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7900 ICP-MS實(shí)現(xiàn)單個(gè)納米顆粒的自動(dòng)化高靈敏度分析
閱讀：341 發(fā)布時(shí)間：2024-12-19納米技術(shù)的發(fā)展將對(duì)各個(gè)行業(yè)領(lǐng)域產(chǎn)生重要影響。由于納米顆粒 (NP) 的理化性質(zhì)較為新穎，它們的許多環(huán)境歸宿和毒理學(xué)性質(zhì)仍然不為人知。因此，人們對(duì)一種能夠快速、準(zhǔn)確而靈敏地完成各種類型樣品中納米顆粒表征與定量的技術(shù)的需求也日益增長(zhǎng)。ICP-MS 技術(shù)中稱作單顆粒 ICP-MS (sp-ICP-MS) 的方法可用來測(cè)定單個(gè)納米顆粒。該方法在一次快速分析中可同時(shí)測(cè)定納米顆粒的粒徑、粒徑分布、元素組成和計(jì)數(shù)濃度 [1-3]。我們對(duì) ICP-MS 硬件和軟件的最新升級(jí)進(jìn)一步改善了這一技術(shù)。安捷倫針對(duì) ICP-MS MassHunter 軟件開發(fā)出一種專用的單納米顆粒應(yīng)用模塊 (G5714A)，可簡(jiǎn)化使用 Agilent 7900 ICP-MS 進(jìn)行 sp-ICP-MS 分析的過程。
7900 ICP-MS 系統(tǒng)使用短駐留時(shí)間（1 ms 以下）和快速時(shí)間分辨分析 (TRA) 模使用配備單納米顆粒應(yīng)用模塊的 Agilent7900 ICP-MS 實(shí)現(xiàn)單個(gè)納米顆粒的自動(dòng)化高靈敏度分析應(yīng)用簡(jiǎn)報(bào)作者M(jìn)ichiko Yamanaka、KazuoYamanaka 和 Takayuki Itagaki安捷倫科技公司，日本Steven Wilbur安捷倫科技公司，美國(guó)Ed McCurdy安捷倫科技公司，英國(guó)材料、環(huán)境2式，能夠在快至 100 µs 的采樣速率下完成單元素采集，且無需穩(wěn)定時(shí)間。該方法在單顆粒信號(hào)脈沖期間可進(jìn)行多次測(cè)定，顯著降低了相鄰顆粒信號(hào)重疊的風(fēng)險(xiǎn)。該方法的另一優(yōu)勢(shì)在于可使用較低的樣品稀釋比例和更短的樣品采集時(shí)間。sp-ICP-MS 分析產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)可由單納米顆粒應(yīng)用模塊管理并處理 [4]。
本文利用金 (Au) 和銀 (Ag) 納米顆粒參比標(biāo)樣對(duì)配備單納米顆粒應(yīng)用模塊的 Agilent 7900 ICP-MS 性能進(jìn)行了評(píng)估。
實(shí)驗(yàn)部分標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)和樣品前處理使用的 Au 納米顆粒標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)為標(biāo)稱粒徑為 60 nm（透射電子顯微鏡 (TEM) 測(cè)定值為 56.0 ± 0.5 nm）的 NIST 8013和標(biāo)稱粒徑為 30 nm（TEM 測(cè)定值為 27.6 ± 2.1 nm）的NIST 8012。還使用了四種購自 Sigma-Aldrich 的 Ag 納米顆粒樣品，其標(biāo)稱粒徑分別為 20 nm、40 nm、60 nm 和100 nm。所有標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)和樣品均使用含 10% 乙醇的去離子水溶液稀釋到 10 ng/L - 100 ng/L 之間，并通過超聲處理 5 min 以確保樣品均勻性。使用 10% 乙醇/1% HCl 配制1 µg/L Au 離子標(biāo)樣并用于測(cè)定元素響應(yīng)因子。儀器Agilent 7900 ICP-MS 的使用貫穿始終。這款儀器配備標(biāo)準(zhǔn)鎳采樣錐和截取錐、標(biāo)準(zhǔn)玻璃同心霧化器、石英霧化室以及石英炬管。通過標(biāo)準(zhǔn)蠕動(dòng)泵及泵管（內(nèi)徑 1.02 mm）將樣品直接引入 ICP-MS 中。分析采用 TRA 模式，積分時(shí)間為每個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn) 0.1 ms (100 µs)，且測(cè)定之間無需穩(wěn)定時(shí)間。研究采用 ICP-MS MassHunter 軟件新開發(fā)的單納米顆粒應(yīng)用模塊進(jìn)行方法設(shè)置和數(shù)據(jù)分析。方法向?qū)е笇?dǎo)用戶完成整個(gè)過程并自動(dòng)給出或計(jì)算最關(guān)鍵的方法參數(shù)。如圖 1 所示，單顆粒的最終批處理結(jié)果以表格和圖形格式自動(dòng)報(bào)告。用戶可在批量表中滾動(dòng)瀏覽樣品并查看相應(yīng)的圖形結(jié)果。如有需要，用戶還可使用強(qiáng)大的手動(dòng)優(yōu)化工具。Agilent7900 ICP-MS 的常規(guī)設(shè)置詳見表 1。
結(jié)果與討論納米顆粒的時(shí)間分辨分析納米顆粒的 ICP-MS 測(cè)定結(jié)果中包含較窄的時(shí)間分辨峰，其強(qiáng)度取決于顆粒質(zhì)量。典型的峰如圖 2 所示。粒徑減半將導(dǎo)致質(zhì)量減小 8 倍，因此信號(hào)也隨之降低 8 倍。快速 TRA模式能夠?qū)蝹€(gè)納米顆粒離子羽流的形狀和持續(xù)時(shí)間進(jìn)行測(cè)定。
Au 納米顆粒混合物的分析sp-ICP-MS 除對(duì)不同粒徑具有優(yōu)異的分離度以外，還能夠測(cè)定不同粒徑組中的顆粒數(shù)。我們制備并測(cè)定了兩種不同比例的 60 nm 和 30 nm Au 納米顆?；旌先芤骸Ｈ绫?3 所示，總顆粒濃度的結(jié)果優(yōu)異。如圖 4 和圖 5 所示，每種粒徑的顆粒數(shù)分布與制備顆粒數(shù)表現(xiàn)出良好的一致性。各組的平均粒徑與通過 TEM 獲得的粒徑值一致。這些結(jié)果表明該項(xiàng)技術(shù)能夠準(zhǔn)確區(qū)分粒徑組。
