Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Gold-Nanopartikel - Charakterisierung in komplexer biologischer Matrix

12.04.2012
Der zunehmende Einsatz von Nanopartikeln wirft Fragen und Probleme auf. So müssen unter anderem Risiken für die Umwelt durch emittierte Partikel eingeschätzt werden oder mögliche gesundheitliche Gefahren für Personen, die Nanopartikeln ausgesetzt sind. Dazu bedarf es vor allem einer umfassenden, genauen Charakterisierung der Partikel. Weil diese aber je nach Anwendungsgebiet oftmals in einer komplexen Matrix vorliegen, gestaltet sich das mitunter äußerst schwierig.

In den letzten Jahren hat sich das allgemeine Interesse an Nanopartikeln deutlich verstärkt, denn ihr Einsatzgebiet weitet sich stetig aus. Inzwischen findet man Nanopartikel in den verschiedensten Produkten – so etwa in Pflegesprays, kosmetischen Cremes, Beschichtungen von Oberflächen oder in elektronischen Bauteilen.

Aber auch im Bereich von Medizin und Pharmazie kommen sie diagnostisch oder therapeutisch zur Anwendung. Ihre Bestandteile sind häufig Metalle wie beispielsweise Silber oder Gold oder Oxide (z.B. Titandioxid und Siliziumdioxid). Daneben findet man auch ausgewählte Kohlenstoff-Formen.

Meist besteht der erste Analysenschritt in der Auftrennung der Matrix, welche die Nanopartikel enthält. Das Standardverfahren, welches häufig zur Analyse der Nanopartikel eingesetzt wird, ist die Hydrodynamische Chromatographie (HDC). Diese Methode stößt allerdings vielfach an ihre Grenzen, weil ihre Kapazität und Selektivität gering sind. Zudem interagieren die Analyten oft mit dem Säulenfüllmaterial, und es muss häufig eine spezielle mobile Phase verwendet werden. Aus diesen Gründen ist eine Kalibrierung nur schwer oder gar nicht durchführbar.

Hier kann die Asymmetrische Fluss-Feld-Fluss-Fraktionierung (AF4) für Abhilfe sorgen. Dieses Trennverfahren arbeitet ohne Säule, so dass entsprechende Wechselwirkungen ausgeschlossen sind. Die Trennung findet in einem Kanal statt und wird ausschließlich durch Strömungskräfte bewerkstelligt.

Die Größenbestimmung der Nanopartikel erfolgt mittels Mehrwinkel-Lichtstreuungsmessung (Englisch: Multi Angle Light Scattering, MALS). MALS ist ein Verfahren, das die absolute Messung von Molmassen ohne den Einsatz von Standards ermöglicht.

Im vorliegenden Applikationsbericht zeigen wir Messungen von Gold-Nanopartikeln (Größe 10 nm) in humanem Serum, also in einer sehr komplexen Matrix. Die Daten wurden mit Hilfe der in Tabelle 1 gezeigten instrumentellen Konfiguration gewonnen, wobei alle Instrumente online miteinander gekoppelt waren.

Detektiert werden hier zunächst die aufgetrennten Serumproteine (wahrscheinliche Reihenfolge: Albumin bei 5 min, Antikörper bei 11 min, Lipoproteine nach 15 min) [siehe Referenz]. Die Gold-Nanopartikel eluieren etwa ab der 20. Minute und sind bei der ausgewählten Wellenlänge van 525 nm (rot) gut nachweisbar.

Das Detergenz SDS in der mobilen Phase bildet vermutlich eine micellare Struktur um die Nanopartikel. Dies erleichtert die Auftrennung und die Quantifizierbarkeit, während sich Elutionszeit und Radius etwas erhöhen.

In diesem Applikationsbericht beschreiben wir die Messung von Gold-Nanopartikeln in humanem Serum. Mithilfe der AF4 konnten sowohl die in hoher Konzentration im Blut enthaltenen Proteine (Albumin, Antikörper, Lipoproteine) als auch die Nanopartikel getrennt und identifiziert werden. Darüber hinaus wurde mittels Mehrwinkel-Lichtstreuung der Gyrationsradius der Nanopartikel bestimmt. Vermutlich bildet das Detergens SDS micellare Strukturen um die Partikel, so dass die Radien bei ca. 25 nm beginnen und bis über 60 nm reichen.

Die Messungen wurden in den Labors von Wyatt Technology Europe GmbH, Dernbach, durchgeführt und ausgewertet.

Tae Joon Cho, Vincent A. Hackley: Fractionation and characterization of gold nanoparticles in aqueous solution: asymmetric-flow field flow fractionation with MALS, DLS, and UV–Vis detection. Anal. Bioanal. Chem. DOI 10.1007/s00216-010-4133-6.

