UV-Vis Spectroscopic Characterization of Nanomaterials in Aqueous Media

Ana  C. Quevedo; Emily Guggenheim; Sophie  M. Briffa; Jessica Adams; Stephen Lofts; Minjeong Kwak; Tae  Geol Lee; Colin Johnston; Stephan Wagner; Timothy  R. Holbrook; Yves  U. Hachenberger; Jutta Tentschert; Nicholas Davidson; Eugenia Valsami-Jones

doi:10.3791/61764

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Engineering

Caractérisation spectroscopique UV-Vis de nanomatériaux en milieu aqueux

Published: October 25, 2021

doi:

10.3791/61764

Summary

Cette étude présente les résultats de l’analyse comparative pour une comparaison interlaboratoire (ILC) conçue pour tester la procédure d’exploitation standard (SOP) développée pour les dispersions colloïdales d’or (Au) caractérisées par spectroscopie ultraviolet-visible (UV-Vis), parmi six partenaires du projet H2020 ACEnano pour la préparation des échantillons, la mesure et l’analyse des résultats.

Abstract

La caractérisation physico-chimique des nanomatériaux (NM) est souvent un défi analytique, en raison de leur petite taille (au moins une dimension à l’échelle nanométrique, c’est-à-dire 1 à 100 nm), de leur nature dynamique et de leurs propriétés diverses. Dans le même temps, une caractérisation fiable et reproductible est primordiale pour assurer la sécurité et la qualité dans la fabrication des produits à roulements NM. Il existe plusieurs méthodes disponibles pour surveiller et obtenir une mesure fiable des propriétés liées à l’échelle nanométrique, dont un exemple est la spectroscopie ultraviolet-visible (UV-Vis). Il s’agit d’une technique bien établie, simple et peu coûteuse qui fournit une évaluation de dépistage en temps réel non invasive et rapide de la taille, de la concentration et de l’état d’agrégation des NM. De telles caractéristiques font de l’UV-Vis une méthodologie idéale pour évaluer les schémas d’essais d’aptitude (PTS) d’une procédure opérationnelle normalisée (SOP) validée destinée à évaluer les performances et la reproductibilité d’une méthode de caractérisation. Dans cet article, les PTS de six laboratoires partenaires du projet H2020 ACEnano ont été évalués par une comparaison interlaboratoire (ILC). Des suspensions colloïdales d’or (Au) standard de différentes tailles (allant de 5 à 100 nm) ont été caractérisées par UV-Vis dans les différentes institutions afin de développer un protocole implémentable et robuste pour la caractérisation de la taille NM.

Introduction

Les nanomatériaux (NM) sont devenus populaires en raison de leurs propriétés uniques à l’échelle nanométrique (1 à 100 nm), qui diffèrent des propriétés de leurs homologues en vrac, soit en raison d’effets liés à la taille ou quantiques (par exemple, augmentation de la surface spécifique en volume) ainsi que de propriétés de réactivité, optiques, thermiques, électriques et ^{magnétiques1,2} . Les applications potentielles des NM dans la société sont diverses et largement liées à des domaines tels que les soins de santé, l’industrie alimentaire, les cosmétiques, les peintures, les revêtements et l’électronique3,4,5. Les nanoparticules d’or (AuNP) sont largement appliquées en nanotechnologie (par exemple, dans les soins de santé, les cosmétiques et les applications électroniques), principalement en raison de leur fabrication simple, de leurs caractéristiques optiques dépendantes de la taille, de leur potentiel de fonctionnalisation de surface et de leurs propriétés physico-chimiques, qui peuvent convenir à de nombreuses applications ^clés6,7.

