High sensitivity analysis of SiO2 nanoparticles using the Agilent 8900 ICP-QQQ in MS/MS mode
Aplikace | 2016 | Agilent TechnologiesInstrumentace
Nanomateriály, jako jsou koloidní křemíkové částice (SiO₂ NP), nacházejí široké uplatnění v průmyslu, spotřebním zboží, kosmetice a potravinářství. S narůstajícím využitím roste potřeba spolehlivě kvantifikovat koncentraci, velikostní rozdělení a potenciální toxicitu těchto částic. Single Particle ICP-MS (spICP-MS) umožňuje simultánní stanovení počtu částic, jejich rozměrů a rozpuštěných forem prvku, ale u SiO₂ se tradičně setkáváme s významnými polyatomovými interferencemi (CO, N₂) při m/z 28.
Cílem studie bylo ověřit schopnost Agilent 8900 ICP-QQQ pracujícího v MS/MS režimu s vodíkovým plynem v reaktoru eliminovat interferenční signály a dosáhnout vysoké citlivosti pro analýzu SiO₂ NP v režimu spICP-MS. Autoři testovali částice s nominálními průměry 50, 60, 100 a 200 nm, hodnotili detekční limity, přesnost velikosti a koncentrace a dopad organického matrice (1 % etanol).
Reference SiO₂ NP byly naředěny na koncentrace 40–1000 ng/L a homogenizovány sonikací. Pro odhad nebulizační účinnosti se měřil poměr hmotnosti vstupujícího vzorku a odváděné kondenzované vody ve sprayi, případně byla použita známá velikost Au NP jako CRM. Analýza probíhala v režimu fast Time Resolved Analysis s dobou dwell 0,1 ms bez doby vyrovnání signálu.
Nebulizační účinnost byla určena na 0,065, což umožnilo spolehlivé převedení iontového signálu na hmotnost částice. Režim MS/MS s H₂ reaktorem účinně potlačil interferenční ¹²C¹⁶O a ¹⁴N₂, přičemž TRA signály jednotlivých 50 nm částic byly jasně rozeznatelné nad nízkou základní hladinou. Detekční limit velikosti (BED) činil 22 nm. Naměřené střední, mediánové a módní hodnoty velikostí (49–200 nm) kopírovaly hodnoty z TEM a koncentrace částic se shodovala s přípravou vzorku. Logaritmický vztah mezi signálovou intenzitou a průměrem vykázal sklon 2,84, což odpovídá teoretickému šestinásobnému poměru hmotnosti (d³ závislost).
Využití ICP-QQQ v MS/MS spolu s Single Nanoparticle Module přináší krátké časy analýzy, nízký pozadí signálu i v organických matricích a umožňuje sledovat SiO₂ NP již od ~22 nm. Metoda je vhodná pro rutinní monitoring ve výrobě, kontrolu kvality v potravinách, kosmetice a environmentální sledování.
Očekává se rozšíření metodiky pro další obtížně stanovitelné prvky (Ti, Fe, S), automatizace přípravy vzorků, integrace s chromatografiemi nebo separátory pro komplexní matice a využití ve farmaceutickém výzkumu či biomedicíně pro sledování biodistribuce nanomateriálů.
Agilent 8900 ICP-QQQ v MS/MS režimu s vodíkem v buňce poskytuje robustní a vysoce citlivou metodu pro charakterizaci SiO₂ nančástic. Studie prokázala přesné určení velikosti a koncentrace částic od 50 do 200 nm, odstraňování interferencí a soulad výsledků s TEM a připravenými standardy.
