單顆粒ICP-MS在納米顆粒檢測中的應用

 
隨著納米顆粒在消費品中的使用越來越廣泛，納米顆粒與人體的接觸與遷移也越來越受到關注，并由此帶來一個問題：消費品中的納米顆粒會遷移到人體中嗎？人們主要通過身體接觸來與這些產品發生互動，所以有必要了解納米顆粒是如何通過身體接觸實現向人體遷移的。

本文探討了納米材料表面上的納米顆粒如何遷移到抹布上，并集中討論了納米顆粒釋放的幾大特征：總質量濃度、顆粒數量濃度及顆粒尺寸分布。我們檢測了因抗菌性而被廣泛使用的銀納米顆粒，及油漆涂層表面的氧化銅納米顆粒的遷移情況。

樣品
本項研究中，我們檢測了兩種不同的消費品：含銀硅膠鍵盤膜和噴涂了含氧化銅涂料的木塊（表1）。
 
實驗
納米顆粒遷移研究中，采用了以0.5毫升人工汗水浸濕的5 × 5厘米抹布通過擦拭方式進行檢測的方法，按特定的重疊“S”路徑擦拭，對于木塊，在模擬磨損前后均進行了擦拭。按擦拭的相同方法用180目砂紙手動打磨木塊三次，取得模擬磨損效果。

檢查抹布上回收和提取的納米顆粒，進行四次測試，如表2所述。這些測試均使用的是30納米的銀納米顆粒（瑞典Cline 提供）和30-50納米的氧化銅納米顆粒（德國PlasmaChem公司提供）。
  所有樣品分析均是使用PerkinElmer NexION® ICP-MS 的單顆粒模式（SP-ICP-MS）下進行，并結合使用了Syngistix™納米應用軟件模塊進行數據分析和處理。
 
實驗結果
首先分析鍵盤膜釋放的銀納米顆粒。如圖1所示，在三次擦拭過程中，只有一個鍵盤膜的銀納米顆粒數量有所增加。然而，所測試的三個鍵盤膜的抹布中遷移銀納米顆粒含量均不足ng/cm2單位質量濃度，可以忽略且不太可能會造成健康危害。
 
圖1.用抹布擦拭時鍵盤膜上的銀納米微粒遷移情況。左邊：每平方厘米遷移的微粒數量。右邊：質量遷移，單位：納克/平方厘米。誤差線表示三個樣本的平均值標準誤差。“銀對照樣本”指不含銀納米微粒的鍵盤膜。

然后，分析噴涂涂料的木塊。實際上未能從涂料中提取出氧化銅納米顆粒，因為氧化銅納米顆粒的數量和濃度與對照樣本（不含納米顆粒）相同，如圖2所示。不過，對木塊進行打磨后，氧化銅納米顆粒的數量大幅增加（圖2）。這表明，涂料磨損會使消費者接觸到更多的氧化銅納米顆粒。這尤其對兒童而言是一個問題，因為木塊從手到口接觸的頻率較高。
  圖2.噴漆木塊上的氧化銅納米顆粒遷移情況。左邊：每平方厘米遷移的顆粒數量。右邊：質量遷移，單位：納克/平方厘米。誤差條形圖表示三個樣本的平均值標準誤差。“氧化銅對照樣本”指噴涂不含氧化銅納米微粒涂料的木塊。

結論
本研究調查了使用織物抹布替代模擬皮膚去接觸消費品中的銀和氧化銅納米顆粒的遷移，并使用PerkinElmer提供的配有Syngistix納米應用軟件模塊的NexION單顆粒ICP-MS進行數據收集和分析。在樣本（硅膠鍵盤膜和涂漆木塊）研究中，除表面有磨損的情況外，納米顆粒的遷移可忽略不計。這些結果表明，消費者一般不用擔心納米顆粒會通過接觸沒有磨損跡象的產品而發生遷移至人體。
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