اختبار الجسيمات النانوية بيان من المجمع يحتوي على المواد متناهية الصغر باستخدام نظام الغرفة
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
مع التطور السريع لتكنولوجيا النانو باعتبارها واحدة من أهم التقنيات في القرن الحادي و21، مصلحة في سلامة المنتجات الاستهلاكية التي تحتوي على المواد متناهية الصغر في تزايد أيضا. تقييم الافراج عن المواد متناهية الصغر من المنتجات التي تحتوي على المواد النانوية هو خطوة حاسمة في تقييم سلامة هذه المنتجات، وأدى في العديد من الجهود الدولية المبذولة لتطوير تقنيات متسقة وموثوق بها لتوحيد تقييم الافراج عن المواد متناهية الصغر. في هذه الدراسة، يتم تقييم الإفراج عن المواد النانوية من المنتجات التي تحتوي على المواد النانوية باستخدام نظام الغرفة التي تضم الجسيمات المضادة التكثيف، والبصرية الجسيمات المضادة، وأخذ عينات من الموانئ لجمع عينات من مرشح للتحليل المجهر الإلكتروني. يتم اختبار نظام غرفة المقترحة باستخدام سحاجة وقرص من نوع عينات المواد بمركب متناهي في الصغر لتحديد ما إذا كان الإفراج عن المواد متناهية الصغر غير قابلة للتكرار وثابت داخل نطاق مقبول.وتشير نتائج الاختبار أن العدد الكلي للجسيمات في كل اختبار هو ضمن 20٪ من المعدل بعد عدة محاكمات. الاتجاهات الإفراج متشابهة وأنها تظهر التكرار جيدة جدا. ولذلك، فإن نظام الدائرة المقترحة يمكن استخدامها بشكل فعال لإطلاق المواد متناهية الصغر اختبار المنتجات التي تحتوي على المواد متناهية الصغر.
Introduction
ومعظمهم قد درس التعرض المواد متناهية الصغر فيما يتعلق العمال في أماكن العمل التصنيع، والمناولة، وافتعال، والتعبئة والتغليف المواد النانوية، في حين لم يدرس تعرض للمستهلك على نطاق واسع. وأشار تحليل حديث لقاعدة البيانات البيئية والأدب الصحية التي تم إنشاؤها من قبل المجلس الدولي لتقنية النانو (ICON) كما أن معظم الأبحاث سلامة المواد متناهية الصغر وتركز على المخاطر (83٪) والتعرض المحتمل (16٪)، مع الإفراج عن nanocomposites، وهو ما يمثل تعرض للمستهلك، فقط يمثلون 0.8٪ 1. وبالتالي، لا يعرف إلا القليل جدا عن تعرض المستهلك للمواد النانوية.
وقد استخدم إطلاق جسيمات متناهية الصغر لتقدير تعرض للمستهلك في دراسات المحاكاة، بما في ذلك التآكل والتعرية من nanocomposites، غسل المنسوجات، أو حركة الغبار اختبار طرق، مثل طريقة طبل الدورية، دوامة اهتزاز طريقة، وأساليب شاكر أخرى 2-3. بالإضافة إلى ذلك، العديد الدوليةمحاولات، مثل nanorelease ILSI (المعهد الدولي للعلوم الحياة) وNanoReg الاتحاد الأوروبي، التي بذلت لتطوير التكنولوجيا لفهم الإفراج عن المواد النانوية المستخدمة في المنتجات الاستهلاكية. وILSI المنتج nanorelease المستهلك أطلقت في عام 2011 يمثل نهج دورة الحياة إلى إطلاق المواد متناهية الصغر من المنتجات الاستهلاكية، حيث المرحلة 1 ينطوي على اختيار المواد متناهية الصغر، وتغطي المرحلة 2 أساليب التقييم، والمرحلة 3 ينفذ الدراسات بين المختبرات. كما تم نشر العديد من الدراسات والمنشورات على سلامة المواد النانوية في المنتجات الاستهلاكية 4-6.
