyniać się do różnic między pomiarami i użytkownikami.
Na przykład duża zmienność ogólnej średniejAbs max nieznanej próbki może być związana z różnicami między laboratoriami ze względu na zależność między intensywnością wiązki, położeniem i samym instrumentem17,18. Co więcej, brakujące dane dla wielkości 100 nm z laboratorium 5, spowodowane problemem zanieczyszczenia, mogą również przyczyniać się do dużych różnic między wynikami, ponieważ brakujące dane mogły mieć wpływ na krzywą kalibracyjną i wykreślone równanie wielomianowe używane do obliczenia wielkości nieznanej zawiesiny AuNP. Z pewnością odtwarzalność między protokołami i laboratoriami może być skomplikowana, ponieważ wiele czynników może przyczyniać się do braku spójności w działaniach laboratoryjnych, co powoduje, że badacze czasami nie są w stanie odtworzyć wyników z innych laboratoriów, co może prowadzić do wolniejszego postępu naukowego, marnowania czasu, pieniędzy i zasobów19. Pomyślne scharakteryzowanie właściwości fizykochemicznych NM, w szczególności wielkości, wymaga łatwej do wykonania metody przez wszystkie uczestniczące laboratoria, którą można w większości rozwiązać poprzez systematyczne i koncepcyjne powielanie, takie jak stworzenie SOP, szkolenie z przyrządów i unikanie stosowania błędnie zidentyfikowanych lub zanieczyszczonych krzyżowo próbek15,19.
Podobnie, jakość i stabilność zawiesiny koloidowej są również ważnymi czynnikami, które należy wziąć pod uwagę, ponieważ zmiany w ich właściwościach fizykochemicznych mogą prowadzić do różnych wyników. W związku z tym, aby zapewnić ich stabilność przez dłuższy czas, zawiesiny nanocząstek powinny być przechowywane w ciemności w temperaturze 4 °C. Podobnie, podczas procesu transportu, podane próbki powinny być przechowywane w niskiej temperaturze, ponieważ długie okresy w temperaturze pokojowej mogą prowadzić do znacznej agregacji20. Dodatkowo, aby przezwyciężyć niepowodzenia w charakterystyce NM, konieczne jest zapewnienie dostępu do oryginalnych danych, protokołów i kluczowych materiałów badawczych między współpracującymi laboratoriami, zwłaszcza podczas oceny biegłości, spójności i niezawodności za pomocą ILC15. Zapewnienie jasności i dostępności tych czynników jest kluczem do osiągnięcia udanej charakterystyki NM za pomocą dowolnego laboratorium lub sprzętu. Lekceważenie tych aspektów może skutkować brakiem odtwarzalności, dokładności oraz wprowadzającymi w błąd lub błędnymi wynikami15. Chociaż spektroskopia UV-Vis została uznana za złoty standard w charakterystyce NM, może być wykorzystana w wielu innych dziedzinach, ponieważ umożliwia ilościowe oznaczanie rozszerzonego zakresu dynamicznego roztworów zarówno w związkach nieorganicznych, jak i organicznych 6,21.
Poza tym UV-Vis można łatwo łączyć z innymi narzędziami w celu pomiaru wielu różnych atrybutów, poprawiając w ten sposób jakość każdej analizy22. W oparciu o te cechy, UV-Vis jest szeroko stosowany w wielu obszarach, takich jak w dziedzinie biofarmacji poprzez pomiar widm UV-Vis w roztworach białkowych o wysokim stężeniu, w kontroli środowiska przy porównywaniu podobieństw między zanieczyszczeniami i ich zanieczyszczeniami związanymi z produktem w czasie rzeczywistym, w przemysłowych oczyszczalniach ścieków w ramach przepisów dotyczących określania barwy ścieków i poziomuakceptowalności 22, Lokal mieszkalny 23. Z pewnością wraz z postępem technologicznym oraz udostępnianiem coraz bardziej zaawansowanych funkcji i doświadczeń w spektrofotometrii, nastąpi dalsze poszerzanie zastosowań i parametrów, które można mierzyć za pomocą tej techniki22. Na przykład w zastosowaniach terenowych spektrometria UV-VIS on-line jest cennym narzędziem do monitorowania wielu parametrów w czasie rzeczywistym i w różnych rodzajach cieczy, co jest wyjątkową cechą wśród systemów czujników online22.
Opisany tutaj ILC został zaprojektowany jako test SOP opracowanego dla UV-Vis przez sześć uczestniczących laboratoriów zaangażowanych w projekt H2020 ACEnano. Analiza wyników wykazała, że ILC dostarcza cennych informacji, które pozwalają na techniczną pewność co do wewnętrznej metody charakterystyki NM przez każde uczestniczące laboratorium. Gromadzenie danych w ustalonym szablonie potwierdziło spójność i szybszą interpretację wyników oraz dostarczyło modelu do szacowania wielkości nieznanej próbki AuNP, który wykazywał również powtarzalność między wynikami, gdy uwzględniono wystarczającą liczbę punktów na krzywej kalibracyjnej. Co więcej, wyniki potwierdziły skuteczność UV-Vis w charakterystyce NM, a także znaczenie tworzenia protokołów najlepszych praktyk. Takie podejście stwarza ponadto możliwość, aby wdrożona procedura przyczyniła się do opracowania ram legislacyjnych poprzez powtarzalne protokoły charakterystyki nanonanowodoru oparte na wyborze metody i interpretacji danych, które są istotne dla organów regulacyjnych ds. akredytacji i organów zarządzających badaniami.

