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7900 ICP-MS實現單個納米顆粒的自動化高靈敏度分析
閱讀：203 發布時間：2024-12-19納米技術的發展將對各個行業領域產生重要影響。由于納米顆粒 (NP) 的理化性質較為新穎，它們的許多環境歸宿和毒理學性質仍然不為人知。因此，人們對一種能夠快速、準確而靈敏地完成各種類型樣品中納米顆粒表征與定量的技術的需求也日益增長。ICP-MS 技術中稱作單顆粒 ICP-MS (sp-ICP-MS) 的方法可用來測定單個納米顆粒。該方法在一次快速分析中可同時測定納米顆粒的粒徑、粒徑分布、元素組成和計數濃度 [1-3]。我們對 ICP-MS 硬件和軟件的最新升級進一步改善了這一技術。安捷倫針對 ICP-MS MassHunter 軟件開發出一種專用的單納米顆粒應用模塊 (G5714A)，可簡化使用 Agilent 7900 ICP-MS 進行 sp-ICP-MS 分析的過程。
7900 ICP-MS 系統使用短駐留時間（1 ms 以下）和快速時間分辨分析 (TRA) 模使用配備單納米顆粒應用模塊的 Agilent7900 ICP-MS 實現單個納米顆粒的自動化高靈敏度分析應用簡報作者Michiko Yamanaka、KazuoYamanaka 和 Takayuki Itagaki安捷倫科技公司，日本Steven Wilbur安捷倫科技公司，美國Ed McCurdy安捷倫科技公司，英國材料、環境2式，能夠在快至 100 µs 的采樣速率下完成單元素采集，且無需穩定時間。該方法在單顆粒信號脈沖期間可進行多次測定，顯著降低了相鄰顆粒信號重疊的風險。該方法的另一優勢在于可使用較低的樣品稀釋比例和更短的樣品采集時間。sp-ICP-MS 分析產生的海量數據可由單納米顆粒應用模塊管理并處理 [4]。
本文利用金 (Au) 和銀 (Ag) 納米顆粒參比標樣對配備單納米顆粒應用模塊的 Agilent 7900 ICP-MS 性能進行了評估。
實驗部分標準物質和樣品前處理使用的 Au 納米顆粒標準物質為標稱粒徑為 60 nm（透射電子顯微鏡 (TEM) 測定值為 56.0 ± 0.5 nm）的 NIST 8013和標稱粒徑為 30 nm（TEM 測定值為 27.6 ± 2.1 nm）的NIST 8012。還使用了四種購自 Sigma-Aldrich 的 Ag 納米顆粒樣品，其標稱粒徑分別為 20 nm、40 nm、60 nm 和100 nm。所有標準物質和樣品均使用含 10% 乙醇的去離子水溶液稀釋到 10 ng/L - 100 ng/L 之間，并通過超聲處理 5 min 以確保樣品均勻性。使用 10% 乙醇/1% HCl 配制1 µg/L Au 離子標樣并用于測定元素響應因子。儀器Agilent 7900 ICP-MS 的使用貫穿始終。這款儀器配備標準鎳采樣錐和截取錐、標準玻璃同心霧化器、石英霧化室以及石英炬管。通過標準蠕動泵及泵管（內徑 1.02 mm）將樣品直接引入 ICP-MS 中。分析采用 TRA 模式，積分時間為每個數據點 0.1 ms (100 µs)，且測定之間無需穩定時間。研究采用 ICP-MS MassHunter 軟件新開發的單納米顆粒應用模塊進行方法設置和數據分析。方法向導指導用戶完成整個過程并自動給出或計算最關鍵的方法參數。如圖 1 所示，單顆粒的最終批處理結果以表格和圖形格式自動報告。用戶可在批量表中滾動瀏覽樣品并查看相應的圖形結果。如有需要，用戶還可使用強大的手動優化工具。Agilent7900 ICP-MS 的常規設置詳見表 1。
結果與討論納米顆粒的時間分辨分析納米顆粒的 ICP-MS 測定結果中包含較窄的時間分辨峰，其強度取決于顆粒質量。典型的峰如圖 2 所示。粒徑減半將導致質量減小 8 倍，因此信號也隨之降低 8 倍。快速 TRA模式能夠對單個納米顆粒離子羽流的形狀和持續時間進行測定。
Au 納米顆粒混合物的分析sp-ICP-MS 除對不同粒徑具有優異的分離度以外，還能夠測定不同粒徑組中的顆粒數。我們制備并測定了兩種不同比例的 60 nm 和 30 nm Au 納米顆粒混合溶液。如表 3 所示，總顆粒濃度的結果優異。如圖 4 和圖 5 所示，每種粒徑的顆粒數分布與制備顆粒數表現出良好的一致性。各組的平均粒徑與通過 TEM 獲得的粒徑值一致。這些結果表明該項技術能夠準確區分粒徑組。
