Project

Detectie van nanodeeltjes met ICP-TOF-MS en/of HR-ICP-MS

De Nederlandse overheid beschouwt nanotechnologie als een belangrijke technologie voor de toekomst. Er wordt veel in geïnvesteerd, maar er is nog niet duidelijk of gebruik van nanotechnologieën in voedsel en consumentenproducten risico's met zich meebrengt. Om dit te kunnen bepalen moet zowel de toxiciteit als de blootstelling van de consument aan nanomateriaen worden bepaald. Voor beide zijn meetmethoden noodzakelijk.

Doelstelling

Drie meetmethoden zijn ontwikkeld voor nanodeeltjes in consumentenproducten, voedig en biologische matrices. De ontwikkelde meetmethoden zijn de eerste in hun soort en zeker nog niet af. Een van de ontwikkelde meetmethoden voor nanodeeltjes is single particle ICP-MS. Dit is een bijzonder succesvolle methode waarmee we individuele nanodeeltjes kunnen meten. Uit de methode ontwikkeling blijkt dat de methode voldoende gevoelig en selectief is om nanodeeltjes ook in complexe matrices te meten. De huidige spICP-MS methode kent echter ook beperkingen. Het kleinste deeltje dat gemeten kan worden is ca. 30 nm, het dynamisch bereik is beperkt en er kan slechts één element tegelijk worden gemeten. De doelstellingen van dit project zijn:

  1. een voorstudie naar de mogelijkheid in spICP-TOFMS en spICP-HRMS en naar de mogelijkheden voor het meten van meerdere elementen tegelijkertijd.
  2. Een koppeling van de scheidingsmethode AF4 met spICP-MS.
  3. een validatie van de bepaling van zilver nanodeeltjes in voeding met behulp van spICP-MS.

Werkwijze

  • Periode januari - juli: Het uitvoeren van een voorstudie naar de mogelijkheden van spICP-TOFMS en spICP-HRMS en de mogelijkheid van het meten van meerder elementen tegelijkertijd.
  • Periode maart – september: Het valideren van een volledige bepaling van zilver nanodeeltjes in voeding met behulp van spICP-MS.
  • Periode augustus-december: Ontwikkelen en uittesten van een combinatie van AF4 met de huidige spICP-MS meetmethode.

Resultaten

Om onderscheid te kunnen maken tussen natuurlijke en engineered nanodeeltjes, en om de vorm te bepalen waarin nanodeeltjes in biologische systemen voorkomen, is het nodig meerdere elementen tegelijk te kunnen meten. De huidige ICP-MS systemen kunnen dit niet omdat voor de single particle (sp) mode de integratietijd kort moet zijn. Een TOFMS is veel sneller en kan continue scannen en zou snel genoeg kunnen zijn om in sp-mode meerdere elementen tegelijk te meten. Uitwisseling van informatie met een gebruiker van dit syeem gaf aan dat de gevoeligheid van dit systeem veel te laag is om zelfs maar een zinvolle voorstudie uit te voeren.

Daarop is een alternatief systeem geïdentificeerd, SPECTRO MS, dat gebruik maakt van een array van detectoren waarmee 75 elementen tegelijkertijd kunnen worden gemeten. De gevoeligheid hiervan bleek voldoende maar het instrument kan niet in sp-mode worden bedreven omdat het uitlezen van de signalen ongeveer 200 ms kost. Als gevolg is de minimale meettijd 200 ms, te langzaam voor de sp-mode.

Eind 2012 heeft Brucker een nieuw type ICP-MS geïntroduceerd, vergelijkbaar met de huidige systemen maar wel in staat om veel sneller te meten (sub-ms) en ook sneller te schakelen tussen elementen (<5 ms). Deze snelheid zou theoretisch voldoende zijn om 2 elementen gelijktijdig te kunnen meten en deze optie zal in 2013 verder worden onderzocht.