Nanomateriały (NMs) zyskały popularność dzięki swoim unikalnym właściwościom w skali nanometrycznej (od 1 do 100 nm), które różnią się od właściwości ich odpowiedników w skali makroskopowej, co wynika z efektów związanych z rozmiarem lub efektów kwantowych (np. zwiększona powierzchnia właściwa w stosunku do objętości) oraz odmiennej reaktywności, właściwości optycznych, termicznych, elektrycznych i magnetycznych1,2. Potencjalne zastosowania nanomateriałów w społeczeństwie są różnorodne i szeroko powiązane z takimi dziedzinami jak opieka zdrowotna, przemysł spożywczy, kosmetyki, farby, powłoki i elektronika3,4,5. Nanocząstki złota (AuNPs) są szeroko stosowane w nanotechnologii (np. w opiece zdrowotnej, kosmetyce i aplikacjach elektronicznych), głównie ze względu na prostotę wytwarzania, zależne od rozmiaru cechy optyczne, potencjał funkcjonalizacji powierzchni oraz właściwości fizykochemiczne, które mogą być odpowiednie dla wielu kluczowych zastosowań6,7.
Jakość i powtarzalność syntezy oraz charakteryzacji nanomateriałów (NM) są niezwykle istotne dla zapewnienia jakości, a także dla bezpiecznego wytwarzania produktów opartych na nanotechnologii, szczególnie ze względu na reaktywność NM, zwłaszcza w złożonych środowiskach, gdzie właściwości NM, takie jak rozkład wielkości i morfologia, mogą ulegać szybkim zmianom8,9. Dostępnych jest wiele metod monitorowania właściwości w nanoskali. Na przykład skaningowa/transmisyjna mikroskopia elektronowa (SEM/TEM) to techniki stosowane do uzyskiwania wysokorozdzielczych (aż do poziomu subnanometrowego) informacji optycznych i składowych NM; mikroskopia sił atomowych (AFM) zapewnia rozdzielczość nanometryczną w wymiarze pionowym (oś z); a dyfrakcja rentgenowska (XRD) dostarcza informacji o strukturze atomowej NM; wszystkie te metody mogą być stosowane wyłącznie na próbkach suchych (proszkach)10,11. Techniki odpowiednie do charakteryzacji NM w mediach ciekłych obejmują frakcjonowanie przepływowe w polu (FFF), które pozwala na oddzielenie dużych cząsteczek, agregatów i cząstek na podstawie ich rozmiaru; dynamiczne rozpraszanie światła (DLS); oraz analizę śledzenia nanocząstek (NTA) — dwie metody szeroko stosowane do wyznaczania profilu rozkładu wielkości cząstek z wykorzystaniem ruchów Browna — oraz spektrofotometrię w zakresie ultrafioletu i światła widzialnego (UV-Vis), która pozwala na ocenę charakterystyki NM, takiej jak rozmiar, stan agregacji i współczynnik załamania światła, poprzez prosty pomiar absorpcji11,12,13. Chociaż wszystkie te techniki umożliwiają charakteryzację NM, ich skuteczność zależy od ustawień instrumentu, różnic sprzętowych, złożonej metodologii przygotowania próbek oraz poziomu wiedzy użytkownika. Co więcej, większość tych technik nie pozwala na monitorowanie w czasie rzeczywistym rozmiaru NM, integralności próbek ani rozróżnianie między cząstkami rozproszonymi a zagregowanymi6. Spektroskopia UV-Vis jest powszechnie stosowaną techniką, która zapewnia nieinwazyjną i szybką ocenę w czasie rzeczywistym rozmiaru, stężenia i stanu agregacji NM. Dodatkowo jest to proces prosty i niedrogi, wymagający minimalnego przygotowania próbek, co czyni tę technikę niezbędnym narzędziem szeroko wykorzystywanym w licznych laboratoriach w wielu dyscyplinach i sektorach rynkowych6,12,14. Metoda UV-Vis polega na pomiarze transmitancji promieniowania elektromagnetycznego o długości fali od 180 do 1100 nm przechodzącego przez ciekłą próbkę. Zakresy widmowe UV i VIS obejmują zakres długości fal dla ultrafioletu (170 nm do 380 nm), światła widzialnego (380 nm do 780 nm) i bliskiej podczerwieni (780 nm do 3300 nm)4,14. Mierzona jest długość fali światła przechodzącego przez kuwetę z próbką; intensywność światła wpadającego do próbki określana jest jako I0, a intensywność światła wyłaniającego się po drugiej stronie jako I114. Prawo Beera-Lamberta opisuje zależność między A (absorpcją) jako funkcją stężenia próbki C, współczynnikiem ekstynkcji próbki ϵ oraz obiema intensywnościami14. Pomiary absorpcji mogą być gromadzone dla pojedynczej długości fali lub w rozszerzonym zakresie widmowym; zmierzona transmitancja światła jest przekształcana w pomiar absorpcji zgodnie z równaniem prawa Beera-Lamberta. Standardowe równanie absorpcji to A = ɛlc, gdzie (A) to ilość światła pochłoniętego przez próbkę dla danej długości fali, (ɛ) to molowy współczynnik tłumienia (absorbencja/(g/dm3)), (l) to droga, jaką światło pokonuje w roztworze (cm), a (c) to stężenie na jednostkę objętości (g/dm3). Absorbancję oblicza się jako stosunek intensywności próbki referencyjnej (I0) do intensywności próbki nieznanej (I), zgodnie z poniższym równaniem14:
<img alt="Równanie spektrofotometrii absorpcyjnej, A=log10(I0/I)=εlC, ilustrujące prawo Beer-Lamberta." src="/files/ftp_upload/61764/61764equ01.jpg" data-altupdatedat="1788250015000" data-alt="Równanie 1">
Prostota spektroskopii UV-Vis sprawia, że jest ona idealną techniką do porównywania PTS w ramach ustanowionego protokołu pomiarowego6,12,15. Celem ILC lub PTS jest weryfikacja wydajności i powtarzalności metody z wykorzystaniem SOP15. Z kolei zapewnia to znormalizowane podejście do szybkiej charakterystyki zawiesin nanocząstek dla innych użytkowników.
Aby ocenić biegłość, spójność i niezawodność przedstawionej tutaj metody, sześć laboratoriów wzięło udział w badaniu porównawczym (ILC) jako członkowie projektu Horizon 2020 ACEnano (https://cordis.europa.eu/project/id/720952). ILC obejmowało charakterystykę UV-Vis standardowych dyspersji koloidalnych Au o różnych rozmiarach cząstek (5–100 nm). Wszystkim zaangażowanym laboratoriom dostarczono standardową procedurę operacyjną (SOP), aby zapewnić identyczne przygotowanie zawiesin AuNP, ocenę oraz raportowanie wyników, co miało przyczynić się do opracowania możliwego do wdrożenia i solidnego podejścia wielopoziomowego w charakterystyce fizykochemicznej NM, interpretacji danych oraz udoskonalenia protokołów najlepszych praktyk dla potrzeb przemysłowych i regulacyjnych8.

