05/05/2015 - Sie entwickeln Sensoren, um schädliche Nanopartikel zu erkennen

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Las NanopartikelSie sind für das menschliche Auge nicht sichtbar und sind so klein, daß jedes menschliche Haar Zehntausende von ihnen hätte. Bis vor einigen Jahrzehnten gab es kein großes Wissen darüber. Nun hat die hohe Entwicklung der Nanotechnologie dazu geführt, dass jedes Jahr Tausende Tonnen dieser Nanomaterialien produziert werden.

La Universität Cordoba hat eine Reihe von Nanometrische Sensoren und biokompatibel mit denen zu bestimmen und Quantifizierung anderer toxischer Nanopartikels in natürlichen Ressourcen und Organismen angesammelt.

100 Nanometer sind ein Zehntausendstel eines Millimeters. Es ist auch die minimale Länge einer der Abmessungen eines Objekts als Nanopartikel. Die Nanotechnologie hat in den letzten Jahren eine große Entwicklung von Nanomaterialien in so unterschiedlichen Bereichen wie Gesundheitswissenschaften, Kosmetik oder Elektronik ausgelöst. So wurden beispielsweise im Gesundheitswesen mit der Entwicklung von Arzneimitteln, medizinischen Instrumenten und analytischen Geräten begonnen, die Objekte auf Nanoebene enthalten. Nanomaterialien sind auch sehr nützlich in der Elektronik, da ihr größter Oberflächenbereich es ermöglicht, Geräte mit mehr Datenspeicherkapazität, schnellerer Verarbeitung oder geringerer Energieverbrauch zu schaffen, und sie sogar in Form von Kosmetika, Sonnenschutz und Kleidung an den Verbraucher gelangt sind.

Diese rasche Entwicklung steht jedoch im Gegensatz zu seinem geringen toxikologischen Wissen über Gesundheit und Umwelt. Die Europäische Kommission ist über ihren wissenschaftlichen Ausschuss "Neu auftretende und neu identifizierte Gesundheitsrisiken" (CCSENIRI) der Auffassung, dass die derzeitigen Methoden zwar geeignet sind, eine Vielzahl von Risiken aus Produkten und Verfahren, die Nanopartikel enthalten, zu bewerten, aber nicht ausreichen, um alle Risiken abzudecken. Die Europäische Kommission plädiert für neue Methoden zur Bestimmung der physikalischen und chemischen Eigenschaften von Nanopartikeln und zur Bewertung des potenziellen Risikos in lebenden Systemen und in der Umwelt.

Forschungslinie

In dieser Richtung hat ein Team von Wissenschaftlern der Abteilung für Analytische Chemie der Universität Córdoba und der Campus de Excellence International Agroalimentario ceiA3, bestehend aus Miguel Valcárcel, Laura Soriano und Angelina Cayuela, erfolgreich die Verwendung einer Art von nicht schädlichen und umweltverträglichen Nanopartikeln, die Carbon Dots, wie Leuchtstoff-Nanosensoren entwickelt. Diese neuen Kohlenstoff-Nanomaterialien wurden 2004 erstmals als eine ausgezeichnete Alternative zu den bereits schädlichen Quantum Dots bekannt, die in vielen Anwendungen sehr eingesetzt wurden, bis sie ihre Toxizität entdeckten, indem sie schwere Elemente enthielten. Sie sind nicht die einzigen schädlichen Nanopartikel, die bekannt sind; es gibt auch Kohlenstoff-Nanoröhren oder Metall-Nanopartikel (Gold und Silber) und Titan, unter anderem.

Kohlenstoff-Nanoröhren werden häufig in Textilien, Batterien und Elektronik verwendet, während Metall-Nanopartikel in Kosmetika, Mahlzeiten, Arzneimitteln und sogar in der Textilindustrie eingesetzt werden. Die Silbernanopartikel wurden sogar als antimikrobielle Substanz und Entfernung des Geruchs in Socken verwendet. Die Industrie schätzt den enormen Nutzen all dieser Nanomaterialien, auch wenn es gewisse Nachteile im Zusammenhang mit der Toxizität gibt, wie zum Beispiel die Ähnlichkeit von Nanoröhren mit Asbestfasern, die leicht einatmen und vom Körper in die Lunge verstreut werden und schwere Atemwegserkrankungen verursachen. Nach der zunehmenden Produktion von Nanoröhren für zahlreiche Anwendungen rufen Wissenschaftler dazu auf, einfache Werkzeuge zu entwickeln, um die Akkumulation von Nanoröhren in der Umwelt und lebenden Organismen zu bewerten.

Daher hat sich das Forschungsteam der UCO (FQM-215) auf die Verwendung von Carbon Dots als selektive fluoreszierende Sensoren dieser Nanopartikel in der Umwelt konzentriert, indem es Wasser aus den Flüssen analysierte. "Neue Methoden zur Feststellung und Quantifizierung von Kohlenstoffnanoröhren sind erforderlich, da derzeit Tausende von Tonnen pro Jahr produziert werden und ihre Akkumulation innerhalb von 20 bis 30 Jahren zu einem ernsthaften Risiko für Gesundheit und Umwelt führen kann," erklärt Angelina Cayuela, Forscherin der UCO.

Forscher haben Ergebnisse dieser Forschungen in den Zeitschriften Sensor and Actuators B: Chemimal und Analytica Chimica Acta veröffentlicht. Die Ergebnisse dieser Forschung sollen die verschiedenen betroffenen Branchen näher bringen. "Wir sind besonders zufrieden mit den Ergebnissen dieser Leuchtstoffsensoren in Flusswasser, Muscheln und Kosmetika," erklärt Cayuela. Diese Systeme könnten für Unternehmen nützlich sein, die sich für die Wasseraufbereitung oder die Entwicklung von Schönheitsprodukten entscheiden.

Ref.

Angelina Cayuela, Maria Laura Soriano, Miguel Valcárcel. "Photoluminescent Carbon dot sensor for carboxylated multiwalled Carbon nanotube detection in river water" Sensors and Actuators B: Chemimal. Band 207. Teil A. Seiten 596-601. Februar 2015. doi:10.1016/j.snb.2014.10.102

Angelina Cayuela, Maria Laura Soriano, Maria del Carmen Carrion, Miguel Valcárcel. "Functionalized carbo dos as sensors for gold nanoparticles in spiked samples: Formation of nanohybrids" Anayltica Chimica Acta. 820 (2014). Seiten 133-138.

Angelina Cayuela, Maria Laura Soriano, Miguel Valcárcel. "Reusable sensor based on functionalized carbo dots for the detection of silver nanoparticles in cosmetics via inner filter effect" Anayltica Chimica Acta. 872 (2015). Seite 70-76.

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Universität Cordoba

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