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 Extrem schnelle Erfassung und Visualisierung von Tumorgrenzen während der Operation
15.01.2018 | Universität zu Lübeck

nachricht Wie Metallstrukturen effektiv helfen, Knochen zu heilen
12.01.2018 | Charité – Universitätsmedizin Berlin

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Medizintechnik >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Ein Atom dünn: Physiker messen erstmals mechanische Eigenschaften zweidimensionaler Materialien

Die dünnsten heute herstellbaren Materialien haben eine Dicke von einem Atom. Sie zeigen völlig neue Eigenschaften und sind zweidimensional – bisher bekannte Materialien sind dreidimensional aufgebaut. Um sie herstellen und handhaben zu können, liegen sie bislang als Film auf dreidimensionalen Materialien auf. Erstmals ist es Physikern der Universität des Saarlandes um Uwe Hartmann jetzt mit Forschern vom Leibniz-Institut für Neue Materialien gelungen, die mechanischen Eigenschaften von freitragenden Membranen atomar dünner Materialien zu charakterisieren. Die Messungen erfolgten mit dem Rastertunnelmikroskop an Graphen. Ihre Ergebnisse veröffentlichen die Forscher im Fachmagazin Nanoscale.

Zweidimensionale Materialien sind erst seit wenigen Jahren bekannt. Die Wissenschaftler André Geim und Konstantin Novoselov erhielten im Jahr 2010 den...

Im Focus: Forscher entschlüsseln zentrales Reaktionsprinzip von Metalloenzymen

Sogenannte vorverspannte Zustände beschleunigen auch photochemische Reaktionen

Was ermöglicht den schnellen Transfer von Elektronen, beispielsweise in der Photosynthese? Ein interdisziplinäres Forscherteam hat die Funktionsweise wichtiger...

Im Focus: Scientists decipher key principle behind reaction of metalloenzymes

So-called pre-distorted states accelerate photochemical reactions too

What enables electrons to be transferred swiftly, for example during photosynthesis? An interdisciplinary team of researchers has worked out the details of how...

Im Focus: Erstmalige präzise Messung der effektiven Ladung eines einzelnen Moleküls

Zum ersten Mal ist es Forschenden gelungen, die effektive elektrische Ladung eines einzelnen Moleküls in Lösung präzise zu messen. Dieser fundamentale Fortschritt einer vom SNF unterstützten Professorin könnte den Weg für die Entwicklung neuartiger medizinischer Diagnosegeräte ebnen.

Die elektrische Ladung ist eine der Kerneigenschaften, mit denen Moleküle miteinander in Wechselwirkung treten. Das Leben selber wäre ohne diese Eigenschaft...

Im Focus: The first precise measurement of a single molecule's effective charge

For the first time, scientists have precisely measured the effective electrical charge of a single molecule in solution. This fundamental insight of an SNSF Professor could also pave the way for future medical diagnostics.

Electrical charge is one of the key properties that allows molecules to interact. Life itself depends on this phenomenon: many biological processes involve...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - März 2018

17.01.2018 | Veranstaltungen

2. Hannoverscher Datenschutztag: Neuer Datenschutz im Mai – Viele Unternehmen nicht vorbereitet!

16.01.2018 | Veranstaltungen

Fachtagung analytica conference 2018

15.01.2018 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Projekt "HorseVetMed": Forscher entwickeln innovatives Sensorsystem zur Tierdiagnostik

17.01.2018 | Agrar- Forstwissenschaften

Seltsames Verhalten eines Sterns offenbart Schwarzes Loch, das sich in riesigem Sternhaufen verbirgt

17.01.2018 | Physik Astronomie

Ein Atom dünn: Physiker messen erstmals mechanische Eigenschaften zweidimensionaler Materialien

17.01.2018 | Physik Astronomie