La qualité et la reproductibilité dans la synthèse et la caractérisation des NM sont extrêmement importantes pour l’assurance qualité, mais aussi pour la fabrication sûre de produits à base de nano, en particulier en raison de la réactivité des NM, notamment dans des environnements complexes, où les propriétés NM, telles que la distribution de taille et la morphologie, peuvent subir des changements rapides.⁸^,⁹. De nombreuses méthodes sont disponibles pour surveiller les propriétés liées à l’échelle nanométrique. Par exemple, la microscopie électronique à balayage/transmission (MEB/TEM) est une technique utilisée pour obtenir des informations optiques et de composition à haute résolution (jusqu’à un nanomètre inférieur) des NM; la microscopie à force atomique (AFM) fournit une résolution à l’échelle nanométrique dans la dimension verticale (axe z); et la diffraction des rayons X (XRD) fournit des informations sur la structure atomique des NM; toutes ces méthodes ne peuvent être utilisées que sur des échantillons secs (poudres)¹⁰^,¹¹. Les techniques adaptées à la caractérisation des NM dans les milieux liquides comprennent le fractionnement en flux de champ (FFF), qui permet la séparation de grosses molécules, d’agrégats et de particules en fonction de leur taille; diffusion dynamique de la lumière (DLS); et l’analyse de suivi des nanoparticules (NTA) – deux méthodes largement utilisées pour déterminer le profil de distribution de la taille des particules à l’aide du mouvement brownien – et la spectrophotométrie ultraviolette visible (UV-Vis), qui permet d’évaluer les caractéristiques NM telles que la taille, l’état d’agrégation et l’indice de réfraction par une simple mesure d’absorption¹¹^,¹²^,¹³. Bien que toutes ces techniques permettent la caractérisation des NM, leur performance dépend de la configuration de l’instrument, des différences liées à l’instrument, de la méthodologie complexe de préparation des échantillons et du niveau d’expertise de l’utilisateur. De plus, la plupart des techniques ne permettent pas de surveiller en temps réel la taille des NM, l’intégrité de l’échantillon ou la différenciation entre les particules dispersées ou agrégées.⁶. La spectroscopie UV-Vis est une technique largement utilisée qui fournit une évaluation non invasive et rapide en temps réel de la taille, de la concentration et de l’état d’agrégation des NM. De plus, il s’agit d’un processus simple et peu coûteux avec une préparation minimale des échantillons, ce qui fait de cette technique un outil essentiel largement utilisé dans de nombreux laboratoires dans de nombreuses disciplines et marchés.⁶^,¹²^,¹⁴. UV-Vis fonctionne en mesurant la transmittance du rayonnement électromagnétique d’une longueur d’onde comprise entre 180 et 1100 nm à travers un échantillon liquide. Les gammes spectrales UV et VIS couvrent la gamme de longueurs d’onde pour l’ultraviolet (170 nm à 380 nm), le visible (380 nm à 780 nm) et le proche infrarouge (780 nm à 3300 nm).⁴^,¹⁴. La longueur d’onde de la lumière traversant la cellule de l’échantillon est mesurée; l’intensité de la lumière entrant dans l’échantillon est appelée I₀, et l’intensité de la lumière émergeant de l’autre côté est désignée comme I₁¹⁴. La loi de Beer-Lambert reflète la relation entre A (absorbance) en fonction de la concentration de l’échantillon C, du coefficient d’extinction de l’échantillon ε et des deux intensités.¹⁴. Les mesures d’absorption peuvent être recueillies à une seule longueur d’onde ou sur une gamme spectrale étendue; la transmittance lumineuse mesurée est transformée en mesure d’absorbance en suivant l’équation de la loi de Beer-Lambert. L’équation standard pour l’absorbance est A = ɛlc, où (A) est la quantité de lumière absorbée par l’échantillon pour une longueur d’onde donnée (ɛ) est le coefficient d’atténuation molaire (absorbance/(g/dm)³) l) est la distance parcourue par la lumière à travers la solution (cm) et c) est la concentration par unité de volume (g/dm³). L’absorbance est calculée comme le rapport entre l’intensité d’un échantillon de référence (I₀) et l’échantillon inconnu (I), tel que décrit dans l’équation suivante¹⁴:

La simplicité de l’UV-Vis en fait une technique idéale pour comparer les PTS d’un protocole de mesure établi6,12,15. L’objectif d’un ILC ou d’un PTS est de vérifier la performance et la reproductibilité d’une méthode à l’aide d’une ^SOP15. Ceci, à son tour, fournit une approche standardisée pour la caractérisation rapide des suspensions de nanoparticules pour d’autres utilisateurs.