<table><tbody><tr><td>Absorpcyjna ultra-mikro-kuweta, 200 i mikro; L</td> Spektrofotometr <td>Hellma</td><td>105.201-QS</td><td></td></tr><tr><td>Cary 5000 (spektrofotometr C)</td> <td>Agilent</td><td>Cary 5000</td><td></td></tr><tr><td>Nanocząstki złota 5 nm</td><td>roztwory BBI</td><td>EM. GC5</td><td></td></tr><tr><td>Nanocząstki złota 20 nm</td><td>roztwory BBI</td><td>EM. GC20</td><td></td></tr><tr><td>Nanocząstki złota 40 nm</td><td>roztwory BBI</td><td>EM. GC40</td><td></td></tr><tr><td>Nanocząstki złota 60 nm</td><td>roztwory BBI</td><td>EM. GC60</td><td></td></tr><tr><td>Nanocząstki złota 80 nm</td><td>roztwory BBI</td><td>EM. GC80</td><td></td></tr><tr><td>Nanocząstki złota 100 nm</td><td>roztwory BBI</td><td>EM. GC100</td><td></td></tr><tr><td>Agilent / HP 8453 (Spektrofotometr E)</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Spektrofotometr Jenway 6800 (Spektrofotometr A)</td><td>Jenway</td><td>UV6800</td><td></td></tr><tr><td>Kuweta polistyrenowa, 1,5 mL, mikro 10 mm Długość ścieżki</td><td>Sigma</td><td>759015</td><td></td></tr>, <tr><td>3 ml (10 mm x 10 mm x 45 mm)</td><td>Sarstedt Inc</td><td>67.742</td><td></td></tr><tr><td>Półmikro kuweta kwarcowa, 1 ml (1 mm x 10 mm x 45 mm)</td><td>Agilent</td><td>6610001</td><td></td></tr><tr><td>Woda ultraczysta (UPW) (18.2 M&Omega; cm).&nbsp;</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Spektrofotometr UV-1800 (spektrofotometr B)</td>Spektrofotometr <td>Shimadzu</td><td>UV1800</td><td></td></tr><tr><td>Varian Cary 50 (spektrofotometr D)</td> <td>Agilent</td><td>Cary 50</td><td></td></tr></tbody></table>