ICP/MS, ICP/MS/MS
ZaměřeníŽivotní prostředí, Potraviny a zemědělství, Materiálová analýza
VýrobceAgilent Technologies
Souhrn
Význam tématu
Nanomateriály, jako jsou koloidní křemíkové částice (SiO₂ NP), nacházejí široké uplatnění v průmyslu, spotřebním zboží, kosmetice a potravinářství. S narůstajícím využitím roste potřeba spolehlivě kvantifikovat koncentraci, velikostní rozdělení a potenciální toxicitu těchto částic. Single Particle ICP-MS (spICP-MS) umožňuje simultánní stanovení počtu částic, jejich rozměrů a rozpuštěných forem prvku, ale u SiO₂ se tradičně setkáváme s významnými polyatomovými interferencemi (CO, N₂) při m/z 28.
Cíle a přehled studie
Cílem studie bylo ověřit schopnost Agilent 8900 ICP-QQQ pracujícího v MS/MS režimu s vodíkovým plynem v reaktoru eliminovat interferenční signály a dosáhnout vysoké citlivosti pro analýzu SiO₂ NP v režimu spICP-MS. Autoři testovali částice s nominálními průměry 50, 60, 100 a 200 nm, hodnotili detekční limity, přesnost velikosti a koncentrace a dopad organického matrice (1 % etanol).
Použitá metodika
Reference SiO₂ NP byly naředěny na koncentrace 40–1000 ng/L a homogenizovány sonikací. Pro odhad nebulizační účinnosti se měřil poměr hmotnosti vstupujícího vzorku a odváděné kondenzované vody ve sprayi, případně byla použita známá velikost Au NP jako CRM. Analýza probíhala v režimu fast Time Resolved Analysis s dobou dwell 0,1 ms bez doby vyrovnání signálu.
Použitá instrumentace
- Agilent 8900 ICP-QQQ (MS/MS konfigurace)
- Nickelové sampler a skimmer kužely
- Skleněný koncentricní nebulizér a křemenná sprchová komora (2 °C)
- Křemenná hořáková trubice s 1 mm injektorem
- Peristaltické čerpadlo s 1,02 mm hadičkou
- Vodíkový reaktorový plyn: 2,0 mL/min (voda), 3,0 mL/min (1 % etanol)
- Software MassHunter s modulem Single Nanoparticle Application
Hlavní výsledky a diskuse
Nebulizační účinnost byla určena na 0,065, což umožnilo spolehlivé převedení iontového signálu na hmotnost částice. Režim MS/MS s H₂ reaktorem účinně potlačil interferenční ¹²C¹⁶O a ¹⁴N₂, přičemž TRA signály jednotlivých 50 nm částic byly jasně rozeznatelné nad nízkou základní hladinou. Detekční limit velikosti (BED) činil 22 nm. Naměřené střední, mediánové a módní hodnoty velikostí (49–200 nm) kopírovaly hodnoty z TEM a koncentrace částic se shodovala s přípravou vzorku. Logaritmický vztah mezi signálovou intenzitou a průměrem vykázal sklon 2,84, což odpovídá teoretickému šestinásobnému poměru hmotnosti (d³ závislost).
Přínosy a praktické využití metody
Využití ICP-QQQ v MS/MS spolu s Single Nanoparticle Module přináší krátké časy analýzy, nízký pozadí signálu i v organických matricích a umožňuje sledovat SiO₂ NP již od ~22 nm. Metoda je vhodná pro rutinní monitoring ve výrobě, kontrolu kvality v potravinách, kosmetice a environmentální sledování.
Budoucí trendy a možnosti využití
Očekává se rozšíření metodiky pro další obtížně stanovitelné prvky (Ti, Fe, S), automatizace přípravy vzorků, integrace s chromatografiemi nebo separátory pro komplexní matice a využití ve farmaceutickém výzkumu či biomedicíně pro sledování biodistribuce nanomateriálů.
Závěr
Agilent 8900 ICP-QQQ v MS/MS režimu s vodíkem v buňce poskytuje robustní a vysoce citlivou metodu pro charakterizaci SiO₂ nančástic. Studie prokázala přesné určení velikosti a koncentrace částic od 50 do 200 nm, odstraňování interferencí a soulad výsledků s TEM a připravenými standardy.