Pour évaluer la compétence, la cohérence et la fiabilité de la méthode présentée ici, six laboratoires ont participé à une ILC en tant que membres du projet Horizon 2020 ACEnano (https://cordis.europa.eu/project/id/720952). L’ILC impliquait la caractérisation UV-Vis de dispersions colloïdales Au standard de différentes tailles de particules (5–100 nm). Une POS a été fournie à tous les laboratoires concernés pour assurer la préparation identique des suspensions auNP, l’évaluation et la communication des résultats afin de contribuer à l’élaboration d’une approche à plusieurs niveaux implémentable et robuste dans la caractérisation physico-chimique des NM, l’interprétation des données et l’amélioration des protocoles de meilleures pratiques pour les besoins industriels et ^{réglementaires8}.

Protocol

1. Livraison des échantillons AuNP : Préparer des aliquotes de 5 mL de dispersions colloïdales Au de tailles de 5, 20, 40, 60 et 100 nm, y compris un échantillon de 50 μg/mL de « taille inconnue » (voir le Tableau des matériaux pour plus de détails sur les nanomatériaux utilisés). Envoyez les échantillons dans des contenants de polystyrène de 7 mL avec des packs de gel à chaque laboratoire participant pour maintenir une température appropriée pendant l’expédition. Conservez immédiatement les échantillons à 4 °C.REMARQUE: L’échantillon de « taille inconnue » doit présenter une taille de 80 nm; ces informations doivent être connues du partenaire qui distribue le matériel, mais ne doivent pas être divulguées aux autres partenaires. 2. Étalonnage du spectrophotomètre: Allumez le spectromètre UV-Vis pendant au moins 20 minutes pour permettre à la lampe de chauffer.REMARQUE: Reportez-vous à la table des matériaux pour le modèle et la marque du spectrophotomètre utilisé. Dans le logiciel, sélectionnez l’option Balayage du spectre dans la fenêtre de mode, qui affiche les modes de fonctionnement. Ajustez les paramètres dans instrument | Paramètres et paramètres dans le logiciel avant de procéder aux mesures: Mode de mesure | Balayage du spectre, mode de données | ABS, longueur d’onde de début de 680 nm, longueur d’onde de fin de 380 nm, vitesse de balayage de 400 nm/min, intervalle d’échantillonnage de 0,5, largeur de fente de 1,5 et longueur de chemin de 10. Une fois les paramètres définis, remplir deux cuvettes (3 mL; polystyrène) avec 1 mL d’eau ultrapure (UPW) (18,2 M·Ω·cm). Placez les cuvettes dans le porte-cellule de référence (arrière) et le porte-cellule d’échantillon (avant) pour couvrir le trajet de la lumière (voir tableau des matériaux pour la marque et le modèle spécifiques des cuvettes utilisées).REMARQUE: Assurez-vous que les cuvettes sont positionnées et alignées correctement pour annuler l’effet de bruit et d’autres effets environnementaux qui ne sont pas liés à l’échantillon. Fermez le couvercle de l’instrument UV-Vis et poursuivez l’étalonnage à blanc en sélectionnant Vide dans la barre de commandes. La correction de base est effectuée en exécutant une référence avec les deux cuvettes remplies de 1 mL d’UPW placées dans les porte-échantillons. Pour les protocoles alternatifs utilisés par d’autres partenaires, veuillez consulter informations supplémentaires (SI). 