एक समग्र nanomaterial युक्त एक चैम्बर प्रणाली का उपयोग करने से Nanoparticle रिलीज का परीक्षण
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
21 वीं सदी में सबसे महत्वपूर्ण प्रौद्योगिकियों में से एक के रूप में नैनो के तेजी से विकास के साथ, उपभोक्ता nanomaterials युक्त उत्पादों की सुरक्षा के हित में भी बढ़ रही है। nanomaterials युक्त उत्पादों से nanomaterial रिहाई का मूल्यांकन इन उत्पादों की सुरक्षा का आकलन करने में एक महत्वपूर्ण कदम है, और nanomaterial रिहाई के मूल्यांकन के मानकीकरण के लिए सुसंगत और विश्वसनीय प्रौद्योगिकियों के विकास के लिए कई अंतर्राष्ट्रीय प्रयासों में हुई है। इस अध्ययन में, nanomaterials युक्त उत्पादों से nanomaterials की रिहाई के एक कक्ष प्रणाली है कि एक संक्षेपण कण काउंटर, ऑप्टिकल कण काउंटर शामिल है का उपयोग कर, और नमूना बंदरगाहों इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी विश्लेषण के लिए फिल्टर के नमूने एकत्र करने के लिए मूल्यांकन किया है। प्रस्तावित चैम्बर प्रणाली निर्धारित करने के लिए कि क्या nanomaterial रिहाई repeatable और लगातार एक स्वीकार्य सीमा के भीतर है एक abrasor और डिस्क प्रकार nanocomposite सामग्री के नमूनों का उपयोग कर परीक्षण किया है।परीक्षण के परिणाम से संकेत मिलता है कि प्रत्येक परीक्षा में कणों की कुल संख्या कई परीक्षणों के बाद औसत से 20% के भीतर है। रिहाई के रुझान समान हैं और वे बहुत अच्छे repeatability दिखा। इसलिए, प्रस्तावित चैम्बर प्रणाली को प्रभावी ढंग nanomaterials युक्त उत्पादों की nanomaterial रिहाई के परीक्षण के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है।
Introduction
Nanomaterial जोखिम ज्यादातर विनिर्माण कार्यस्थलों में श्रमिकों के संबंध में अध्ययन किया गया है, हैंडलिंग, fabricating, और पैकेजिंग nanomaterials, जबकि उपभोक्ता जोखिम बड़े पैमाने पर अध्ययन नहीं किया गया है। नैनो के अंतर्राष्ट्रीय परिषद (नायक) द्वारा बनाई पर्यावरण और स्वास्थ्य साहित्य डेटाबेस के हाल के एक विश्लेषण यह भी संकेत दिया है कि ज्यादातर nanomaterial सुरक्षा अनुसंधान, nanocomposites से रिलीज के साथ, खतरों (83%) और संभावित जोखिम (16%) पर ध्यान केंद्रित किया है का प्रतिनिधित्व उपभोक्ता जोखिम, केवल 0.8% 1 का प्रतिनिधित्व। इस प्रकार, बहुत कम nanomaterials करने के लिए उपभोक्ता जोखिम के बारे में जाना जाता है।
Nanoparticle रिलीज घर्षण सहित और nanocomposites, वाशिंग वस्त्र, या इस तरह के घूर्णन ड्रम विधि के रूप में Dustiness परीक्षण तरीकों, भंवर मिलाते हुए विधि, और अन्य प्रकार के बरतन तरीकों 2-3 की अपक्षय सिमुलेशन अध्ययन में उपभोक्ता जोखिम आकलन करने के लिए इस्तेमाल किया गया है। इसके अलावा, कई अंतरराष्ट्रीयऐसे आईएलएसआई (अंतर्राष्ट्रीय जीवन विज्ञान संस्थान) nanorelease और यूरोपीय संघ के NanoReg के रूप में प्रयास,, उपभोक्ता उत्पादों में इस्तेमाल किया nanomaterials की रिहाई को समझने के लिए प्रौद्योगिकी विकसित करने के लिए बनाया गया है। आईएलएसआई nanorelease उपभोक्ता 2011 में शुरू उत्पाद उपभोक्ता उत्पादों, जहां चरण 1 nanomaterial चयन शामिल है से nanomaterial रिहाई के लिए एक जीवन चक्र दृष्टिकोण का प्रतिनिधित्व करता है, चरण 2 मूल्यांकन के तरीकों को शामिल किया गया और चरण 3 interlaboratory अध्ययनों से लागू करता है। कई मोनोग्राफ और उपभोक्ता उत्पादों में nanomaterials की सुरक्षा पर प्रकाशनों को भी 4-6 प्रकाशित किया गया है।
