$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Наноматериалы (НМ) могут варьироваться как по физическим, так и по химическим характеристикам, которые, в свою очередь,влияют на их поведение,стабильность итоксичность 1, 2,3,4,5. Одной из основных трудностей при разработке глубокого понимания свойств, опасностей и поведения НМ является возможность получения воспроизводимой информации о физических и химических наноматериальных характеристиках. Примерами таких физических свойств являются размер частиц и распределение размеров6,7,8. Это важные параметры, поскольку они являются ключевым аспектом определения Европейской комиссией (ЕК) термина "нано"9.
Достижение точных измерений размера частиц также имеет решающее значение для многих различных промышленных и научно-исследовательских приложений и процессов в дополнение к пониманию судьбы итоксичности эффектовNMs 6,10. Важно иметь хорошо затученные методы, способные точно, надежно и воспроизводимо измерять размерЫ НМ. Кроме того, представленная информация должна обеспечить глубокое понимание используемого метода, например, указать тип параметра размера (например, фактический размер или гидродинамический размер), а также состояние выборки, например, конкретную среду, в которой присутствует НМ, и для надежного выполнения метода в различных средствах массовой информации. Для измерения размера можно использовать ряд методов, в том числе электронную микроскопию (EM), динамическое рассеяние света (DLS), индуктивно соединенную плазменную масс-спектрометрию (spICP-MS), дифференциальное центробежное осаждение (DCS), сканирующие микроскопию зонда (SPM), малоугольное рассеяние рентгеновских лучей (SAXS) и анализ наночастиц .
НТА является относительно новой технологией, которая была хорошо усовершенствована в последние годы и, как было доказано, надежно измеряет гидродинамический диаметр сферических НМ в сложных водных средствах массовой информации, таких, как системы, имеющие экологическое значение, например, пресноводные системы. Гидродинамический диаметр – это «размер гипотетической твердой сферы, которая рассеивается таким же образом, как и измеренная частица»11; в практическом плане и в водных средствах массовой информации это описывает диаметр больше, чем у самой частицы, которая также включает в себя слой молекул (в основном воды), удерживаемых на поверхности частицы слабыми электростатическими силами. Гидродинамический диаметр частицы будет меняться в различных средствах массовой информации, становится все меньше, как ионическая прочность средств массовой информации, в которых она измеряется становится выше.
Еще одной важной особенностью метода NTA является то, что он позволяет аналитику достичь взвешенных по численности измерений, которые необходимы в контексте наноматериального определения ЕС. Высокое разрешение, анализ частиц за частицами делает этот метод менее склонным к помехам, вызванным агломератами или более крупнымичастицами,когда они присутствуют в неоднородном тестовом образце с высокойскоростью пропускной способности частиц 10,12.
Процедура измерения состоит из подготовки подходящей подвески образца, которая часто требует разбавления образца, а затем видеозаписи поведения броунимского движения частиц и видеоанализа. Из камеры образца передается лазерный луч, а частицы подвески на пути лазерного луча рассеивают свет, что приводит к их визуализации с помощью оптического микроскопа с установленной камерой. Камера фиксирует видеофейл рассеянного лазерного света от частиц, движущихся под броурианским движением. Многие частицы могут быть отслежнены индивидуально, чтобы определить их коэффициенты диффузии и их гидродинамические диаметры могут быть рассчитаны с помощью уравнения Стокса-Эйнштейна: d q kT/3 'D, где d является гидродинамическим диаметром, k является константой Boltzmann, T является температура, η является вязкость и D является диффузионныйкоэффициент 10. NTA также может быть использован для отслеживания агрегации поведение частиц, которые, как правило, коллоидно нестабильны (частицы должны, однако, быть коллоидно стабильной по шкалевремени измерения) 13,14. NTA является абсолютным методом, и на инструменте, используемом в этой работе, не требуется калибровка системы. Если пользователи хотят проверить производительность системы, это можно легко сделать, измеряя размер стандартных материалов так часто, как хотелось бы.
Инструмент NTA прост в эксплуатации с временем быстрого анализа (менее 10 минут на образец). Для высококачественных измерений с хорошей повторяемостью и воспроизводимостью данных следует учитывать ряд факторов как при подготовке выборки, так и при эксплуатации приборов. Если такие факторы не будут тщательно рассмотрены, измерения одного и того же материала в различных лабораториях и операторах могут подвергаться неизвестной или плохо количественной неопределенности. Во время характеристики NP использование наилучшей практики в разработанных SOPs не всегда гарантирует согласованность с другими лабораториями, как показано Roebben et al. для метода DLS15.
В самом деле, ранний (первый раунд) NTA ILC между различными лабораториями, пользователями и инструментами показали несовместимые результаты. Одна из основных проблем заключается в использовании различных старых устаревших инструментов, которые не имели регулярных услуг или проверок калибровки, а также различиях в толковании методов. Исследование NTA ILC, проведенное Hole et al., показало, что при отсутствии общих руководящих принципов по использованию системы и подготовке образцов изменчивость лабораторий может быть большой даже для относительно монодисперсныхобразцов 16. Это наряду с результатами первого раунда ILC подчеркивает необходимость хорошего обслуживания приборов, а также подготовки методов и хорошо разработанных стандартных операционных процедур (SOPs). Последние выступают в качестве мощного инструмента для описания и документирования соблюдения практической практики. При достаточно детальном анализе стандартные операционные процедуры (SOPs) могут обеспечить ясность, разъяснение, понимание, стандартизацию и гарантию качества.
Поэтому рекомендация о принятии исследования ILC идеально подходит как для разработки, так и для тестирования протоколов16. Упражнение ILC приняло меры для проверки этого конкретного NTA SOP и, следовательно, ввело уверенность и ясность в этот конкретный метод оценки наноматериального риска. Она включала в себя три раунда. Раунд 1 проанализировал 60 нм золотых наночастиц на собственных инструментах каждого участника перед тренировкой. Раунд 2 включало анализ латекса 100 нм с использованием нового инструмента с общей конфигурацией в качестве простого теста, чтобы определить, что инструмент был настроен правильно и пользователи имели хорошие знания о том, как использовать инструмент. Раунд 3 включало анализ 60 нм золотых наночастиц на новом инструменте с общей конфигурацией, после тренировки. Участники ILC пришли из семи различных лабораторий, все члены консорциума Horizon 2020 ACEnano проекта17.
Целью данной статьи является обсуждение метода и результатов третьего раунда бенчмаркинга для технологии NTA, где 60 нм золота NPs были повторно проанализированы семью партнерами после детального обучения и разработки SOP. Будет также сделано сравнение и ссылка на результаты, полученные в первом туре КМП. Все анализы, проведенные в третьем раунде ILC, проводились с использованием одного и того же инструмента (см. таблицу материалов)идентичной конфигурации, оснащенной лазером 405 нм и камерой высокой чувствительности sCMOS. Бенчмаркинг оценивает эффективность технологии по образцам и, следовательно, приводит к разработке протоколов "наилучшей практики". Таким образом, эта статья также разделяет и делает метод NTA для инструмента, используемого в этом ILC, доступным для научного сообщества, поскольку он был согласован путем проведения и оценки ILCs в соответствии с международными стандартами.