*)Institute for Environmental Studies (IVM), VU University, Amsterdam, The Netherlands; petra.krystek@ivm.vu.nl.**)Wyatt Technology Europe, Dernbach

Petra Krystek*), Dierk Roessner und Thomas Jocks**) | LABO
Weitere Informationen:
http://www.labo.de/polymeranalytik/AF4-System-Eclipse-3-/Gold-Nanopartikel.htm

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Medizintechnik:

nachricht Neue Hoffnung für Leberkrebspatienten
24.03.2017 | Universitätsklinikum Regensburg (UKR)

nachricht Fliegende Intensivstationen: Ultraschallgeräte in Rettungshubschraubern können Leben retten
23.03.2017 | Deutsche Gesellschaft für Ultraschall in der Medizin (DEGUM)

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Medizintechnik >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Wegweisende Erkenntnisse für die Biomedizin: NAD⁺ hilft bei Reparatur geschädigter Erbinformationen

Eine internationale Forschergruppe mit dem Bayreuther Biochemiker Prof. Dr. Clemens Steegborn präsentiert in 'Science' neue, für die Biomedizin wegweisende Forschungsergebnisse zur Rolle des Moleküls NAD⁺ bei der Korrektur von Schäden am Erbgut.

Die Zellen von Menschen und Tieren können Schäden an der DNA, dem Träger der Erbinformation, bis zu einem gewissen Umfang selbst reparieren. Diese Fähigkeit...

Im Focus: Designer-Proteine falten DNA

Florian Praetorius und Prof. Hendrik Dietz von der Technischen Universität München (TUM) haben eine neue Methode entwickelt, mit deren Hilfe sie definierte Hybrid-Strukturen aus DNA und Proteinen aufbauen können. Die Methode eröffnet Möglichkeiten für die zellbiologische Grundlagenforschung und für die Anwendung in Medizin und Biotechnologie.

Desoxyribonukleinsäure – besser bekannt unter der englischen Abkürzung DNA – ist die Trägerin unserer Erbinformation. Für Prof. Hendrik Dietz und Florian...

Im Focus: Fliegende Intensivstationen: Ultraschallgeräte in Rettungshubschraubern können Leben retten

Etwa 21 Millionen Menschen treffen jährlich in deutschen Notaufnahmen ein. Im Kampf zwischen Leben und Tod zählt für diese Patienten jede Minute. Wenn sie schon kurz nach dem Unfall zielgerichtet behandelt werden können, verbessern sich ihre Überlebenschancen erheblich. Damit Notfallmediziner in solchen Fällen schnell die richtige Diagnose stellen können, kommen in den Rettungshubschraubern der DRF Luftrettung und zunehmend auch in Notarzteinsatzfahrzeugen mobile Ultraschallgeräte zum Einsatz. Experten der Deutschen Gesellschaft für Ultraschall in der Medizin e.V. (DEGUM) schulen die Notärzte und Rettungsassistenten.

Mit mobilen Ultraschallgeräten können Notärzte beispielsweise innere Blutungen direkt am Unfallort identifizieren und sie bei Bedarf auch für Untersuchungen im...

Im Focus: Gigantische Magnetfelder im Universum

Astronomen aus Bonn und Tautenburg in Thüringen beobachteten mit dem 100-m-Radioteleskop Effelsberg Galaxienhaufen, das sind Ansammlungen von Sternsystemen, heißem Gas und geladenen Teilchen. An den Rändern dieser Galaxienhaufen fanden sie außergewöhnlich geordnete Magnetfelder, die sich über viele Millionen Lichtjahre erstrecken. Sie stellen die größten bekannten Magnetfelder im Universum dar.

Die Ergebnisse werden am 22. März in der Fachzeitschrift „Astronomy & Astrophysics“ veröffentlicht.

Galaxienhaufen sind die größten gravitativ gebundenen Strukturen im Universum, mit einer Ausdehnung von etwa zehn Millionen Lichtjahren. Im Vergleich dazu ist...

Im Focus: Giant Magnetic Fields in the Universe

Astronomers from Bonn and Tautenburg in Thuringia (Germany) used the 100-m radio telescope at Effelsberg to observe several galaxy clusters. At the edges of these large accumulations of dark matter, stellar systems (galaxies), hot gas, and charged particles, they found magnetic fields that are exceptionally ordered over distances of many million light years. This makes them the most extended magnetic fields in the universe known so far.

The results will be published on March 22 in the journal „Astronomy & Astrophysics“.

Galaxy clusters are the largest gravitationally bound structures in the universe. With a typical extent of about 10 million light years, i.e. 100 times the...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Rund 500 Fachleute aus Wissenschaft und Wirtschaft diskutierten über technologische Zukunftsthemen

24.03.2017 | Veranstaltungen

Lebenswichtige Lebensmittelchemie

23.03.2017 | Veranstaltungen

Die „Panama Papers“ aus Programmierersicht

22.03.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Rund 500 Fachleute aus Wissenschaft und Wirtschaft diskutierten über technologische Zukunftsthemen

24.03.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Förderung des Instituts für Lasertechnik und Messtechnik in Ulm mit rund 1,63 Millionen Euro

24.03.2017 | Förderungen Preise

TU-Bauingenieure koordinieren EU-Projekt zu Recycling-Beton von über sieben Millionen Euro

24.03.2017 | Förderungen Preise