NTA:环境影响的纳米粒子

NTA发展的测试方法对纳米颗粒的影响研究

尽管是一个相对较新的技术,NTA已被公认为显示承诺作为分析方法不仅可以提供关于纳米颗粒大小和信息,同样重要的是,浓度,但它可以在复杂的样本类型的高多分散性(Montes-Burgos et al ., 2010;2008年林奇,Montes-Burgos et al ., 2007;Gornati et al ., 2009)和,NTA等方法可以被认为是一个的方式对环境的影响和潜在的细胞毒性研究的纳米粒子可以在未来(还是婚后et al ., 2006;陈英雄和安东Tenuta 2008年,2009年,Kuhlbusch et al ., 2010;Hassellov Kaegi 2009年,施et al ., 2011)和方法来研究其对其他生物的影响壁垒已经解决(林恩et al ., 2010)。Tran et al。(2011)还开发了一个假设的模型预测高纵横比纳米颗粒的毒性而Karlsson(2010)比较了彗星试验在NTA纳米毒理学研究结果。

在另一个研究中,NTA被认为有许多相同的功能与传统流式细胞术但是独特的深亚微米尺寸范围。NTA被认为是“直接和快速的技术,纳米颗粒在自然在液体溶剂化状态可以迅速发现,大小和浓度测量。这项技术可以用来补充现有技术的分级纳米颗粒(如DLS, pc)允许数据从这些方法中获得验证通过直接显微镜观察的样本”。(Bendre et al ., 2011)

一个有趣又发人深省的扩展的评估可能的来源的纳米颗粒陈et al。(2012)进行了TEM和NTA-assisted描述和初步毒性试验的研究纳米二氧化钛被用作添加剂在糖衣口香糖。他们描述了一个简单和高度可靠的二氧化钛粒子的分离方法从食品(关注糖衣口香糖)声称他们的工作是第一个全面的表征研究对食品纳米颗粒由多个定性和定量方法。令人惊讶的是,他们的研究结果表明,食品含有纳米二氧化钛的数量远远大于已知(< 200海里)和消费者已经在日常生活中经常接触到工程纳米颗粒。口香糖中超过93%的二氧化钛纳米二氧化钛,是意外容易出来,被一个人嚼口香糖吞下。

诺尔NTA在其他技术也用于分析纳米颗粒聚集在他的工作从二氧化钛纳米颗粒(5海里)生成nano-aerosols显示不同聚集状态应用于毒理学研究(Noel et al ., 2012)和卡博特et al。(2012)使用NTA测量烟草烟雾颗粒大小的变化对一系列不同时间点提供一个输入停留时间的估计,从而协助剂量计算,以较低的航空公司。

最近凌et al。(2013)回顾了一系列的探测和识别仪器和校准的气/液/ surface-borne纳米粒子的分析表明显微镜分析粒子形态可以通过空气传播的或liquid-borne纳米粒子表面。检测极限和测量解决liquid-borne纳米颗粒可以通过氧毒素,增强利用发达的空气传播的粒子分析仪。NTA测试二氧化钛粒子聚合

同样,Asimakopoulou et al。(2013)讨论了发展dose-controlled多元文化细胞接触室机载和工程纳米颗粒的有效的交付。他们提出的技术验证和各种类型的纳米颗粒(柴油机烟尘总量,工程纳米颗粒为各种应用程序)和最先进的纳米颗粒测量仪器评估当地沉积纳米颗粒的细胞培养。dose-controlled细胞接触的最后测试系统是由暴露A549肺癌细胞培养雾化纳米粒子的荧光标记的纳米粒子和交付被NTA可视化展示了纳米颗粒荧光的细胞培养后曝光。

王et al。(2013)需要合适的方法来解决高通量筛选的物理化学性质的纳米材料(纳米)和他们的直接环境允许更好地理解纳米生物活性,NMs的优先级进行进一步测试,建立计算模型来预测纳米毒性。

认识到纳米银由于其粒径小,巨大的比表面积,有利于快速溶解离子超过相当于散装材料;可能导致增加毒性的纳米银蕾迪et al。(2013)批判性回顾了当前的知识和建议有关机制的银纳米粒子释放,转换和毒性:

预计增加监管要求测量纳米材料及其毒性,大量的研究已经进行计量。因此,布朗et al。(2013)回顾了nano-object计数计量和最佳实践框架。强调和谐的方法确定纳米材料的大小和数量对许多现实世界的样品目前不存在,而粒径仍然是唯一的歧视因素将材料分类为“纳米”,不一致的大小测量将继续混淆政策和决策建议,需要大量的科学审查领域的纳米材料计量建立最佳实践和培养合适的方法之前定义的实现完全基于数量百分比nanoobject内容监管的目的。强大的合作产业、学术和研究机构将被要求完全开发和实现纳米材料的详细框架识别对新兴浓度measurementbased指标。当讨论NTA具体来说,他们指出,NTA以来聚集结块时可能会有困难会出现作为一个单一的散射中心。在这些情况下,样本分散可能不得不被改变通过进一步稀释或声波降解法。分散艾滋病可以使用但不应该索引匹配的粒子。大颗粒在人群中可以通过过滤、离心或前沉降分析。

同样,佩蒂特和铅(2013)列出了表征纳米材料的监管要求。他们提议一些最小的物理化学参数需要充分描述NMs出于监管目的和讨论最合适的机制来获取这些数据的总体交付机制。指导原则粒子表征风险测试期间必须遵守规定。

最后,文森特(2013)简要回顾NTA表征纳米材料的毒理学评估。

环境样品分析

早日升值发表NTA可能扮演的角色的分析纳米颗粒内包含的或从复杂的环境中提取样本。因此,还是婚后et al。(2006)和Tenuta(2008)援引NTA可能的技术发展的系统性研究策略对他们的分析和具体的例子描述有关二氧化钛纳米颗粒在自然水生媒体(Holmberg et al ., 2008)在水溶液和有机污染物的氧化纳米氧化铜催化剂(Ben-Moshe et al ., 2008)

最近的研究表明,棉结和环境之间的相互作用矩阵的复杂性是极其复杂的代表一个重大的挑战在他们的量化和造型但NTA可能扮演一个角色(Gornati et al ., 2009;2011年哈特曼Njuguna et al ., 2011;Tran et al ., 2011;Kuhlbusch et al。2010;Sentein et al ., 2011)

快速和他的同事也研究了天然胶体的角色在使用NTA CeO2纳米颗粒的沉降分析天然河水从两个欧洲主要河流,他们表明heteroaggregation的金属氧化物或沉积的固体部分自然胶体是主要的机制导致沉降与homoaggregation(快速et al ., 2012)。MacCuspie et al。(2011)早些时候曾研究了黄金的潜在危险物种在不同的细胞和水系统。

施维茨研究了胶体稳定性(施维茨et al ., 2011年和2012年)和溶解(施维茨et al ., 2010)的碳纳米管在自然条件下和里德et al。(2012),在他们的研究中检测的单壁碳纳米管(CNT)通过监控嵌入金属(闰问结构),发现在分离样品的分析单粒子电感耦合等离子体质谱法(spICPMS)和NTA,粒子数浓度的量化spICPMS被NTA比好几个数量级。他们推测,这是由于金属含量和/或大小,造成许多碳纳米管的存在,不包含足够的金属仪器检出限之上,导致低估spICPMS碳纳米管,尽管spICPMS仍然是更敏感的检测技术中碳纳米管的存在环境、材料、或生物应用。

多和他的同事进行了典型的研究涉及分析纳米颗粒悬浮液使用一些先进的分析技术(透射电子显微镜;原子力显微镜;动态光散射;荧光相关光谱;纳米粒子跟踪分析;流场流分离)。理论和分析因素进行了评估,结果相比,技术的优点和局限性进行了讨论。没有发现“理想”技术为描述制造纳米颗粒在环境背景下每种技术都有自己的优势和局限性(Domingos et al ., 2009)。

NTA也被用在其他技术来研究和比较三个硅nanotracer nanoparticulates及其在土壤运输(Vitorge et al ., 2010)和纳米级的Fe2O3浪费粉吸附与亚砷酸(As3 +)在钢铁行业也被研究过(Prasad et al ., 2011)。