charakterystyka spektroskopowa uv-vis nanomateriałów w środowisku wodnym

UV-Vis Spectroscopic Characterization of Nanomaterials in Aqueous Media

Fizykochemiczna charakterystyka nanomateriałów (NMs) jest często wyzwaniem analitycznym, ze względu na ich niewielkie rozmiary (co najmniej jeden wymiar w nanoskali, tj. 1–100 nm), dynamiczną naturę i różnorodne właściwości. Jednocześnie wiarygodna i powtarzalna charakterystyka ma zasadnicze znaczenie dla zapewnienia bezpieczeństwa i jakości w produkcji produktów zawierających NM. Dostępnych jest kilka metod monitorowania i uzyskiwania wiarygodnych pomiarów właściwości związanych z nanoskalą, a jednym z przykładów jest spektroskopia ultrafioletowo-widzialna (UV-Vis). Jest to dobrze znana, prosta i niedroga technika, która zapewnia nieinwazyjną i szybką ocenę przesiewową w czasie rzeczywistym wielkości, stężenia i stanu agregacji NM. Takie cechy sprawiają, że UV-Vis jest idealną metodologią do oceny schematów testowania biegłości (PTS) zwalidowanej standardowej procedury operacyjnej (SOP) przeznaczonej do oceny wydajności i odtwarzalności metody charakteryzacji. W niniejszym artykule oceniono PTS sześciu laboratoriów partnerskich z projektu ACEnano w ramach programu H2020 za pomocą porównania międzylaboratoryjnego (ILC). Standardowe zawiesiny koloidowe złota (Au) o różnych rozmiarach (w zakresie 5–100 nm) zostały scharakteryzowane za pomocą UV-Vis w różnych instytucjach w celu opracowania możliwego do wdrożenia i solidnego protokołu charakterystyki wielkości NM.