3. Préparation des échantillons Prendre un sous-échantillon de 500 μL pour chaque AuNP de 5, 20, 40, 60, 100 nm et la taille inconnue, et préparer une dilution avec 500 μL d’UPW. Placer les suspensions diluées dans des cuvettes de 1 mL; le taux de dilution totale doit être de 1:1 et la concentration finale de 25 μg/mL.REMARQUE: L’échantillon dilué doit être préparé immédiatement avant la mesure UV-Vis. 4. Mesure des dispersions de nanoparticules Une fois que l’étalonnage à blanc a été effectué et qu’un échantillon frais a été préparé, remplacer l’une des cuvettes à blanc dans le porte-cellule de l’échantillon (avant) par l’échantillon de dispersion AuNP; l’autre cuvette de référence remplie de 1 mL d’UPW doit être laissée intacte.REMARQUE: Utilisez une nouvelle cuvette jetable pour différents échantillons afin d’éviter la contamination croisée entre les échantillons. Lorsque vous utilisez des cuvettes de quartz, rincez la cuvette d’échantillon avec UPW entre les échantillons. Sélectionnez l’option Mesurer/Démarrer dans la barre de commandes pour exécuter les analyses de spectre pour chaque dispersion AuNP diluée. Trois cycles de balayage du spectre doivent être obtenus pour chaque échantillon AuNP, y compris l’échantillon de taille inconnue.REMARQUE : Assurez-vous que la cuvette vierge reste dans le support de cellule de référence lors de l’exécution d’une mesure. 5. Rapport des résultats Extrayez les données expérimentales brutes pour chaque mesure dans un fichier compatible avec une feuille de calcul en sélectionnant le menu Fichier et en cliquant sur Exporter le fichier de rapport (*.csv). Notez la longueur d’onde d’absorption maximale (Absmax) et lambda (λmax) pour chacune des lectures UV-Vis et enregistrez-les dans le modèle fourni.REMARQUE : Le modèle prédéfini a été fourni aux partenaires ACEnano pour calculer automatiquement les écarts-types moyens des longueurs d’onde en définissant la formule de calcul appropriée dans le classeur. Pour plus de détails et pour accéder au modèle, voir Informations supplémentaires (SI). Dans le classeur, tracez une courbe d’étalonnage avec la moyenne du λmax (axe des y) par rapport à la taille connue des nanoparticules (nm) (5, 20, 40, 60 et 100 nm). Par exemple, dans la feuille de calcul, créez la courbe d’étalonnage en sélectionnant dans la barre de commandes Données | Insérer un | graphique | de nuages de points Ajouter des | Trendline Courbe polynomiale (puissance 2).. Inclure l’équation polynomiale de la courbe d’étalonnage : sélectionnez options Courbe de tendance | Afficher l’équation sur le graphique à partir de la barre de commandes (Figure 1). Enfin, pour calculer la taille inconnue de l’échantillon AuNP, isolez l’équation polynomiale de la courbe d’étalonnage pour l’adapter à la valeur moyenne du λmax inconnu, en utilisant une dérivation de la formule quadratique (Figure 1). La taille calculée peut être incluse dans le modèle pour compléter un résumé complet des données pour la cohérence, l’interprétation plus rapide et l’évaluation des résultats (voir SI). Figure 1 : Courbe d’étalonnage pour calculer la taille de l’échantillon inconnu. Le diagramme représente les longueurs d’onde (λmax) et la taille des AuNP utilisés pour tracer l’étalonnage. Le graphique ne montre qu’une seule courbe d’étalonnage d’un partenaire. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