鉴于消费产品越来越流行的纳米颗粒和过程,释放他们在废水和外表吸引了越来越多的关注。因此纳米农药的释放与NTA木材涂料研究(Kunniger et al ., 2010)作为牙膏的有纳米组件。Peetsch和普尔酒馆(2011)和法卡斯et al .(2011)也报道了纳米银粒子产生的废水的特性洗衣机使用NTA银运动。Rezić(2011)也描述了工程纳米颗粒的决心在纺织品和纺织废水。

同样,二氧化钛作为主要的广泛使用防晒霜组件和相关的命运,行为和环境风险在英国研究(Johnson et al ., 2011)。

氮川三乙酸使用新工具在研究纳米颗粒在环境毒理学研究样本和最近了。在de-ionized CeO2稳定性的研究水和electrolyte-containing鱼介质分散监控使用各种技术,在一段时间内3天。NTA发现电动电势的补充,提供有用的数据粒度通过DLS、荧光和紫外可见光谱和扫描电镜,专门提供有用的,纳米颗粒的浓度的定量信息悬挂虽然在精确跟踪的能力有限的运动大团聚体在鱼中(坦陀罗et al ., 2011)。

Vaha-Nissi et al。(2011)描述了氮川三乙酸使用在他们的研究在纳米材料具有特殊的安全生产和使用参考水性分散体可降解和/或可再生聚合物的威尔金森et al .(2011)建议solution-engineered钯纳米颗粒作为健康效应研究的模型汽车微粒污染。

在他需要标准化的评估方法和环境监测项目人为纳米颗粒,帕特森回顾可用的技术需要强调的关键方法能够定性和定量测量等污染物。他发表了一份挑战国家和国际监管和研究机构,以帮助开发标准方法,质量保证工具和实现环境监测项目这类污染物援引NTA是这样一种技术,可以提供重要的信息。(帕特森et al ., 2011)。冯·卡默et al .(2011)重申了这一点在他们最近的讨论相关的一般考虑隔离工程纳米颗粒的高度复杂环境样品(von der卡et al ., 2011)

在其他测试方法的开发工作健康和安全风险管理,Dolez NTA和她的同事们用来测量纳米粒子的渗透在条件模拟职业防护手套使用。涉及纳米颗粒应用于粉末和胶体解决不同材料受到各种类型的静态和动态机械变形与纳米粒子同时曝光。在确定测试方法的发展也涉及到确认合适的纳米颗粒检测技术,Dolez得出结论,尽管methanol-based抽样方案可以在网格离心机或云母基板进行分析通过显微镜技术,NTA和icp也可以用于直接检测纳米颗粒在水性抽样方案(Dolez et al ., 2011)。

在他的评估新单粒子的方法检测和表征纳米粒子在环境样品、Tuoriniemi(2013)评估NTA数量浓度和粒径分布的测量。这项技术被认为是适用于监视和测量暴露在“相对较高(> 106粒子mL-1)但NTA浓度被认为是相对不具体的,很难区分不同材料的粒子。提高敏感性和特异性,单粒子电感耦合等离子体质谱法(spICPMS)评估元素粒子在液体样品的具体表征。也认识到变压或环境扫描电子显微镜(整体)可以应用在广泛的样本类型没有或很少的样品制备,背散射电子(BSE)成像在这种仪器被选为基地发展中粒子在固体样品的量化方法。量化的技术应用粒子在毒性试验涉及土壤生物和被认为是敏感到足以覆盖感兴趣的浓度范围,通常在这样的测试。这是得出的结论是,由于在单粒子的基础上获得的信息,电子显微镜是一个合适的补充技术spICPMS测量,否则给小粒子的结构信息。应该注意但是,显然,这项研究没有考虑这些技术资本和运营成本高和样品分析时间可能会大大减少样品处理量是一个特定的限制。

