Анализ в реальном времени химических реакций серебра на наночастицах

Химики из Ruhr-Universität Bochum разработали инновационную технику для наблюдения в реальном времени химических реакций отдельных наночастиц серебра, размер которых составляет лишь одну тысячную толщины нитей человеческого волоса , Благодаря их противовоспалительному и антибактериальному эффекту частицы используются в продуктах питания, медицине и спорте.

Кевин Воннер анализирует отдельные наночастицы под микроскопом. (Image credit: RUB, Kramer)

Тем не менее, так они плохо реагируют и деградируют в биологических и экологических системах. Исследователи из Исследовательской группы по электрохимии и наноразмерным материалам продемонстрировали, что наночастицы превращаются в труднорастворимые частицы хлорида серебра в определенных условиях. Группа, возглавляемая доктором Кристиной Цулик, сообщила об итогах исследования в Journal of the American Chemical Society от 11 июля 2018 года.

Измерение в природной среде

Даже в явных лабораторных условиях, в текущем исследовании были получены характерные, иногда противоречивые результаты по реакции наночастиц серебра. « В каждой партии наночастиц индивидуальные свойства частиц, такие как размер и форма, меняются », – заявила Кристина Цулик, член Кластера передового опыта Рур Исследует сольватацию. « С предыдущими процедурами в то же время было исследовано множество частиц, что означало, что эффекты этих изменений не могли быть записаны. Или измерения проводились в высоком вакууме, не в естественных условиях в водном растворе ».

Таким образом, исследователи, возглавляемые Кристиной Цулик, разработали метод, позволяющий анализировать отдельные частицы серебра в естественной среде. « Наша цель – зафиксировать реактивность отдельных частиц », – пояснил исследователь. Это требует сочетания спектроскопических и электрохимических методов. Исследователи использовали гиперспектральную и оптическую темно-полевую микроскопию и смогли наблюдать отдельные наночастицы как видимые и цветные пиксели. Они использовали изменение цвета пикселей или точно их спектральную информацию и смогли следить за событиями в электрохимическом эксперименте в реальном времени.

Деградация частиц, замедленных

В рамках эксперимента исследователи воспроизвели окисление серебра в присутствии ионов хлорида, что обычно происходит в биологических и экологических системах. « До сих пор обычно считалось, что частицы серебра растворяются в виде ионов серебра », – описала Кристина Цулик. Тем не менее было обнаружено, что в эксперименте образуется слаборастворимый хлорид серебра, несмотря на то, что в растворе присутствовало только несколько ионов хлорида.

« Это в значительной степени продлевает срок службы наночастиц, и их разрушение резко замедляется неожиданно резко – резюмировал Цулик. « Это не менее важно для водоемов и живых существ, потому что этот механизм может вызвать накопление серебра тяжелого металла на локальном уровне, что может быть токсичным для многих организмов »

Дальнейшая разработка Запланирована

В будущем цель исследователей из Бохума заключается в дальнейшем расширении их технологий для исследования отдельных наночастиц, чтобы лучше понять механизмы старения таких частиц. Таким образом, они хотят получить больше информации относительно биосовместимости частиц серебра и продолжительности жизни и старения каталитически активных наночастиц.

Исследование было поддержано в рамках программы репатриантов NRW и Немецкого исследовательского фонда в рамках кластера передового опыта. Рур исследует сольватацию (EXC 1069).

Source link