Reference
- Degueldre C, Favarger P-Y. Colloids Surf A. 2003;217:137–142.
- Pace HE, Rogers NJ, Jarolimek C, Coleman VA, Higgins CP, Ranville JF. Anal Chem. 2011;83:9361–9369.
- Olesik JW, Gray PJ. J Anal At Spectrom. 2012;27:1143–1155.
- Laborda F, Jimenez-Lamana J, Bolea E, Castillo JR. J Anal At Spectrom. 2011;26:1362–1371.
Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.
Podobná PDF
Multielement Nanoparticle Analysis of Semiconductor Process Chemicals Using spICP-QQQ
2019|Agilent Technologies|Aplikace
Application Note Semiconductor Multielement Nanoparticle Analysis of Semiconductor Process Chemicals Using spICP-QQQ Characterization of Ag, Fe3O4, Al2O3, Au, and SiO2 NPs in TMAH in a single analytical run Author Yoshinori Shimamura, Donna Hsu, and Michiko Yamanaka Agilent Technologies, Inc. Introduction…
Klíčová slova
cps, cpsfrequency, frequencynanoparticle, nanoparticleparticle, particlecount, countnormalized, normalizedtmah, tmahsize, sizeelement, elementsec, secsignal, signalintensity, intensitynanoparticles, nanoparticlestime, timenebulization
Analysis of 50 nm Silica Nanoparticles in Semiconductor Process Chemicals by spICP-MS/MS
2023|Agilent Technologies|Aplikace
Application Note Semiconductor Analysis of 50 nm Silica Nanoparticles in Semiconductor Process Chemicals by spICP-MS/MS Accurate detection of insoluble SiO2 NPs in high purity acids and solvents by Agilent 8900 ICP-QQQ Authors Introduction Donna Hsu, Brian Liao, Katsuo Mizobuchi, Michiko…
Klíčová slova
spicp, spicpsemiconductor, semiconductoricp, icpnanoparticle, nanoparticlesingle, singlemodule, moduleapplication, applicationbackground, backgroundused, usedincreasingly, increasinglyrate, ratemethod, methodgas, gasmin, minmasshunter
Analysis of Nanoparticles in Organic Reagents by Agilent 8900 ICP-QQQ in spICP-MS Mode
2019|Agilent Technologies|Aplikace
Application Note Semiconductor Analysis of Nanoparticles in Organic Reagents by Agilent 8900 ICP-QQQ in spICP-MS Mode Determination of 25 and 30 nm Fe3O4 NPs in low-particle concentration solutions Author Donna Hsu, Yoshinori Shimamura, Brian Liao, and Michiko Yamanaka1 Chun-Hua Chen…
Klíčová slova
particle, particlesize, sizefrequency, frequencynps, npsconcentration, concentrationspicp, spicpbuac, buacpgmea, pgmeacps, cpsipa, ipasignal, signalnormalized, normalizedspiked, spikedwere, wereparticles
WCPS: Particle Analysis of Two High Purity Grades of N-Methyl-2- Pyrrolidone (NMP) using Single Particle (sp)ICP-MS/MS Method
2023|Agilent Technologies|Postery
Yoshinori Shimamuraand Satoshi Kondo Particle Analysis of Two High Purity Grades of N-Methyl-2Pyrrolidone (NMP) using Single Particle (sp)ICP-MS/MS Method Agilent Technologies, Inc., Tokyo, Japan Sample analysis performed in collaboration with Kakeru Usuba, Naoki Katano, and Takao Shibasaki EWCPS 2023 Th…
Klíčová slova
nps, npsnmp, nmpelement, elementspicp, spicpparticle, particletra, traicp, icpgrade, gradefast, fastnebulization, nebulizationnanoparticle, nanoparticleparticles, particlesdistribution, distributiondiscriminaton, discriminatonkondo