單顆粒ICP-MS應用：西紅柿吸收金納米顆粒

 

伴隨著工程納米材料在各個不同產品和過程的使用不斷增加，人們開始對納米顆粒的釋放對環境和人類健康造成的影響產生了擔心。要研究納米顆粒對環境的影響，就必須探索納米顆粒如何通過在水和土壤中的遷徙而被植物吸收的。如果納米顆粒最終為食品作物所吸收，那么人類就直接面臨ENPs釋放造成的影響。

 

這項研究工作的目標是開發一種從植物中提取其吸收的納米顆粒的程序并借助單顆粒等離子體質譜儀進行分析。一旦這些步驟可以確定可行，那么它們都會被用于西紅柿攝取金（Au）納米顆粒含量的測定。

 

樣品

 

番茄植物從種子種植，生長29天后，將幼苗浸沒在裝陳好有不同濃度的40nm的金納米顆粒（nanoComposix™，圣迭戈，加利福尼亞州，USA）聚乙烯吡咯烷酮（PVP）容器里四天后收獲用于分析。收獲后，植物枝條用去離子水洗滌三次，然后切成小塊均質化于8ml濃度為2mM檸檬酸鹽緩沖溶液中。

 

實驗

 

所有分析測試工作都在珀金埃爾默NexION®300D/350D ICP-MS上完成，應用了Syngistix™軟件內置的納米應用模塊。單顆粒的工作曲線和溶解金元素的含量工作曲線都建立了。其中金（Au）納米顆粒標準曲線是采用30、50、80和100nm檸檬酸鹽穩定的金納米顆粒（nanoComposix™，圣迭戈，加利福尼亞州，USA），為了最大限度提高其分析靈敏度，看到最小的顆粒，對儀器進行了優化，選擇最高靈敏度的金197同位素進行分析。

 

表1.NexION 300/350D 儀器分析參數

 

實驗結果

 

為了評估消化酶對金納米顆粒的影響，我們對50nm的金（2.05*105NPs/mL）納米顆粒采用Macroenzyme R-10進行了穩定處理。圖1給出了所得到的顆粒尺寸分布，所測得的50nm顆粒濃度達到1.81*105NPs/mL，回收率達到88.3%。結果顯示，經過處理后，酶消解過程不影響粒徑分布。

 

圖1.酶處理過的50nm金納米顆粒的粒徑分布直方圖

 

對浸入在濃度為0.2mg/L 40nm金納米顆粒溶液里4天的西紅柿作物進行了消解和分析。圖3a和b顯示了西紅柿對金納米顆粒的吸收。圖3c顯示了不同顆粒金納米顆粒分布，集中在40nm中心附近，符合統計分布理論。在相同的植物消解液中加入4.7*104NPs/mL的100nm金納米顆粒，不同粒徑的金納米顆粒分布如圖3d所示。

 

圖3.（a）和（b）暴露在5mg/L 40nm Au納米顆粒4天的西紅柿植物的重復原始數據；（c）圖4（a）和（b）的暴露在5mg/L 40nm Au納米顆粒的西紅柿植物的顆粒分布直方圖；（d）在暴露在5mg/L 40nm Au納米顆粒的西紅柿植物中加入4.7×104/mL 100nm Au納米顆粒的粒徑分布直方圖。

 

結論

 

這項研究表明西紅柿可以吸收納米顆粒，SP-ICP-MS能夠準確測定納米顆粒的分布和大小。酶消解處理可以分解植物組織而不溶解金納米顆粒，從而使SP-ICP-MS得以分析最終結果。結合酶消化和SP-ICP-MS，可以對部分或整個植物進行分析，使植物吸收納米顆粒分析變得輕松快速。

 

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