Representative Results

UV-Vis est l’une des techniques les plus populaires pour la caractérisation des nanoparticules car il permet à l’utilisateur d’obtenir une analyse précise des propriétés des NM tels que Absmax et λmax6,12. Les résultats de la présente étude représentent la caractérisation UV-Vis des dispersions d’AuNP par le biais d’une ILC entre six laboratoires participants. Figure 2 : Résultats lambda et absorbance. Les chiffres montrent les graphiques des résultats rapportés par chaque laboratoire pour différentes tailles d’AuNP. A) Résultats Lambda max. B) Résultats d’absorbance maximale. Le laboratoire 5 n’a pas été en mesure de communiquer des données pour 100 nm en raison de la contamination de l’échantillon. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure. Les résultats pour les longueurs d’onde λmax ont montré une répétabilité étroite entre les partenaires (Figure 2A). C’était également le cas pour la plage calculée, qui a été utilisée pour évaluer la différence entre les valeurs, et qui a montré de petites différences allant de 1,00 à 2,40 (λmax) pour la plupart des tailles AuNP (tableau 1). La moyenne globale de λmax , calculée à l’aide de la moyenne enregistrée pour chaque laboratoire pour chaque taille d’AuNP, affichait également de faibles écarts-types pour la plupart des tailles. La taille de 100 nm était la seule exception, car elle présentait une plage de variation élevée (4,66 λmax) entre les partenaires, ce qui entraînait un écart-type plus important (572 ± 2,00 nm) par rapport aux autres tailles AuNP (tableau 1). Il est important de mentionner que le laboratoire 5 n’a pas été en mesure d’effectuer des mesures pour les particules de taille 100 nm, en raison de problèmes de contamination qui auraient pu compromettre la répétabilité des résultats. En revanche, les résultats d’absorbance (Absmax) présentaient une plage de valeurs de données plus dispersée (Figure 2B) par rapport aux résultats λmax . Malgré la variabilité apparemment plus élevée de ces résultats entre les laboratoires, l’analyse a montré des moyennes globales avec des écarts-types plus faibles et des plages de variation inférieures inattendues (0,11 à 0,21 Absmax) entre les laboratoires par rapport aux résultats λmax (tableau 1). Valeur AuNP (nm) 5 20 40 60 100 Inconnu Gamme λmax 1.45 1.00 3.00 2.00 4.66 2.40 Gamme Aumax 0.12 0.11 0.13 0.13 0.12 0.21 λmax moyen 517,7 ± 0,59 524,6 ± 0,45 527,8 ± 1,13 535,3 ± 0,74 572 ± 2,00 549,7 ± 0,85 Aumax moyen 0,395 ± 0,048 0,497 ± 0,050 0,509 ± 0,057 0,689 ± 0,055 0,472 ± 0,051 0,661 ± 0,101 Tableau 1 : Plage et moyennes calculées par lambda et absorbance. La plage et la moyenne globale et l’écart-type pour chaque taille AuNP sont indiqués. Les résultats ont été calculés en utilisant la moyenne rapportée pour le lambda et l’absorbance pour chaque laboratoire (six mesures), à l’exception de la taille de 100 nm pour laquelle seulement 5 mesures ont été utilisées pour calculer les valeurs dues à une contamination de l’échantillon signalée par le laboratoire 5. Les valeurs du score Z ont également été calculées pour noter la distance entre les valeurs individuelles et la moyenne globale. L’analyse des scores Z a fourni des informations sur la confiance des résultats de l’ILC, car les scores sont directement liés à la répartition de la population en affichant, dans un certain nombre d’écarts-types, la distance entre un point de données et la moyenne16. Dans les résultats, la plupart des laboratoires ont montré des valeurs de score Z positives de 0,01 à 1,93 pour λmax, ce qui indique que la plupart des résultats étaient proches de la moyenne et présentaient une courbe de distribution normale, car les scores Z supérieurs à la valeur absolue de 2 et -2 sont considérés comme des valeurs éloignées de la moyenne et n’ayant pas de distribution normale16. Le score Z le plus élevé pour Absmax a été enregistré pour la taille de 40 nm rapportée par le laboratoire 1, avec une valeur de 1,93 et une moyenne Absmax de 530 ± 0, par rapport à la moyenne globale de 527,82 ± 1,13 (Figure 3A). La valeur maximale du score Z de 1,23 pour λmax a été rapportée par le laboratoire 3 avec un λmax rapporté de 0,454 ± 0 pour la taille AuNP de 5 nm par rapport à la moyenne globale de 0,395 ± 0,04. Vient ensuite l’AuNP de 60 nm avec un score Z de 1,18 et une moyenne λmax de 0,754 ± 0 par rapport à la moyenne globale de 0,689 ± 0,05. Les tailles restantes affichaient des valeurs de score Z comprises entre -0,04 et -1,23 (figure 3B). Figure 3 : Scores Z lambda et d’absorbance. Les scores Z ont été calculés à l’aide des résultats rapportés par chaque laboratoire par rapport à la moyenne globale. A) Scores Z lambda max calculés. B) Absorbance calculée max Z-scores. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure. Les résultats pour l’échantillon inconnu ont montré que la plupart des partenaires calculaient la taille entre 76 et 80 nm. La moyenne des laboratoires 1-4 et 6 a été enregistrée comme 78,02 ± 1,36 nm. Le laboratoire 5 a signalé une taille plus grande de 109 nm, élargissant la moyenne globale et l’écart-type jusqu’à 83,18 ± 12,70 nm, ce qui suggère que cette valeur était une valeur aberrante (figure 4A). Les scores Z ont été calculés entre -0,25 et -0,56 pour tous les laboratoires; la seule exception concernait la taille inconnue rapportée par le laboratoire 6, qui affichait le score Z positif le plus élevé (2,03) par rapport à toutes les mesures, ce qui peut être considéré comme une valeur éloignée de la moyenne (figure 4B). Figure 4 : Taille d’échantillon inconnue et scores Z. A) Taille déclarée pour chaque laboratoire pour l’échantillon inconnu fourni. B) Scores Z calculés pour chaque résultat individuel par rapport à la moyenne globale de 83,18 ± 12,70 nm. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure. Renseignements supplémentaires (SI) : Veuillez cliquer ici pour télécharger ce fichier.

