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单颗粒 ICP-MS 应用：带您了解防晒霜中的纳米科技
发布时间：2020-06-29 16:35 | 点击次数：585
炎炎夏日，酷暑难当，出门在外， 最需要注意的就是防晒。其中最常用的就是方式就是涂防晒霜。防晒霜为什么能防晒？里面有哪些高科技？请跟随我们一起了解下。
日光中含有紫外线，按照波长的不同，紫外线分为四类：
01 UVA：
波长 320～400nm，这是紫外线中波长最长的一种紫外线，具有非常强的穿透力，可以穿透真皮层，能够深入皮肤，加速黑色素的合成，使皮肤变黑，并且会使皮肤中的胶原蛋白受损从而加速皮肤的老化，所以 UVA 会造成皮肤老化和变黑，这种作用虽然进展缓慢却是不可逆转的，而且这种紫外线无法被臭氧层吸收。
02 UVB：
波长 275～320nm，大部分可以被臭氧层吸收，也可被玻璃、遮阳伞、衣服等阻隔。虽然如此，剩余的紫外线可到达真皮层，导致皮肤日光灼伤，红斑、晒黑等现象，UVB 对皮肤作用迅速，是皮肤晒伤的根源。
03 UVC：
波长 200～275nm，只到皮肤的角质层，且绝大部分被大气阻留，所以不会对人体皮肤产生很大的危害。
04 UVD：
波长 100～200nm。又称真空紫外，无法穿过臭氧层。
所以，防晒产品的目的是减少 UVA 和 UVB 照射到皮肤，按照作用原理的不同，分为物理性防晒剂和化学性防晒剂。物理性防晒主要使用纳米级 TiO2。纳米级 TiO2 的抗紫外线能力及其机理与其粒径有关：当粒径较大时，对紫外线的阻隔是以反射、散射为主，且对 UVA 和 UVB 紫外线均有效，但防晒能力较弱。随着粒径的减小，对 UVB 紫外线的吸收性明显增强，对 UVA 的阻隔以散射为主。
最近随着对环境的更加关注，防晒产品中的纳米颗粒对环境的影响引起了人们的重视，TiO2 颗粒集中在水环境中，对鱼类和其他生物有害。
因此，了解防晒产品中 TiO2 的粒径和数量，对评估其防紫外线性能和对环境的潜在危害，都非常有意义。
长期以来，纳米粒子的粒度表征方法主要有场流分级法（FFF），动态光散射法，和显微镜等。最近，单颗粒-电感耦合等离子体质谱法（SP-ICP-MS）作为一种能同时测量和表征纳米粒子的方法越来越受到重视，其优势在于更快的分析速度和更详尽的分析结果。
本次实验中，我们使用 SP-ICP-MS 技术，分析不同防晒产品中的纳米级 TiO2 的颗粒浓度和粒径分布。
样品及前处理
防晒霜样品购自本地一家商店。对于每个防晒霜样品，称取 15 mL 加入到 50 mL 的容器中，混合 3 分钟形成均匀的样品。称取均匀的样品 0.2 克，加入 1% 的 Triton-X 溶液 200 mL，超声至无明显聚状物（5-10 分钟）。超声处理后，用去离子水稀释至 100,000–200,000 颗粒/毫升。
仪器条件
所有的分析都在 PerkinElmer NexION 350D ICP-MS 上使用 Syngistix Nano 应用软件模块进行，下标分别为仪器设置和方法参数。
实验结果
在不含 TiO2 颗粒防晒乳液中添加了浓度为 6.65 μg/L 的 40nm TiO2 颗粒，产生的信号下图所示。由于每个峰代表一个粒子，显而易见的 TiO2 粒子可以很容易地在防晒霜基质中检出。
软件可以将这些脉冲信号换算成颗粒的粒径，下图是这个样品中 TiO2 粒径分布信息。
下图为标签 TiO2 含量浓度为 5.1% 的样品，稀释 20000 倍后测试的粒径分布结果。
下表分别为实验中 5 个防晒霜样品的标签信息和 SP-ICP-MS 测试的 TiO2 纳米颗粒粒径和数量信息。其中 3 号样品没有检出 TiO2 纳米颗粒，同其标签信息一致。
结论
利用 NexION 系列 ICP-MS 和 Syngistix Nano 应用软件模块，使用本实验的测试方法，可以简便快速测定防晒产品中的 TiO2 纳米颗粒含量和粒径分布。