इस बीच, NanoReg निर्मित nanomaterials के नियामक परीक्षण करने के लिए एक आम यूरोपीय दृष्टिकोण का प्रतिनिधित्व करता है और सिमुलेशन में उपयोग के लिए तरीकों की एक प्रोग्राम 2. आईएसओ टीसी 229 भी उपभोक्ता सुरक्षा के लिए प्रासंगिक मानकों को विकसित करने के लिए कोशिश कर रहा है उपभोक्ता उत्पादों से nanorelease और एक नया दृष्टिकोण प्रस्तुत करने के लिए प्रदान करता है उपभोक्ता सुरक्षा के लिए काम कर रहे एक आइटम प्रस्ताव। ओईसीडी WPMN (काम कर रहेएनजी nanomaterials पर पार्टी), विशेष रूप से SG8 (जोखिम मूल्यांकन और जोखिम शमन पर स्टीयरिंग समूह), हाल ही भविष्य का काम है, विशेष रूप से उपभोक्ता और पर्यावरण जोखिम मूल्यांकन की दिशा पर एक सर्वेक्षण किया। इसलिए, इन अंतरराष्ट्रीय गतिविधियों के प्रकाश में, व्यापार, उद्योग और ऊर्जा मंत्रालयों कोरियाई 2013 में एक स्तरीय परियोजना "सुरक्षा मूल्यांकन और nanomaterials और nanoproducts के मानकीकरण के लिए प्रौद्योगिकियों के विकास" पर ध्यान केंद्रित का शुभारंभ किया। इसके अलावा, कई उपभोक्ता सुरक्षा-प्रासंगिक अध्ययन के मानकीकरण के लिए उपभोक्ता उत्पादों से nanomaterial रिलीज भी प्रकाशित किया गया है 7-8।
एक घर्षण परीक्षण अनुकरण दृष्टिकोण आईएलएसआई nanorelease और विभिन्न वाणिज्यिक मिश्रित उत्पादों से नैनोकणों के संभावित उत्सर्जन के स्तर को निर्धारित करने के लिए NanoReg 2-3 में शामिल में से एक है। बड़े पैमाने पर वजन घटाने से पहले और बाद Abras नमूना वजन में अंतर के आधार पर deduced हैआयन एक abrasor का उपयोग कर। nanocomposite नमूना एक स्थिर गति से abraded है, एक नमूना एयरोसोल बेकार है, और कणों तो इस तरह के एक संक्षेपण कण काउंटर (सीपीसी) या ऑप्टिकल कण काउंटर (ओपीसी) के रूप में कण गिनती उपकरणों का उपयोग करते हुए विश्लेषण कर रहे हैं, और एक मंदिर पर एकत्र (संचरण इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी) ग्रिड या आगे दृश्य विश्लेषण के लिए झिल्ली। हालांकि, nanocomposite सामग्री के लिए एक घर्षण परीक्षण के संचालन के लिए एक सुसंगत nanoparticle जारी है, जो मुश्किल है कारण कण को घर्षण का एक परिणाम के रूप में और चार्ज करने की आवश्यकता कण नमूने उत्सर्जन बिंदु 2-3, 9-11 के पास आयोजित किया जाता है जब।
तदनुसार, इस पत्र nanocomposite सामग्री के घर्षण के मामले में nanomaterial रिहाई के मूल्यांकन के लिए एक नई विधि के रूप में एक कक्ष प्रणाली प्रस्तुत करता है। जब अन्य घर्षण और सिमुलेशन परीक्षण के साथ तुलना में, प्रस्तावित चैम्बर प्रणाली घर्षण के मामले में लगातार nanoparticle रिहाई डेटा प्रदान करता है। इसके अलावा, इस नए परीक्षण विधिघर के अंदर हवा की गुणवत्ता और कुल कण संख्या की गणना के तरीके के रूप में अर्द्ध आचरण उद्योग के क्षेत्र में व्यापक रूप से इस्तेमाल किया गया है 12, 13। इसलिए, यह अनुमान है कि प्रस्तावित विधि उपभोक्ता युक्त उत्पादों से परीक्षण nanoparticle रिहाई के लिए एक मानकीकृत विधि के रूप में विकसित किया जा सकता है nanomaterials।
Protocol
Representative Results
Discussion
सबसे महत्वपूर्ण कदम जब nanocomposite सामग्री से nanorelease परीक्षण एक घर्षण परीक्षण का उपयोग का आयोजन किया गया: 1) घर्षण से उत्पन्न electrostatic प्रभारी को हटाने और कक्ष की दीवारों पर कणों के बयान कम करने के लिए एक कक्ष में एक ne…
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).