Discussion

Plusieurs méthodes sont disponibles pour la caractérisation des propriétés liées à l’échelle nanométrique (p. ex., ultracentrifugation analytique (ASC), microscopie électronique à balayage/microscopie électronique à transmission (MEB/TEM) et diffusion dynamique de la lumière (DLS)^10,11). Cependant, ces techniques n’ont pas la simplicité des UV-Vis pour obtenir des résultats primaires dans la caractérisation des ^NMs12,13. UV-Vis est un instrument courant même dans les laboratoires moins bien équipés, ce qui en fait un outil imbattable pour la caractérisation des NMs6. Lors de la caractérisation des NM, il est important de tenir compte des limites, des forces et des faiblesses des techniques à appliquer. Dans le spectromètre UV-Vis, le faisceau lumineux traverse le compartiment de l’échantillon, ce qui donne des valeurs d’absorption; par conséquent, les vibrations externes, la lumière extérieure, les contaminants et les performances de l’utilisateur peuvent interférer avec la mesure et les ^{résultats4,12}. De même, lors du tracé d’une courbe d’étalonnage pour déterminer la taille d’un échantillon inconnu, il est important d’enregistrer toutes les mesures nécessaires à la construction de l’étalonnage, car les facteurs manquants peuvent contribuer aux variations entre les mesures et les utilisateurs.

Par exemple, la forte variation de la moyenne _absmax globale de l’échantillon inconnu pourrait être liée à des différences entre les laboratoires en raison de la dépendance entre l’intensité du faisceau, la position et l’instrument ^{lui-même17,18}. En outre, les données manquantes pour la taille de 100 nm du laboratoire 5, en raison d’un problème de contamination, peuvent également contribuer aux différences élevées entre les résultats, car les données manquantes peuvent avoir affecté la courbe d’étalonnage et l’équation polynomiale tracée utilisée pour calculer la taille de la suspension AuNP inconnue. Certes, la reproductibilité entre les protocoles et les laboratoires peut être compliquée, car de nombreux facteurs peuvent contribuer au manque de cohérence des activités de laboratoire, ce qui empêche parfois les chercheurs de reproduire les résultats d’autres laboratoires, ce qui peut entraîner un ralentissement des progrès scientifiques, une perte de temps, d’argent et de ^ressources19. La caractérisation réussie des propriétés physicochimiques des NM, en particulier de leur taille, nécessite une méthode facile à exécuter par tous les laboratoires participants, qui peut principalement être traitée en suivant une réplication systématique et conceptuelle, telle que la création d’une POS, la formation aux instruments et en évitant l’utilisation d’échantillons mal identifiés ou contaminés ^{de manière croisée15,19}.

De même, la qualité et la stabilité de la suspension colloïdale sont également des facteurs importants à prendre en compte, car les modifications de leurs propriétés physico-chimiques peuvent entraîner des résultats différents. Par conséquent, pour assurer leur stabilité pendant de plus longues périodes, les suspensions de nanoparticules doivent être stockées dans l’obscurité à 4 °C. De même, pendant le processus d’expédition, les échantillons aliquotes doivent être conservés au froid, car de longues périodes à température ambiante peuvent entraîner une agrégation ^importante20. De plus, pour surmonter les échecs dans la caractérisation des NM, il est nécessaire de fournir un accès aux données originales, aux protocoles et aux matériaux de recherche clés entre les laboratoires collaborateurs, en particulier lors de l’évaluation de la compétence, de la cohérence et de la fiabilité via une ^ILC15. Il est essentiel de rendre ces facteurs clairs et accessibles pour réussir la caractérisation des NM par n’importe quel laboratoire ou équipement. Ne pas tenir compte de ces aspects peut entraîner un manque de reproductibilité, d’exactitude et des résultats trompeurs ou ^erronés15. Bien qu’il ait été démontré que la spectroscopie UV-Vis est la référence en matière de caractérisation des NM, elle peut être exploitée dans de nombreux autres domaines car elle permet la détermination quantitative d’une plage dynamique étendue de solutions dans les composés inorganiques et ^{organiques6,21}.