了解更多应用资料和产品信息，扫描下方二维码，下载珀金埃尔默单颗粒-电感耦合等离子体质谱法测定防晒霜中二氧化钛纳米粒子相关资料。
日光中含有紫外线，按照波长的不同，紫外线分为四类：
01 UVA：
波长 320～400nm，这是紫外线中波长最长的一种紫外线，具有非常强的穿透力，可以穿透真皮层，能够深入皮肤，加速黑色素的合成，使皮肤变黑，并且会使皮肤中的胶原蛋白受损从而加速皮肤的老化，所以 UVA 会造成皮肤老化和变黑，这种作用虽然进展缓慢却是不可逆转的，而且这种紫外线无法被臭氧层吸收。
02 UVB：
波长 275～320nm，大部分可以被臭氧层吸收，也可被玻璃、遮阳伞、衣服等阻隔。虽然如此，剩余的紫外线可到达真皮层，导致皮肤日光灼伤，红斑、晒黑等现象，UVB 对皮肤作用迅速，是皮肤晒伤的根源。
03 UVC：
波长 200～275nm，只到皮肤的角质层，且绝大部分被大气阻留，所以不会对人体皮肤产生很大的危害。
04 UVD：
波长 100～200nm。又称真空紫外，无法穿过臭氧层。
所以，防晒产品的目的是减少 UVA 和 UVB 照射到皮肤，按照作用原理的不同，分为物理性防晒剂和化学性防晒剂。物理性防晒主要使用纳米级 TiO2。纳米级 TiO2 的抗紫外线能力及其机理与其粒径有关：当粒径较大时，对紫外线的阻隔是以反射、散射为主，且对 UVA 和 UVB 紫外线均有效，但防晒能力较弱。随着粒径的减小，对 UVB 紫外线的吸收性明显增强，对 UVA 的阻隔以散射为主。
最近随着对环境的更加关注，防晒产品中的纳米颗粒对环境的影响引起了人们的重视，TiO2 颗粒集中在水环境中，对鱼类和其他生物有害。
因此，了解防晒产品中 TiO2 的粒径和数量，对评估其防紫外线性能和对环境的潜在危害，都非常有意义。
长期以来，纳米粒子的粒度表征方法主要有场流分级法（FFF），动态光散射法，和显微镜等。最近，单颗粒-电感耦合等离子体质谱法（SP-ICP-MS）作为一种能同时测量和表征纳米粒子的方法越来越受到重视，其优势在于更快的分析速度和更详尽的分析结果。
本次实验中，我们使用 SP-ICP-MS 技术，分析不同防晒产品中的纳米级 TiO2 的颗粒浓度和粒径分布。
样品及前处理
防晒霜样品购自本地一家商店。对于每个防晒霜样品，称取 15 mL 加入到 50 mL 的容器中，混合 3 分钟形成均匀的样品。称取均匀的样品 0.2 克，加入 1% 的 Triton-X 溶液 200 mL，超声至无明显聚状物（5-10 分钟）。超声处理后，用去离子水稀释至 100,000–200,000 颗粒/毫升。
仪器条件
所有的分析都在 PerkinElmer NexION 350D ICP-MS 上使用 Syngistix Nano 应用软件模块进行，下标分别为仪器设置和方法参数。
实验结果
在不含 TiO2 颗粒防晒乳液中添加了浓度为 6.65 μg/L 的 40nm TiO2 颗粒，产生的信号下图所示。由于每个峰代表一个粒子，显而易见的 TiO2 粒子可以很容易地在防晒霜基质中检出。
软件可以将这些脉冲信号换算成颗粒的粒径，下图是这个样品中 TiO2 粒径分布信息。
下图为标签 TiO2 含量浓度为 5.1% 的样品，稀释 20000 倍后测试的粒径分布结果。
下表分别为实验中 5 个防晒霜样品的标签信息和 SP-ICP-MS 测试的 TiO2 纳米颗粒粒径和数量信息。其中 3 号样品没有检出 TiO2 纳米颗粒，同其标签信息一致。
结论
利用 NexION 系列 ICP-MS 和 Syngistix Nano 应用软件模块，使用本实验的测试方法，可以简便快速测定防晒产品中的 TiO2 纳米颗粒含量和粒径分布。
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