domingo, 17 de febrero de 2019

QUÍMICA - QUÍMICA ANALÍTICA


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Una micrografía electrónica en escala de grises de nanopartículas de diferentes tamaños y formas.
Las nanopartículas difieren en sus propiedades físicas, como el tamaño, la forma y la dispersión, que deben medirse para describirlas completamente.
La caracterización de las nanopartículas es una rama de la nanometrología que se ocupa de la caracterización de las propiedades físicas y químicas de las nanopartículas . Las nanopartículas tienen al menos una dimensión externa primaria de menos de 100 nanómetros y, a menudo, se diseñan para sus propiedades únicas. Las nanopartículas son diferentes a los productos químicos convencionales en que su composición y concentración química no son métricas suficientes para una descripción completa, ya que varían en otras propiedades físicas como el tamaño, la forma, las propiedades de la superficie, la cristalinidad y el estado de dispersión.
Las nanopartículas se caracterizan por varios propósitos, incluidos los estudios de nanotoxicología y la evaluación de la exposición en los lugares de trabajo para evaluar sus riesgos para la salud y la seguridad , así como el control del proceso de fabricación Existe una amplia gama de instrumentos para medir estas propiedades, incluidos los métodos de microscopía y espectroscopia , así como los contadores de partículas .Las normas de metrología y los materiales de referencia para la nanotecnología, aunque todavía son una nueva disciplina, están disponibles en muchas organizaciones.




Fondo editar ]

La nanotecnología es la manipulación de la materia a escala atómica para crear materiales, dispositivos o sistemas con nuevas propiedades o funciones. Tiene aplicaciones potenciales en energía , salud , industria , comunicaciones, agricultura, productos de consumo y otros sectores. Las nanopartículas tienen al menos una dimensión externa primaria de menos de 100 nanómetros , y con frecuencia tienen propiedades diferentes a las de sus componentes generales que son tecnológicamente útiles. [1] Este artículo utiliza la definición más amplia de nanopartículas que incluye todos los nanomateriales libresindependientemente de su forma o cuántas de sus dimensiones sean a nanoescala; [2] esto corresponde a la definición ISO / TS 80004 de "nanoobjeto" en lugar de su definición más restrictiva de nanopartícula, que solo se refiere a nanoobjetos redondos. [3]
Las nanopartículas tienen diferentes requisitos analíticos que los químicos convencionales, para los cuales la composición química y la concentración son métricas suficientes. Las nanopartículas tienen otras propiedades físicas que deben medirse para una descripción completa, como el tamaño , la forma , las propiedades de la superficie , la cristalinidad y el estado de dispersión . Estas propiedades influyen en los efectos en la salud de la exposición a nanopartículas de una composición dada. Un desafío adicional es que los procedimientos de muestreo y de laboratorio pueden perturbar el estado de dispersión de las nanopartículas o sesgar la distribución de sus otras propiedades. [4] [5]
En contextos ambientales, un desafío adicional es que muchos métodos no pueden detectar bajas concentraciones de nanopartículas que aún pueden tener un efecto adverso. [4] Un alto fondo de nanopartículas naturales e incidentales puede interferir con la detección de la nanopartícula diseñada por el objetivo, ya que es difícil distinguir las dos. [4] [6] Las nanopartículas también se pueden mezclar con partículas más grandes. [6] Para algunas aplicaciones, las nanopartículas se pueden caracterizar en matrices complejas como agua, suelo, alimentos, polímeros, tintas, mezclas complejas de líquidos orgánicos como cosméticos o sangre. [6] [7]

Tipos de metodos editar ]

