单粒子ICP-MS的益处

单粒子ICP-MS的益处

传统上,含有微粒残留物的液体样品在用电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)分析之前都要经过适当的酸消化,这是一种直到最近还很普遍的做法。

通过这种方法,所记录的ICP-MS数据表明了粒子的总体分布。Degueldre在2003年证明了单个粒子也可以用ICP-MS进行定量检测,并随后引入了“ICyabo214P-MS”的概念单粒子(sp)1

在spICP-MS技术中,测量了单个粒子中记录元素的质量以及总粒子数浓度。yabo214与其他方法相比,该方法的检出限(<µg颗粒/kg)较低。yabo214如果已知粒子的形状和密度,则可以从记录的质量中计算出单独粒子的大小。单个粒子产生的ICP-MS信号持续时间极短——也就是说,不到一毫秒。

扫描质量分析器(例如,磁性或四极扇区)没有帮助从该短暂信号记录整个扫描元件的整个扫描元件,并且测量通常仅靶向颗粒内部的一个或两个元件。yabo214相反,飞行时间分析仪快速和同时确定所有元件,使得可以确定整个颗粒的多元素组成。yabo214

目前,spICP-MS被广泛用于无机纳米颗粒的表征和分析其对环境的影响yabo2142还有生命系统3.;然而,它并不一定局限于这些领域。例如,spICP-MS技术的另一个有趣的应用是分析环境气溶胶中的单个纳米颗粒和微粒。yabo2144

单粒子ICP-MS如何工作?

单粒子ICP-MS分析涉及两个主要需求:

  • 小于2ms的停留/积分时间用于操作质谱仪,从而查看单个粒子检测事件
  • 样品的粒子数浓度极低,以减少同时引入多个粒子到ICP-MS的前景yabo214

几乎可以使用任何一种液体样品导入系统,其中一些在电离和粒子传输方面比其他的更有效。基于MS硬件配置,颗粒悬浮液通常被稀释到10的浓度5-10年6颗yabo214粒/ ml。一旦样品中的颗粒的数量足够低,只有单个粒yabo214子就会一次进入ICP。在颗粒到达等离子体之后,它会蒸发,雾化和电离,产生元素离子的云。

由此产生的离子通过减压界面从ICP传输到质谱分析仪,减压界面可以调和低压(例如10-6mbar)质量分析仪和常压ICP。离子被有效地传输到质谱分析仪使用离子光学。利用电场和/或磁场,质量分析仪在撞击检测器之前,根据离子的质量-电荷比(m/Q)分离离子。所得到的数据表明了每m/Q记录的离子数,反过来,这些离子数可以用来确定一个离子的元素特性,以及用于确定元素浓度的离子数。

元素离子云——由ICP源中的单个粒子产生——产生一个极快的瞬态信号(信号尖峰),整体持续时间只有不到一毫秒。因此,为了检测这些离子,质谱分析仪应该能够做出非常快速的测量。正如前面提到的,TOF质量分析仪能够记录单个粒子的整个质谱(所有m/Q值),而扫描分析仪通常只针对一两个元素。yabo214

对于任何记录的同位素(m/Q值),在瞬态粒子信号持续期间看到的整体离子信号是相对于粒子内部元素的质量。检测到的摘要利用方法中,粒子事件的频率(瞬态信号峰值)与引入液体样品中的粒子数浓度有关。以溶解形式存在的样品分数的浓度由缺乏峰值的连续信号区域表示,即单粒子检测事件。

为确保从记录的质谱数据中存在来自单个粒子的信号,重要的是操作短留/积分时间的质yabo214量分析仪。5当停留/积分时间增加时,含有两个或多个连续采样粒子总信号的记录事件的数量也增加,因此结果偏置。yabo214

采用高时间分辨率获得的数据获得的信噪比(SNR)也有所提高——较少噪声(无粒子数据)与粒子的协整转化为更好的信噪比和更低的尺寸检测极限。spICP-MS方法可以达到的尺寸检测极限是针对同位素的,通常在10纳米到几百纳米的范围内。

为了将记录的信号强度转换为粒子质量,并将粒子事件的频率转换为粒子数浓度,需要进行适当的校准。虽然基于参考粒子的校准可以很容易地完成,但由于缺乏这些材料,它并不容易相关。亚博网站下载yabo214因此,Pace等人。6推荐使用元素标准溶液的替代校准过程,以及建立粒子传输效率和检测效率的协议。虽然这种方法正在几个分析实验室中使用,但在文献中也定义了广泛的校准概念。7