Spektroskopia UV-Vis jest jedną z najpopularniejszych technik charakteryzacji nanocząstek, ponieważ pozwala użytkownikowi na przeprowadzenie precyzyjnej analizy właściwości nanomateriałów, takich jak Absmax oraz λmax6,12. Wyniki niniejszego badania stanowią charakteryzację UV-Vis dyspersji AuNP przeprowadzoną w ramach badania porównawczego (ILC) pomiędzy sześcioma uczestniczącymi laboratoriami.
<img alt="Wykresy dotyczące wpływu wielkości nanocząsteczek; Lambda max, absorbancja względem numeru laboratorium; Wielkości AuNP: 5-100 nm." class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61764/61764fig02.jpg" data-altupdatedat="1788250015000" data-alt="Rycina 2"> 
Rysunek 2: Wyniki długości fali lambda i absorbancji. Ryciny przedstawiają wykresy wyników raportowanych przez każde laboratorium dla różnych rozmiarów AuNP. A) Wyniki lambda max. B) Wyniki maksymalnej absorbancji. Laboratorium 5 nie było w stanie przekazać danych dla 100 nm z powodu zanieczyszczenia próbki. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61764/61764fig02large.jpg" target="_blank">Aby wyświetlić powiększoną wersję tej ilustracji, kliknij tutaj.</a>
Wyniki dla λmaksymalny długości fal wykazały wysoką powtarzalność pomiędzy partnerami (Rysunek 2A). Dotyczyło to również obliczonego zakresu, który został wykorzystany do oceny różnic między wartościami i wykazał niewielkie rozbieżności mieszczące się w przedziale od 1,00 do 2,40 (λmaksymalny) dla większości rozmiarów AuNP (Tabela 1). Ogólna wartość λmaksymalny średnia, obliczona na podstawie zarejestrowanej średniej dla każdego laboratorium dla każdego rozmiaru AuNP, wykazywała analogicznie niskie odchylenia standardowe dla większości rozmiarów. Jedynym wyjątkiem był rozmiar 100 nm, który wykazał wysoki zakres zmienności (4,66 λmaksymalny) pomiędzy partnerami, co prowadzi do większego odchylenia standardowego (572 ± 2,00 nm) w porównaniu z innymi rozmiarami AuNP (Tabela 1Należy wspomnieć, że laboratorium 5 nie było w stanie przeprowadzić żadnych pomiarów dla cząstek o rozmiarze 100 nm ze względu na problemy z zanieczyszczeniem, które mogłyby wpłynąć na powtarzalność wyników.
W przeciwieństwie do nich, wyniki absorbancji (Absmax) wykazały bardziej rozproszony zakres wartości danych (Rysunek 2B) w porównaniu do wyników λmax. Pomimo pozornie większej zmienności tych wyników pomiędzy laboratoriami, analiza wykazała ogólne średnie z niższymi odchyleniami standardowymi i nieoczekiwanie mniejszymi zakresami zmienności (0,11–0,21 Absmax) między laboratoriami w porównaniu do wyników λmax (Tabela 1).
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody >
		<tr >
			<td rowspan="2">Wartość</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>Nieznane</td>
		</tr>
		<tr >
			<td>Zakres 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>Zakres Aumax</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>Średnia 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>Średnia Aumax</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>
Tabela 1: Obliczony zakres i średnie dla lambda oraz absorbancji. Przedstawiono zakres, średnią ogólną oraz odchylenie standardowe dla każdego rozmiaru AuNP. Wyniki obliczono na podstawie zgłoszonej średniej dla lambda i absorbancji dla każdego laboratorium (sześć pomiarów), z wyjątkiem rozmiaru 100 nm, dla którego do obliczenia wartości wykorzystano tylko 5 pomiarów ze względu na zanieczyszczenie próbki zgłoszone przez laboratorium 5.
