在大海捞针中找到合成纳米粒子

奥地利和瑞士的科学家已经开发出一种区分土壤样品中工程纳米颗粒与天然纳米颗粒的新方法．该方法即使在浓度低于自然背景水平的数量级下也能工作。

化妆品和纺织品等日常用品中含有的纳米颗粒越来越多。由于担心纳米颗粒对健康和环境的潜在影响，监管机构希望监测合成纳米颗粒(例如TiO₂、SiO₂兼首席执行官₂)环境中的水平。然而，样品通常含有类似大小和组成的天然纳米颗粒，通常浓度要高得多。传统的单粒子电感耦合等离子体质谱(spICP-MS)，仪器锁定在一个同位素上，无法区分它们。

在这个地区工作了几年之后，弗兰克·冯·德·卡默而且Thilo霍夫曼来自维也纳大学的科学家和他的同事们现在已经在基于多元素指纹识别的基础上取得了突破，以探索人造纳米颗粒和天然纳米颗粒之间的差异，例如元素比例。该团队使用由苏黎世瑞士联邦理工学院(ETH)的同事开发的仪器测试了这一概念，该仪器可以在飞行时间质谱仪(TOFMS)上进行单粒子分析。spICP-TOFMS仪器的原型速度非常快，它不仅可以同时测量所有不同的元素，还可以同时测量每个粒子。然后，他们开发了一种机器学习算法来训练分析系统，使用定义良好的两种纳米颗粒标准，以提高分析的速度和精度。

在CeO的测试用例上演示了工作系统₂研究小组发现，土壤中的工程纳米颗粒可以与类似的自然存在的铈和镧颗粒区分开来，并能分辨出它们的数量。“整个方法的最大突破在于，我们有可能测量出比自然背景低几个数量级的人工纳米颗粒;所以你可以有10,000个纳米颗粒，但只有1个工程纳米颗粒，而且仍然显示它，”冯·德·卡默解释道。

Jorg Feldmann来自英国阿伯丁大学的分析环境中微量元素的专家对这项工作印象深刻:“政策制定者和监管机构迫切需要这项技术。他接着说:“这是第一个证据，表明未来可以开发出不基于显微镜的高通量方法。”ICP-TOF-MS是实现这一目标的关键。”

该团队希望开发出一种技术来区分其他无机工程纳米颗粒(如TiO₂)，以期成为监察环境的重要工具，以支持日后的规管。