用于单粒子分析的最具ICP-MS相容的溶剂是超纯的水,其提供了最佳的检测限。相反,所有系统都不可行的超纯水。在稀释样品后,还可以在更复杂的矩阵中进行单粒子分析8或提取颗粒后。yabo2149

多单粒子icp

利用扇形场或四极质量分析仪的ICP-MS进行单粒子分析仅限于基本系统,如单元素氧化物或金属粒子。yabo214这是因为这样的质量分析仪在粒子检测事件的短时间内只能记录一到两种同位素的信号。另一方面,飞行时间质量分析仪,就像在TOFWERK icpTOF,能够为所有单独的颗粒记录所有同位素的信号。yabo214

因此,基于tof的仪器除了可以报告元素质量和数浓度外,还可以定义粒子的多元素组成。yabo214基于tof的仪器的这种特殊能力可以用于分析复合纳米颗粒,因为这样的应用正在迅速扩大。yabo214此外,简单和原始粒子暴露于不利环境后,往往会发生成分变化,这可能会改yabo214变它们的相互作用路径和行为。这些过程可以用多元素单粒子ICP-MS进行分析。

由于纳米颗粒的增加和快速生产,人们越来越关注它们对包括人类在内的生命系统和环境的负面影响。yabo214尽管如此,与已经释放到环境中的工程纳米材料的浓度相比,类似组成的天然颗粒浓度的影响更大。亚博网站下载yabo214

检测这些人造粒子来估计它们未来的影响是很重要的。yabo214然而,在复杂的背景下很难识别低浓度的分析物。最近提出的一种解决这一问题的潜在方法是使用多元素spICP-MS分析对单个颗粒进行指纹鉴定。yabo214例如,工程型CeO2用这种方法yabo214成功地检测到土壤中的天然Ce颗粒的高背景中的纳米颗粒。2

进一步的阅读

  1. 单粒子电感耦合等离子体质谱胶体分析:一项可行性研究。胶体冲浪。2003年,一个。217(1 - 3): 137 - 142页。
  2. Praetorius, A.等人,利用电感耦合等离子体飞行时间质谱(ICP-TOFMS)单粒子多元素指纹(spMEF)来识别土壤中自然背景下的工程纳米颗粒。yabo214环绕。科学。:纳米,2017年。4(2): 307 - 314页。
  3. Scanlan,L.D.等人,银纳米线暴露导致对Daphnia Magna的内化和毒性。ACS Nano,2013. 7(12):p。10681-10694。
  4. Suzuki, Y.,等,实时监测和测定单一空气中纳米颗粒中的Pb。分析原子光谱,2010。25(7): 947 - 949页。
  5. Hineman,A。和C. Stephan,停留时间对单粒子电感耦合等离子体质谱数据采集质量的影响。分析原子光谱学杂志,2014。29(7):p。1252-1257。
  6. 速度,H.E.等,通过单颗粒电感耦合等离子体质谱法计数和施加纳米颗粒的目的,确定运输效率。yabo214分析化学,2011年.83(24):p。9361-9369。
  7. GSCHWind,S.等,IA。,电感耦合等离子体质谱的能力检测单分散微滴载有纳米颗粒。yabo214分析原子光谱学杂志,2011。26(6):p。1166-1174。
  8. 彼得斯,R.B.等,单粒子ICP-MS的开发和验证,用于鸡肉中纳米银中的尺寸和定量测定。分析和生物分析化学化学,2014. 406(16):p。3875-3885。
  9. Mitrano,D.M.等,使用单颗粒电感耦合等离子体质谱检测纳米颗粒银。环境毒理学和化学,2012. 31(1):p。115-121。

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引用

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    TOFWERK。(2019年3月07日)。单粒子ICP-MS的益处。Azom。从Https://www.washintong.com/article.aspx?articled=17693从//www.washintong.com/105,05,2021检索。

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    TOFWERK。“单粒子ICP-MS的好处”。Azom。//www.washintong.com/article.aspx?articled=17693。(访问于7月05,2021)。

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    TOFWERK。2019.单粒子ICP-MS的益处.Azom,于2021年7月5日,//www.washintong.com/article.aspx?articled=17693。

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