Essai de nanoparticules de sortie à partir d'un composite contenant des nanomatériaux L'utilisation d'un système de chambre
Summary
Nanoparticle release is tested using a chamber system that includes a condensation particle counter, an optical particle counter and sampling ports to collect filter samples for microscopy analysis. The proposed chamber system can be effectively used for nanomaterial release testing with a repeatable and consistent data range.
Abstract
Avec le développement rapide de la nanotechnologie comme l' une des technologies les plus importantes du 21e siècle, l' intérêt pour la sécurité des produits de consommation contenant des nanomatériaux est également en augmentation. L'évaluation de la libération de nanomatériau à partir de produits contenant des nanomatériaux est une étape cruciale dans l'évaluation de l'innocuité de ces produits, et a donné lieu à plusieurs efforts internationaux pour développer des technologies fiables et cohérentes pour standardiser l'évaluation du nanomatériau communiqué. Dans cette étude, la libération des nanomatériaux à partir de produits contenant des nanomatériaux est évaluée en utilisant un système à chambre qui comprend un compteur de particules de condensation, ce compteur optique de particules, et l'échantillonnage des ports pour prélever des échantillons de filtre pour analyse par microscopie électronique. Le système de chambre proposée est testée en utilisant un abrasor et type de disque échantillons de matériau nanocomposite pour déterminer si la libération de nanomatériau est reproductible et constante dans une plage acceptable.Les résultats du test indiquent que le nombre total de particules dans chaque test est de moins de 20% par rapport à la moyenne, après plusieurs essais. Les tendances de libération sont similaires et ils montrent une très bonne répétabilité. Par conséquent, le système de chambre proposé peut être utilisé efficacement pour les tests nanomatériau de libération de produits contenant des nanomatériaux.
Introduction
l'exposition de nanomatériau a surtout été étudié en relation avec les travailleurs dans les lieux de travail de fabrication, la manipulation, la fabrication, l'emballage et les nanomatériaux, tandis que l'exposition des consommateurs n'a pas été étudié en profondeur. Une analyse récente de la base de données de l'environnement et de la littérature de santé créé par le Conseil international de nanotechnologie (ICON) a également indiqué que la plupart des recherches sur la sécurité des nanomatériaux a mis l'accent sur les risques (83%) et l'exposition potentielle (16%), avec la sortie de nanocomposites, représentant l' exposition des consommateurs, ce qui représente seulement 0,8% 1. Ainsi, on sait très peu au sujet de l'exposition des consommateurs aux nanomatériaux.
Nanoparticules de presse a été utilisée pour estimer l' exposition des consommateurs dans les études de simulation, y compris l'abrasion et aux intempéries de nanocomposites, le lavage des textiles, ou dustiness tester des méthodes, telles que la méthode de tambour rotatif, vortex secouant la méthode, et d' autres méthodes secoueurs 2-3. De plus, plusieurs organisations internationalestentatives, comme le nanorelease ILSI (International Life Science Institute) et l'UE NanoReg, ont été faits pour développer la technologie pour comprendre la libération des nanomatériaux utilisés dans les produits de consommation. Le produit ILSI nanorelease des consommateurs lancée en 2011 représente une approche de cycle de vie à nanomatériau libération de produits de consommation, où la phase 1 implique la sélection de nanomatériau, la phase 2 couvre les méthodes d'évaluation, et la phase 3 met en œuvre des études interlaboratoires. Plusieurs monographies et publications sur la sécurité des nanomatériaux dans les produits de consommation ont également été publiés 4-6.
Pendant ce temps, NanoReg représente une approche européenne commune à l'essai réglementaire des nanomatériaux manufacturés et fournit un programme de méthodes pour l'utilisation de la simulation approches nanorelease des produits de consommation 2. ISO TC 229 essaie aussi d'élaborer des normes relatives à la sécurité des consommateurs et de soumettre une nouvelle travail proposition de poste pour la sécurité des consommateurs. Le GTNM OCDE (working partie sur les nanomatériaux), en particulier SG8 (groupe de pilotage sur l'évaluation de l'exposition et de l'atténuation de l'exposition), a récemment mené une enquête sur l'orientation des travaux futurs, en particulier la consommation et de l'évaluation de l'exposition environnementale. Par conséquent, à la lumière de ces activités internationales, les ministères coréens du commerce, de l'industrie et de l'énergie a lancé un projet à plusieurs niveaux en 2013 a porté sur le "développement de technologies pour l'évaluation de la sécurité et de la normalisation des nanomatériaux et des nanoproduits». De plus, plusieurs études relevant de la sécurité des consommateurs pour normaliser nanomatériau libération des produits de consommation ont également été publiés 7-8.
Un test d'abrasion est une des méthodes de simulation inclus dans le nanorelease ILSI et NanoReg 2-3 pour la détermination du niveau d'émission potentielle des nanoparticules de différents produits composites commerciaux. La perte de poids est déduit de masse basée sur la différence entre le poids de l'échantillon avant et après abrasion en utilisant un abrasor. L'échantillon nanocomposite est abrasée à une vitesse constante, un échantillonneur aspire l'aérosol et les particules sont ensuite analysées à l'aide des dispositifs de comptage de particules, par exemple un compteur de particules à condensation (CPC) ou un compteur de particules optique (OPC) et recueilli sur un MET (microscopie électronique à transmission), la grille ou de la membrane pour une autre analyse visuelle. Cependant, la réalisation d' un test d'abrasion pour les matériaux nanocomposites nécessite une version de nanoparticule constante, ce qui est difficile à cause de particules de charge à la suite de l' abrasion et lorsque le prélèvement des particules est réalisée à proximité du point d'émission 2-3, 9-11.