Obliczono również wartości Z-score, aby określić odległość poszczególnych wartości od średniej ogólnej. Analiza Z-score dostarczyła informacji o wiarygodności wyników ILC, ponieważ wyniki te są bezpośrednio powiązane z rozkładem populacji, wskazując w liczbie odchyleń standardowych, jak daleko dany punkt danych znajduje się od średniej16. W wynikach większość laboratoriów wykazała dodatnie wartości Z-score od 0,01–1,93 dla λmax, co wskazuje, że większość wyników była bliska średniej i przedstawiała krzywą rozkładu normalnego, ponieważ wartości Z-score większe niż wartość bezwzględna 2 i -2 są uważane za wartości oddalone od średniej, które nie mają rozkładu normalnego16. Najwyższy Z-score dla Absmax odnotowano dla rozmiaru 40 nm zgłoszonego przez laboratorium 1, z wartością 1,93 i średnią Absmax wynoszącą 530 ± 0, w porównaniu do średniej ogólnej 527,82 ± 1,13 (Rycyna 3A). Maksymalna wartość Z-score wynosząca 1,23 dla λmax została zgłoszona przez laboratorium 3 wraz z raportowanym λmax wynoszącym 0,454 ± 0 dla rozmiaru AuNP 5 nm w porównaniu do średniej ogólnej 0,395 ± 0,04. Następnie dla AuNP 60 nm odnotowano Z-score wynoszący 1,18 i średnią λmax 0,754 ± 0 w porównaniu do średniej ogólnej 0,689 ± 0,05. Pozostałe rozmiary wykazały wartości Z-score od -0,04 do -1,23 (Rycina 3B).
<img alt="Wykresy słupkowe wartości Z dla lambda i maksymalnej absorbancji dla rozmiarów AuNP z różnych laboratoriów; analiza porównawcza." class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61764/61764fig03.jpg" data-altupdatedat="1788250015000" data-alt="Rysunek 3"> 
Rysunek 3: Wartości Z dla lambda i absorbancji.Wartości Z obliczono na podstawie wyników zgłoszonych przez każde laboratorium w odniesieniu do średniej ogólnej. A) Obliczone wartości Z dla Lambda max. B) Obliczone wartości Z dla maksymalnej absorbancji. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61764/61764fig03large.jpg" target="_blank">Aby zobaczyć powiększoną wersję tego rysunku, kliknij tutaj.</a>
Wyniki dla nieznanej próbki wykazały, że większość partnerów obliczyła rozmiar na poziomie 76–80 nm. Średnia z laboratoriów 1-4 i 6 wyniosła 78,02 ± 1,36 nm. Laboratorium 5 zgłosiło większy rozmiar wynoszący 109 nm, co zwiększyło ogólną średnią i odchylenie standardowe do 83,18 ± 12,70 nm, sugerując, że wartość ta była wynikiem odstającym (Rysunek 4A). Obliczone wartości Z-score dla wszystkich laboratoriów mieściły się w przedziale od -0,25 do -0,56; jedynym wyjątkiem był rozmiar nieznanej próbki zgłoszony przez laboratorium 6, który wykazał najwyższy dodatni Z-score (2,03) w porównaniu do wszystkich pomiarów, co można uznać za wartość oddaloną od średniej (Rysunek 4B).
<img alt="Analiza rozmiaru nanocząstek; wykres wyników laboratoryjnych. (A) Rozkład rozmiarów. (B) Porównanie wyników Z-score." class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61764/61764fig04.jpg" data-altupdatedat="1788250015000" data-alt="Rysunek 4"> 
Rysunek 4: Rozmiar nieznanej próbki i wartości Z-score. A) Zgłoszony rozmiar dla każdego laboratorium dla dostarczonej nieznanej próbki. B) Obliczone wartości Z-score dla każdego pojedynczego wyniku w stosunku do średniej ogólnej wynoszącej 83,18 ± 12,70 nm. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61764/61764fig04large.jpg" target="_blank">Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tego rysunku.</a>
Informacje uzupełniające (SI): <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61764/61764_R1_SI.docx" target="_blank">Kliknij tutaj, aby pobrać ten plik.</a>