وفي الوقت نفسه، NanoReg يمثل نهج أوروبي مشترك لاختبار التنظيمي للمواد النانوية المصنعة ويوفر برنامج الطرق لاستخدامها في محاكاة النهج إلى nanorelease من المنتجات الاستهلاكية 2. ISO TC 229 كما تحاول تطوير المعايير ذات الصلة لسلامة المستهلك وتقديم الجديد اقتراح بند العمل من أجل سلامة المستهلك. منظمة التعاون والتنمية WPMN (workiنانوغرام الطرف عن المواد متناهية الصغر)، وخاصة SG8 (الفريق التوجيهي على تقييم التعرض وتخفيف التعرض)، أجريت مؤخرا دراسة على اتجاه العمل في المستقبل، خصوصا الاستهلاكية وتقييم التعرض البيئي. لذلك، في ضوء هذه الأنشطة الدولية، أطلقت وزارتي الكورية للتجارة والصناعة والطاقة وركز مشروع المستويات في عام 2013 على "تطوير تكنولوجيات لتقييم سلامة وتوحيد المواد النانوية وnanoproducts". بالاضافة الى ذلك، إطلاق المواد متناهية الصغر من المنتجات الاستهلاكية كما تم نشر العديد من الدراسات 7-8 السلامة ذات الصلة المستهلك لتوحيد.
اختبار الكشط هو واحد من النهج محاكاة المدرجة في nanorelease ILSI وNanoReg 2-3 لتحديد مستوى الانبعاثات المحتملة للجزيئات النانوية من مختلف المنتجات المركبة التجارية. يستخلص يستند فقدان الوزن الجماعية على الفرق في الوزن العينة قبل وبعد العبراتأيون باستخدام سحاجة. ومتآكل العينة بمركب متناهي في الصغر بسرعة ثابتة، أخذ العينات تمتص حتى الهباء الجوي، وبعد ذلك يتم تحليل الجزيئات باستخدام أجهزة العد الجسيمات، مثل التكثيف الجسيمات المضادة (CPC) أو البصرية الجسيمات المضادة (OPC)، والتي تم جمعها على TEM (نقل الإلكترون المجهري) شبكة أو غشاء لمزيد من التحليل البصري. ومع ذلك، إجراء اختبار التآكل للمواد بمركب متناهي في الصغر يتطلب إطلاق جسيمات متناهية الصغر ثابت، وهو أمر صعب بسبب الجسيمات الشحن نتيجة للتآكل وعند إجراء أخذ العينات الجسيمات بالقرب من نقطة الانبعاثات 2-3، 9-11.
وفقا لذلك، تقدم هذه الورقة نظام غرفة كأسلوب جديد لتقييم الافراج عن المواد متناهية الصغر في حالة تآكل المواد بمركب متناهي في الصغر. بالمقارنة مع غيرها من التآكل، ومحاكاة التجارب، يوفر نظام غرفة المقترحة عن بيانات جسيمات متناهية الصغر متسقة في حالة من التآكل. وعلاوة على ذلك، وهذه الطريقة اختبار جديدوقد استخدم على نطاق واسع في مجال جودة الهواء في الأماكن المغلقة وصناعة أشباه السلوك كما هو مجموع عدد الجسيمات طريقة العد 12 و 13. ولذلك، فمن المتوقع أن الطريقة المقترحة يمكن تطويرها إلى أسلوب موحد لإطلاق اختبار جسيمات متناهية الصغر من المنتجات الاستهلاكية التي تحتوي على المواد النانوية.
Protocol
Representative Results
Discussion
كانت الخطوات الأكثر أهمية عند إجراء اختبار nanorelease من المواد بمركب متناهي في الصغر باستخدام اختبار الكشط: 1) باستخدام نظام غرفة مصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ مع التعادل لإزالة الشحنات الكهربية التي تولدها الاحتكاك وتقليل ترسب الجسيمات على جدران الغرفة. 2) تزويد الهو…
Divulgaciones
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 |
Referencias
- 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).