En conséquence, cet article présente un système de chambre comme une nouvelle méthode d'évaluation de nanomatériau libération dans le cas d'abrasion des matériaux nanocomposites. En comparaison avec d'autres tests d'abrasion et de simulation, le système de chambre proposé fournit des données nanoparticules à libération homogènes dans le cas d'abrasion. De plus, cette nouvelle méthode d'essaia été largement utilisée dans le domaine de la qualité de l' air intérieur et de l' industrie semi-conduite comme nombre total de particules méthode de comptage 12, 13. Par conséquent, il est prévu que la méthode proposée peut être développée en une méthode normalisée pour les essais nanoparticule libération de produits de consommation contenant nanomatériaux.
Protocol
Representative Results
Discussion
Les étapes les plus critiques lors de la conduite de l'essai de nanorelease à partir de matériaux nanocomposites en utilisant un test d'abrasion ont été: 1) en utilisant un système de chambre en acier inoxydable avec un neutraliseur pour éliminer la charge électrostatique générée par l'abrasion et à réduire le dépôt de particules sur les parois de la chambre; 2) fournir de l'air supplémentaire pour fournir une meilleure suspension de particules; et 3) l'échantillonnage des particules…
Offenlegungen
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
This research was supported by the “Development of technologies for safety evaluation and standardization of nanomaterials and nanoproducts” (10059135)” through the Korea Evaluation Institute of Industrial Technology by the Korean Ministry of Trade, Industry & Energy.
Materials
| Foamex | Taeyoung, R. of Korea | ||
| MWCNT (multiwalled carbon nanotube) composite | Hanwha, Incheon, R. of Korea | 2% MWCNTs in low density polyethylene | |
| Abrasion Paper | Derfos, R. of Korea | #100 | 100 grit sand paper |
| Condensation Particle Counter (CPC) | TSI Inc, Shoreview, MN | UCPC 3775 | |
| Optical Paritcle Counter (OPC) | Grimm, Ainring, Germany | 1.109 | |
| Mini Particle Sampler | Ecomesure, Saclay, France | ||
| Quantifoil Holey Carbon Film | TED PELLA Inc. USA | 1.2/1.3 | |
| Filter Holder | custom made | ||
| Polycarbonate Filter | Millipore, USA | CAT No. GTTP02500 | |
| Soft X-ray Ionizer (Neutralizer) | SUNJE, R. of Korea | SXN-05U | |
| Field Emission-Scanning Electron Microscope (FE-SEM) | Hitachi | S-4300 |
Referenzen
- Froggett, S. J., Clancy, S. F., Boverhof, D. R., Canady, R. A. A review and perspectives of existing research on the release of nanomaterials from solid nanocomposites. Part Fibre Toxicol. 11, (2014).
- Kingston, C., Zepp, R., Andrady, A., Boverhof, D., Fehir, R., Hawkins, D. Release characteristics of selected carbon nanotube polymer composites. Carbon. 68, 33-57 (2014).
- Kaiser, D., Stefaniak, A., Scott, K., Nguyen, T., Schutz, J. . Methods for the Measurement of Release of MWCNTs from MWCNT-Polymer Composites, NIST. , (2014).
- Nowack, B., David, R. M., Fissan, H., Morris, H., Shatkin, J. A., Stintz, M. Potential release scenarios for carbon nanotubes used in composites. Environ. Int. 59, 1-11 (2013).
- Kim, E., Lee, J. H., Kim, J. K., Lee, G. H., Ahn, K., Park, J. D. Case Study on Risk Evaluation of Silver Nanoparticle Exposure from Antibacterial Sprays Containing Silver Nanoparticles. J of Nanomaterial. , 346586 (2015).
- Kim, E., Lee, J. H., Kim, J. K., Lee, G. H., Ahn, K., Park, J. D. Case study on risk evaluation of printed electronics using nanosilver ink. Nano Convergence. , (2016).
- Vorbau, M., Hillemann, L., Stintz, M. Method for the characterization of the abrasion induced nanoparticle release into air from surface coatings. J. Aerosol Sci. 40, 209-217 (2009).
- Golanski, L., Gaborieau, A., Guiot, A., Uzu, G., Chatenet, J., Tardif, F. Characterization of abrasion-induced nanoparticle release from paints into liquids and air. J. Phys. Conf. Ser. 304, 012062 (2011).
- Wohlleben, W., Brill, S., Meier, M. W., Mertler, M., Cox, G., Hirth, S. On the lifecycle of nanocomposites: Comparing released fragments and their in-vivo hazards from three release mechanisms and four nanocomposites. Small. 7, 2384-2395 (2011).
- . . ISO 7784-1, Paints and varnishes — Determination of resistance to abrasion — Part 1: Rotating abrasive-paper-covered wheel method. , (1997).
- . . ISO 5470-1, Rubber- or plastics-coated fabrics — Determination of abrasion resistance — Part 1: Taber abrader. , (1999).
- Schlagenhauf, L., Chu, B. T. T., Buha, J., Nüsch, F., Wang, J. Release of carbon nanotubes from an epoxy-based nanocomposites during an abrasion process. Enviorn. Sci. Tech. 46, 7366-7372 (2012).
- Bello, D., Wardle, B. L., Yamamoto, N., deVilloria, R. G., Garcia, E. J., Hart, A. J. Exposure to nanoscale particles and fibers during machining of hybrid advanced composites containing carbon nanotubes. J. Nanopart. Res. 11, 231-249 (2009).
- Cena, L. G., Peters, T. M. Characterization and control of airborne particles emitted during production of epoxy/carbon nanotube nanocomposites. J. Occup. Environ. Hyg. 8, 86-92 (2011).