To badanie przedstawia wyniki benchmarkingu dla porównania międzylaboratoryjnego (ILC) mającego na celu przetestowanie standardowej procedury operacyjnej (SOP) opracowanej dla dyspersji koloidowych złota (Au) charakteryzujących się spektroskopią ultrafioletowo-widzialną (UV-Vis), wśród sześciu partnerów z projektu H2020 ACEnano do przygotowania, pomiaru i analizy próbek.

Charakterystyka spektroskopowa UV-VIS nanomateriałów w środowisku wodnym

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

Spektrofotometria UV-VIS jest dobrze znaną, łatwą w użyciu i niedrogą techniką pomiaru wielkości, stężenia, stanu agregacji i indeksu refrakcji nanomateriałów. UV-Vis zapewnia nieinwazyjne i szybkie badania przesiewowe i ocenę właściwości nanomateriałów w czasie rzeczywistym przy użyciu prostych pomiarów absorpcji. Promieniowanie UV-VIS jest wyjątkowo proste.Próbki wymagają niewielkiego przygotowania, a oprogramowanie ma niewiele zmiennych i jest łatwe w użyciu. Włącz spektrometr UV-Vis na co najmniej 20 minut, aby lampa mogła się nagrzać. Załaduj oprogramowanie i wybierz Podłącz instrument Wybierz opcję Skanowanie widma w oknie trybu, które wyświetla tryby pracy.W oprogramowaniu kliknij Instrument i przejdź do Ustawienia na pasku poleceń, wybierz Parametry dla Spectrum Scan, a następnie dostosuj ustawienia pomiaru. Przejdź do zakładki Instrument i wybierz ABS dla trybu danych i szerokości szczeliny 1.5. Przejdź do zakładki Skanowanie długości fali i ustaw początkową długość fali na 680 nanometrów, końcową długość fali na 380 nanometrów i prędkość skanowania na 400 nanometrów na minutę.Po ustawieniu parametrów napełnij dwie kuwety jednym mililitrem ultra czystej wody i umieść je w uchwycie celi referencyjnej i sample tak, aby pokryły ścieżkę światła. Zamknij pokrywę przyrządu i kontynuuj ślepą kalibrację, wybierając opcję puste na pasku poleceń, a następnie wybierz przycisk OK. Weź podpróbkę o pojemności 500 mikrolitrów z każdej próbki nanocząstek złota i przygotuj rozcieńczenie z 500 mikrolitrami ultraczystej wody. Roztwory należy umieścić w jednomililitrowych kuwetach o końcowym stężeniu 25 mikrogramów na mililitr.Uruchom ślepą kalibrację. Po ślepej próbie wymień jedną z ślepych kuwet w uchwycie celi na próbkę z nanocząstkami złota, pozostawiając kuwetę referencyjną nietkniętą. Wybierz opcję Rozpocznij pomiar na pasku poleceń, aby uruchomić skanowanie.Uruchom trzy skany widma dla każdej rozcieńczonej próbki nanocząstek złota i nieznanej próbki. Wyodrębnij nieprzetworzone dane eksperymentalne dla każdego pomiaru w pliku zgodnym z arkuszem kalkulacyjnym. Wybierz Właściwość na skanowaniu, na pasku poleceń przejdź do karty Drukuj/Eksportuj, kliknij Dane, Widmo i parametry, a następnie naciśnij OK. Kliknij Zapisz na pasku poleceń i zapisz dane jako plik xls.Zanotuj maksymalną długość fali absorpcji i lambda dla każdego z odczytów i zapisz je w dostarczonym szablonie. Wykreśl krzywą kalibracyjną ze średnią maksymalnego lambda w stosunku do wielkości nanocząstek, wybierając dane, wstaw wykres, wykres punktowy, dodaj linię trendu i krzywą wielomianową. Aby dołączyć równanie wielomianowe dla krzywej kalibracji, wybierz Opcje linii trendu i Wyświetl równanie na wykresie z paska poleceń.Na koniec oblicz wielkość nieznanej próbki nanocząstek złota, izolując równanie wielomianowe od krzywej kalibracyjnej, aby dopasować średnią wartość nieznanej maksymalnej lambdy przy użyciu wyprowadzenia wzoru kwadratowego. Spośród sześciu laboratoriów, maksymalna długość fali wykazała ścisłą powtarzalność, podczas gdy wyniki maksymalnej absorbancji wykazały bardziej rozproszony zakres wartości danych dla różnych rozmiarów nanocząstek złota. Zakresy i ogólne średnie dla każdej wielkości nanocząstek złota są pokazane tutaj.Maksymalna wartość Z-score dla lambda max została zgłoszona przez laboratorium trzecie dla nanocząstek o wielkości 5 nanometrów, a najwyższa wartość Z-score dla maksymalnej absorbancji została zgłoszona przez laboratorium pierwsze dla nanocząstek o wielkości 40 nanometrów. Większość partnerów obliczyła, że rozmiar nieznanej nanocząstki wynosi od 76 do 80 nanometrów, przy czym laboratorium piąte podało rozmiar odstający większy niż 109 nanometrów. Obliczono, że wskaźniki Z dla nieznanych rozmiarów wynoszą od minus 0,25 do minus 0,56 dla wszystkich laboratoriów, z jedynym wyjątkiem zgłoszonym przez laboratorium piąte, które wykazało najwyższy dodatni wynik Z wynoszący 2,03.Upewnij się, że parametry i ustawienia zostały prawidłowo dostosowane. Rozcieńczone próbki muszą być przygotowane świeże przed pomiarem za pomocą UV-Vis. UV-Vis można łatwo połączyć z innymi narzędziami, takimi jak TEM, DLS i AFM, w celu pomiaru szerokiej gamy atrybutów, jeśli użytkownicy chcą bardziej kompleksowo scharakteryzować swoją próbkę.

uv-vis-spectroscopic-characterization-nanomaterials-aqueous

Research

JoVE Journal

Engineering

Inżynieria

Opisano nowatorską metodę syntezy nanocząstek z metalowym rdzeniem przy użyciu stabilnego w wodzie silanolu.

Wytwarzanie nanocząstek o zerowym rdzeniu metalowym przy użyciu n-(2-aminoetylo)-3-aminolohydrotriolu

Sondy optyczne oparte na nanocząstkach zostały zaprojektowane jako nośnik do wykrywania antygenów za pomocą spektroskopii Ramana i UV-Vis. W tym miejscu opisujemy protokół przygotowania takich sond do testu immunologicznego spektroskopii UV-Vis/Ramana w taki sposób, aby uwzględnić przyszłe możliwości multipleksowania.