En outre, UV-Vis peut être facilement combiné avec d’autres outils pour mesurer une grande variété d’attributs, améliorant ainsi la qualité de toute ^analyse22. Sur la base de ces caractéristiques, UV-Vis est largement utilisé dans de nombreux domaines tels que dans le domaine biopharmaceutique en mesurant les spectres UV-Vis dans des solutions protéiques à haute concentration, dans le contrôle de l’environnement lors de la comparaison des similitudes entre les contaminants et leurs impuretés liées aux produits en temps réel, dans les usines de traitement des eaux usées industrielles dans le cadre de la réglementation pour la détermination de la couleur des eaux usées et le niveau ^{d’acceptabilité22}^,²³. Certes, à mesure que la technologie progresse et que des fonctionnalités et une expérience plus avancées deviennent disponibles en spectrophotométrie, un élargissement supplémentaire des applications et des paramètres qui peuvent être mesurés à l’aide de cette technique se ^produira22. Par exemple, dans les applications sur le terrain, la spectrométrie UV-Vis en ligne est un outil précieux pour surveiller de nombreux paramètres en temps réel et dans différents types de liquides, ce qui est une caractéristique exceptionnelle parmi les systèmes de capteurs en ^ligne22.

L’ILC décrit ici a été conçu comme un test de la POS développée pour UV-Vis parmi six laboratoires participants impliqués dans le projet H2020 ACEnano. L’analyse des résultats a démontré qu’une ILC fournit des informations précieuses pour permettre la confiance technique dans une méthode interne de caractérisation des NM par chaque laboratoire participant. La collecte de données dans un modèle établi a confirmé la cohérence et une interprétation plus rapide des résultats et a fourni un modèle pour l’estimation de la taille d’un échantillon AuNP inconnu, qui a également montré la répétabilité entre les résultats lorsque suffisamment de points dans la courbe d’étalonnage ont été inclus. De plus, les résultats ont validé l’efficacité des UV-Vis pour la caractérisation des NM ainsi que l’importance de la création de protocoles de meilleures pratiques. Une telle approche offre en outre l’occasion à la procédure mise en œuvre de contribuer à l’élaboration d’un cadre législatif au moyen de protocoles reproductibles de caractérisation des NM fondés sur la sélection des méthodes et l’interprétation des données qui sont pertinents pour les organismes de réglementation de l’accréditation et les organismes de gestion de la recherche.

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

L’ACQ tient à remercier le Conseil national pour la science et la technologie (CONACyT) au Mexique pour le financement de ses études de doctorat. Tous les auteurs reconnaissent le soutien du programme Horizon 2020 de l’Union européenne (H2020) dans le cadre de la convention de subvention ^no 720952, projet ACEnano (appel NMBP-26-2016).

Materials

Absorption Ultra-Micro-cuvette, 200 µL	Hellma	105.201-QS
Cary 5000 spectrophotometer (Spectrophotometer C)	Agilent	Cary 5000
Gold nanoparticles 5 nm	BBI solutions	EM.GC5
Gold nanoparticles 20 nm	BBI solutions	EM.GC20
Gold nanoparticles 40 nm	BBI solutions	EM.GC40
Gold nanoparticles 60 nm	BBI solutions	EM.GC60
Gold nanoparticles 80 nm	BBI solutions	EM.GC80
Gold nanoparticles 100 nm	BBI solutions	EM.GC100
Agilent / HP 8453 (Spectrophotometer E)
Jenway 6800 spectrophotometer (Spectrophotometer A)	Jenway	UV6800
Polystyrene cuvette, 1.5 mL, micro 10 mm pathlength	Sigma	759015
Polystyrene cuvette, 3 mL (10 mm x 10 mm x 45 mm)	Sarstedt Inc	67.742
Semi-micro quartz cuvette, 1mL (1 mm x 10 mm x 45 mm)	Agilent	6610001
Ultrapure water (UPW) (18.2 MΩcm).	/	/
UV-1800 spectrophotometer (Spectrophotometer B)	Shimadzu	UV1800
Varian Cary 50 spectrophotometer (Spectrophotometer D)	Agilent	Cary 50

References

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Quevedo, A. C., Guggenheim, E., Briffa, S. M., Adams, J., Lofts, S., Kwak, M., Lee, T. G., Johnston, C., Wagner, S., Holbrook, T. R., Hachenberger, Y. U., Tentschert, J., Davidson, N., Valsami-Jones, E. UV-Vis Spectroscopic Characterization of Nanomaterials in Aqueous Media. J. Vis. Exp. (176), e61764, doi:10.3791/61764 (2021).

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