多个免费技术被用来描述光和种nTiO2和nZnO粒子在一系列环保相关条件:动态光散射,纳米粒子跟踪分析、扫描电子显微镜和透射电子显微镜。渗流的悬浮液的材料通过角沙列显示裸(裸)NPs证明高保留在水饱和细粒度矩阵和裸nTiO2和nZnO沉积到沙子被发现时间。光粒子相比,种NPs是高度稳定的悬浮和运输方面表现出显著的潜力(Petosa et al ., 2011)。Petosa et al。(2013)最近扩展这项工作研究纳米二氧化铈和聚合物的流动胶囊在石英和肥沃的砂饱和模型和天然的地下水。实验室规模列被用来检查的流动聚丙烯酸(PAA)包覆二氧化铈纳米颗粒(nCeO2)和一个类似的纳米聚合物胶囊(nCAP)在水饱和石英砂或壤质砂土。经验悬浮液是使用动态光散射特征和NTA建立集料尺寸。增强粒子保留壤质砂土中也观察到石英砂相比,强调需要考虑水的性质矩阵和颗粒介质在评估污染风险释放自然和工程经验的水生环境。

Raychoudhury et al。(2011)同样的紧张调查polyelectrolyte-stabilized(涂以羧甲基纤维素)纳米级零化合价的铁粒子(CMC-NZVI))在运输通过颗粒多孔介质使用NTA证明CMC-NZVI粒子,尽管他们的体积小(NTA确定水动力直径167 - 185 nm和透射电子显微镜成像直径大约85海里),可以通过在交通紧张,尤其是通过细粒状地下媒体。尾矿的影响观察的粒子突破曲线,是由于沉积粒子的分离。

Mallampati et al。(2012)利用NTA评估增强土壤中重金属固定通过研磨与添加nanometallic Ca /曹分散混合物认为这可能是由于重金属吸附和滞留到新成立的总量,从而促使土壤颗粒的聚合和外壳/绑定与Ca / CaO-associated固定盐。商et al。(2012)的研究报道交通和保留工程纳米多孔硅酸盐粒子(ENSPs)用于治疗和修复地下水中铀和沉积物等污染物的使用NTA和DLS定期监测ENSP色散的质量。NTA也被用在其他技术来研究nanoparticulates运输等在土壤生物蚯蚓(Hooper et al ., 2011)和腐殖酸对二氧化钛纳米颗粒在测试媒体(考虑et al ., 2011)

Tourinho et al。(2012)最近回顾了文献处理土壤中金属NPs的命运和效果。在环境中,NPs的特点(如大小、形状、表面电荷)和土壤(例如,pH、离子强度、有机物质,和粘土含量)会影响物理和化学过程,导致NP解散,集聚和聚合。他们指出,缺乏标准和NPs现有的毒性测试,更重要的是,相关的报告描述数据稀疏,或丢失,从而无法解释和解释观察到的结果的差异研究。NTA,能够生成高分辨率粒度分布信息和数字频率分布,在这方面是有好处的。

Ramirez-Garcia et al。(2011)报道了一个非常成功的和原始协议色散二氧化钛纳米颗粒在生物相容性液体的体外和体内研究nanoparticle-biology交互。使用稳定剂来获得45 - 55的分散纳米直径10毫克/毫升浓度和分级技术的动态光散射(DLS),纳米粒子跟踪分析(NTA)和微分离心沉降(DCS)被用来描述不同的悬浮液和适用性的比较而Tenuta et al。(2011)所描述的洗脱不稳定纳米颗粒在生物使用荧光染料。

的综合评估中使用流field-flow分馏(FlFFF)分析和表征天然胶体和制造纳米颗粒在环境系统中,Baalousha et al。(2011)相比,众多的检测技术应用于FlFFF(包括电感耦合等离子体质谱法、光散射NTA,紫外线吸收、荧光、透射电子显微镜、原子力显微镜),证明FlFFF粒子属性提供了丰富的信息,包括大小、形状、结构参数、化学成分和particle-contaminant协会。

利用氮川三乙酸的能力来更准确地测量粒度分布的多分散的系统比其他方法,Raychoudhury et al。(2011)表明,聚合导致的改变粒度分布(PSD)的羧甲基纤维素(CMC)改性的纳米零价铁(NZVI)的时候,在实验室研究砂填充列和PSD随着时间的变化是影响CMC-NZVI浓度悬浮。他们表明,粒子尺寸随时间的变化导致相应single-collector接触效率的变化,导致改变粒子沉积速率随着时间的推移使用耦合aggregation-colloid运输模型来演示如何改变PSD可以增强或减少运输CMC-NZVI列实验。