Wytwarzanie platformy testów immunologicznych UV-VIS i spektroskopii Ramana

Tutaj opisana jest nowatorska metoda funkcjonalizacji i stabilnej dyspersji nanomateriałów węglowych w środowisku wodnym. Ozon jest wstrzykiwany bezpośrednio do wodnej dyspersji nanomateriału węglowego, który jest stale recyrkulowany przez ogniwo ultradźwiękowe o dużej mocy.

Funkcjonalizacja i dyspersja nanomateriałów węglowych z wykorzystaniem przyjaznego dla środowiska procesu ozonolizy ultradźwiękowej

Tutaj prezentujemy krok po kroku protokół dyspersji nanomateriałów w środowisku wodnym z charakterystyką w czasie rzeczywistym w celu określenia optymalnych warunków sonikacji, intensywności i czasu trwania dla poprawy stabilności i jednorodności dyspersji nanocząstek bez wpływu na integralność próbki.

Dyspersja nanomateriałów w środowisku wodnym: w kierunku optymalizacji protokołu

Opisujemy zastosowanie nanospektroskopii w podczerwieni i mikroskopii sił atomowych o wysokiej rozdzielczości do wizualizacji procesu samoorganizacji białek w agregaty oligomeryczne i fibryle amyloidowe, co jest ściśle związane z powstawaniem i rozwojem szerokiego zakresu ludzkich zaburzeń neurodegeneracyjnych.

Charakterystyka poszczególnych agregatów białkowych za pomocą nanospektroskopii w podczerwieni i mikroskopii sił atomowych

Pokazujemy, jak używać nowatorskiego instrumentu do analizy śledzenia nanocząstek, aby oszacować rozkład wielkości i całkowite stężenie cząstek pęcherzyków zewnątrzkomórkowych wyizolowanych z mysiej tkanki tłuszczowej okołokomórkowej i ludzkiego osocza.

Analiza śledzenia nanocząstek w celu ilościowego określenia i określenia wielkości pęcherzyków zewnątrzkomórkowych

Tutaj używamy stabilizatora polimerowego do przygotowania zawiesin struktur metaloorganicznych (MOF), które wykazują znacznie zmniejszone rozproszenie w swoich widmach absorpcji w stanie podstawowym i przejściowym. W przypadku tych zawieszeń MOF, protokół zawiera różne wytyczne do spektroskopowego charakteryzowania MOF w celu uzyskania danych możliwych do interpretacji.

Przewodnik techniczny dotyczący wykonywania pomiarów spektroskopowych na strukturach metaloorganicznych

Ten protokół opisuje zastosowanie mikroskopii sił atomowych i nanoskalowej spektroskopii w podczerwieni do oceny wydajności fototermicznej spektroskopii w podczerwieni w nanoskali w charakterystyce trójwymiarowych próbek wielopolimerowych.

Postępy w nanoskalowej spektroskopii w podczerwieni w celu zbadania wielofazowych układów polimerowych

Próbki biologiczne mają różne cechy optyczne w zakresie krótkofalowej podczerwieni (SWIR) w porównaniu do zakresu długości fal widzialnych (VIS) i bliskiej podczerwieni (NIR). Jednak rejestrowanie czystych widm absorpcyjnych SWIR jest trudne i rzadko przeprowadzane w przypadku cząsteczek biologicznych. W artykule przedstawiono metodę charakterystyki widm absorpcyjnych VIS-SWIR absorberów biologicznych.

Charakterystyka biologicznych widm absorpcyjnych obejmujących zakres od światła widzialnego do krótkofalowej podczerwieni

Technika TET (transient electro-thermal) jest skutecznym podejściem opracowanym do pomiaru dyfuzyjności cieplnej materiałów stałych.

Charakterystyka transportu cieplnego w jednowymiarowych materiałach stałych

Poznaj metodę spektroskopii UV-VIS do charakterystyki nanomateriałów w środowisku wodnym. Technika ta umożliwia nieinwazyjną ocenę rozmiaru, stężenia i stanu agregacji cząstek nanozłota w czasie rzeczywistym.

Charakterystyka spektroskopowa UV-VIS nanomateriałów w środowisku wodnym

Przeglądaj więcej filmów