Косметика все чаще содержит наночастицы. Одним из особенно деликатных вопросов является использование мельчайших частиц в косметике, поскольку потребитель вступает в прямой контакт с продуктами.
Например, солнцезащитные лосьоны содержат наночастицы оксида титана. Они обеспечивают защиту от ультрафиолета: подобно пленке из бесконечных крошечных зеркал, они наносятся на кожу и отражают ультрафиолетовые лучи.
Но эти крошечные частицы спорны. Они могут проникнуть в кожу при травме и вызвать воспалительную реакцию.
Его использование в солнцезащитных кремах в виде спрея также проблематично. Ученые опасаются, что частицы могут пагубно воздействовать на легкие при вдыхании. Даже влияние на окружающую среду до сих пор недостаточно исследовано.
Исследования показывают, что оксид титана, просачивающийся на общественные пляжи через солнцезащитные кремы, может поставить под угрозу экологический баланс. Таким образом, требование к маркировке действует с июля 2013 года на основании Директивы ЕС по косметике и средствам ухода за телом. Если в продукте используются ингредиенты наноразмеров, производитель должен прояснить этот факт, добавив «нано-» к названию ингредиента в списке.
В связи с требованиями законодательства потребность в методах анализа огромна.Определение размеров частиц до мельчайших масштабовСовременные процессы получения изображений с помощью электронного микроскопа, такие как просвечивающая электронная микроскопия или сканирующая электронная микроскопия, основаны на свойствах рассеивания света. Они используются для обнаружения всех присутствующих частиц.
Они не делают различий между клеткой, наночастицей или куском ворса. Эти методы идеально подходят для изучения свойств и форм поверхностей.
«Процесс рассеивания света и микроскопия недостаточно избирательны для многих исследований, включая токсикологические исследования», — говорит Габриэле Бек-Швадорф, ученый из Института межфазной инженерии и тонких пленок им. Фраунгофера IGB в Штутгарте. Менеджер группы и ее команда усовершенствовали и усовершенствовали существующий метод измерения таким образом, чтобы они могли определять наночастицы титана в сложной среде, состоящей из нескольких различных компонентов, которые являются очень чувствительными и тонкими. Исследователи измеряют отдельные частицы с помощью масс-спектроскопии с индуктивно связанной плазмой (или SP-ICP-MS). «С помощью этого метода я определяю массу.
Титан имеет атомную массу 48 AMU (атомных единиц массы). Если я настрою спектрометр на это, то я смогу нацеливаться на измерение титана», — объясняет Катрин Соммер, химик по пищевым продуктам из IGB.
При измерении частиц в плазму распыляется суспензия, которая содержит как крупные, так и мелкие частицы с неоднородным распределением. Суспензию необходимо резко разбавить, чтобы можно было обнаруживать и анализировать одну за другой частицы диоксида титана.
Ионы образуются из этих частиц в горячей плазме около 7000 Кельвинов. Они попадают в детектор спектрометра в виде ионного облака и подсчитываются за самое короткое время измерения, около трех миллисекунд. Интенсивность сигнала коррелирует с размером частиц. «Мы конвертируем интенсивность в нанометры.
В то же время мы подсчитываем сигналы частиц, на основании которых рассчитываем концентрацию частиц с точностью до десяти процентов. Мы можем точно установить, сколько частиц имеют определенный размер», — говорит Соммерс, объясняя процедура.Первоначально методы измерения наночастиц оксида титана в сточных водах были разработаны учеными IGB. «Но этот процесс обычно подходит для сложных сред, а также может применяться к солнцезащитным лосьонам», — указывает исследователь. Уникальная особенность этого подхода: команда IGB выполняет анализ и обработку данных без специального программного обеспечения. «Мы статистически оценили необработанные данные с помощью стандартной компьютерной программы и, таким образом, можем работать независимо от производителя.
По сравнению с существующими методами, SP-ICP-MS включает в себя быстрый процесс, который использует пределы обнаружения, которые простираются до ультра-следовых количеств. шкала ниже ppm ". Например, образец всего в несколько миллилитров можно исследовать примерно за шесть минут.Производители косметики, нанотехнологические предприятия и потребители могут извлечь выгоду из анализа частиц для обеспечения качества средств защиты от солнца и ухода за телом, а также использовать их для анализа воды, питьевой воды и продуктов питания. Исследователи планируют измерить и другие наночастицы в будущем, такие как диоксид кремния.
Определить, содержит ли продукт диоксид кремния, можно только путем сложных измерений. Чтобы установить наличие наночастиц, необходимо сначала определить их размер или распределение по размерам. Согласно определению ЕС, требования декларации применяются к наноматериалу, если не менее 50 процентов содержащихся в нем частиц имеют размер от 1 до 100 нанометров (нм). Предыдущие методы анализа здесь исчерпывают свои возможности.
Они позволяют определять размеры частиц только в чистых растворах. Они не подходят для анализа сложных сред, которые можно найти в современной косметике.
Кроме того, таким образом невозможно отличить друг от друга наночастицы с различными химическими свойствами.