在研究氧化锌纳米颗粒的毒性Folsomia假丝酵母,Waalewijn-Kool et al。(2012)表明,差异的方法强化媒体曝光测试色散大小特征对生物体的生殖能力的影响微乎其微,NTA和TEM显示毒性的氧化锌颗粒大小无关。余(2011)研究了胶体在密林中运输在地表径流。

Hadioui et al。(2012)描述了一种多重方法量化Ag) +释放纳米银,暗示部分或全部的毒性归因于银纳米粒子(唠叨)可能是由于自由铸造银币(Ag) +)的释放。使用NTA确定唠叨规模和数量之前采用离子交换技术(专业)离心超滤和单粒子电感耦合等离子体质谱法(SP icp)来确定非常低浓度的免费或溶解Ag)在商业悬浮液的唠叨。

后早期作品Gallego-Urrea et al。(2011)认为氮川三乙酸的应用程序的决心大小分布和浓度的纳米颗粒在环境、生物和食品样品,罗et al。(2013)相比NTA使用大气扫描电子显微镜(ASEM)工程纳米颗粒的可视化和表征复杂的自然环境和食品矩阵如浮在表面的沉积物,试验培养基用于生态毒理学研究中,牛血清白蛋白和番茄汤,认为亚欧会议分析被发现是一个互补的技术,现有的方法,能够在复杂的液体矩阵和可视化经验提供经验的大小信息,而无需进行大量的样品制备。

虽然萨利赫(2013)显示纳米材料在生物暴露条件下的聚合行为,威尔金森(2013),为了更全面深入地了解点的健康的影响,认为它只能通过实际调查毒性的模式从不同类型的粒子和所需技术的识别、监控和健康研究模型分数的生产。因此他进行了一个全面的收集和化学分析的微粒排放的起源提供清晰洞察微粒的性质在曝光和添加细节帮助风险评估。体外细胞毒性测试的方法,纳米粒子类型典型的汽车排放,合成和广泛使用能谱特征,x射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM),动态光散射(DLS)和纳米粒子跟踪分析(NTA)。生产模型磁铁矿和钯纳米粒子被发现导致人类肺上皮细胞毒性(A549和PBEC)以及严重影响免疫和肾细胞(221 B - 293 t细胞)在剂量依赖性的方式。

最后,公园et al。(2013)提出的问题是否监管工程纳米颗粒的生态毒性测试的结果是与自然环境有关。提议,许多研究探索经验对水生生物的毒性,但这些研究通常是执行很少的理解经验行为在测试媒体和媒体之间的关系的行为行为在自然水域,他们的研究评估和比较四种模型黄金纳米颗粒的聚集行为(涂上中性的,消极的,积极的和两性限制)在媒体标准生态毒性试验和自然水域。在标准的媒体,积极和中性的纳米颗粒(NPs)稳定而两性和消极NPs通常显示大量的聚合。在自然水域,两性NPs通常被发现是稳定的,中性和积极的NPs显示大量的聚合而负面NPs在一些水域稳定和不稳定。胡敏酸而且稳定的两性NPs,稳定积极的NPs和对负NPs的稳定性没有影响。鉴于经验的截然不同的行为在媒体各种标准和自然水域,他们认为当前的监管测试可能不足或高估水生生物和纳米材料的毒性,因此,迫切需要采用生态毒性媒体更好的代表的行为经验的自然系统。在测试之前,所有模型研究粒子在TEM和NTA的特征。里德里德et al。(2013)和(2013)使用使用单一particle-inductively耦合等离子体质谱法(spICPMS)检测单壁碳纳米管通过监控嵌入金属使用跟踪催化金属间问结构作为纳米管的代理。有趣的是,分裂的分析样本spICPMS和NTA显示粒子数浓度的量化spICPMS被NTA几个数量级低于。他们推测,这是由于金属含量和/或大小,造成许多碳纳米管的存在,不包含足够的金属仪器检出限之上,导致低估spICPMS碳纳米管。 However, they claimed that since the detection of CNTs at low ng L_1 concentrations is not possible by other techniques, spICPMS was still a more sensitive technique for detecting the presence of CNTs in environmental, materials, or biological applications.

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