Una fotografía de un microscopio electrónico que consta de tres módulos blancos sentados en un escritorio
Microscopios como este microscopio electrónico de barridopueden visualizar nanopartículas individuales para caracterizar su forma, tamaño y ubicación.
Fotografía de un espetrofotómetro UV-vis que consta de dos cajas blancas y un monitor de computadora en un escritorio
Un espectrofotómetro de luz ultravioleta puede proporcionar información sobre la concentración, el tamaño y la forma.
Los métodos de microscopía generan imágenes de nanopartículas individuales para caracterizar su forma, tamaño y ubicación. Microscopía electrónica y microscopía con sonda de barrido son los métodos dominantes. Debido a que las nanopartículas tienen un tamaño por debajo del límite de difracción de la luz visible , la microscopía ópticaconvencional no es útil. Los microscopios electrónicos se pueden acoplar a métodos espectroscópicos que pueden realizar análisis elementales . Los métodos de microscopía son destructivos y pueden ser propensos a artefactos indeseables.desde la preparación de la muestra, como el secado o las condiciones de vacío requeridas para algunos métodos, o desde la geometría de la punta de la sonda en el caso de microscopía de sonda de barrido Además, la microscopía se basa en mediciones de partículas individuales , lo que significa que un gran número de partículas individuales se deben caracterizar para estimar sus propiedades globales. [4] [6] Un método más nuevo, la microscopía de campo oscuromejorada con imágenes hiperespectrales , se muestra prometedora para la obtención de imágenes de nanopartículas en matrices complejas como tejido biológico con mayor contraste y rendimiento. [8]
La espectroscopia , que mide la interacción de las partículas con la radiación electromagnética en función de la longitud de onda , es útil para algunas clases de nanopartículas para caracterizar la concentración, el tamaño y la forma. Los puntos cuánticossemiconductores son fluorescentes y las nanopartículas metálicas exhiben absorbancias de plasmón de superficie , lo que hace que ambas sean susceptibles a la espectroscopia ultravioleta-visible . [4] El infrarrojo , la resonancia magnética nuclear y la espectroscopia de rayos X también se usan con nanopartículas. [6] Métodos de dispersión de luz usando luz láser ,Los rayos X o la dispersión de neutrones se utilizan para determinar el tamaño de partícula, y cada método es adecuado para diferentes rangos de tamaño y composiciones de partículas. [4] [6]
Algunos métodos misceláneos son la electroforesis para la carga superficial, el método Brunauer-Emmett-Tellerpara el área superficial y la difracción de rayos X para la estructura cristalina [4] , así como la espectrometría de masas para la masa de partículas y los contadores de partículas para el número de partículas. [6] Las técnicas de cromatografía , centrifugación y filtración pueden usarse para separar las nanopartículas por tamaño u otras propiedades físicas antes o durante la caracterización. [4]

Métricas editar ]

Tamaño y dispersión editar ]

Una fotografía de cinco viales de líquido, cada uno con un tono diferente de rojo.  Debajo de cada vial hay un esquema que muestra el tamaño de las partículas en el vial, ordenadas de menor a mayor.
Las nanopartículas con diferentes tamaños de partículas pueden tener diferentes propiedades físicas. Por ejemplo, las nanopartículas de oro de diferentes tamaños aparecen como colores diferentes.
Una micrografía electrónica de nanopartículas esféricas agrupadas
La dispersión es el grado en que las partículas se agrupan en aglomerados débilmente unidos agregados fuertemente unidos .
El tamaño de partícula es la dimensión externa de una partícula, y la dispersión es una medida del rango de tamaños de partícula en una muestra. Si la partícula es alargada o tiene una forma irregular, el tamaño diferirá entre las dimensiones, aunque muchas técnicas de medición producen un diámetro esférico equivalente basado en la propiedad sustituta que se está midiendo. El tamaño se puede calcular a partir de propiedades físicas como la velocidad de sedimentación , la tasa de difusión o el coeficiente y la movilidad eléctrica . El tamaño también se puede calcular a partir de imágenes de microscopio usando parámetros medidos como el diámetro de Feret , el diámetro de Martinydiámetros de área proyectada ; La microscopía electrónica se usa a menudo para este propósito para las nanopartículas. Las medidas de tamaño pueden diferir entre los métodos porque miden diferentes aspectos de las dimensiones de las partículas, promedian las distribuciones en un conjunto de manera diferente, o la preparación u operación del método puede cambiar el tamaño de partícula efectivo. [9]
Para las nanopartículas en el aire, las técnicas para medir el tamaño incluyen los impactadores en cascada , los impactadores eléctricos de baja presión , los analizadores de movilidad y los espectrómetros de masas de tiempo de vuelo . Para las nanopartículas en suspensión, las técnicas incluyen dispersión dinámica de la luz , difracción láser , fraccionamiento de flujo de campo , análisis de seguimiento de partículascromatografía de exclusión por tamaño , sedimentación centrífuga microscopía de fuerza atómica . Para materiales secos, las técnicas para medir el tamaño incluyen microscopía electrónica , microscopía de fuerza atómica yDifracción de rayos X . Los cálculos posteriores a partir de las mediciones de área de superficie se emplean comúnmente, pero están sujetos a errores para materiales porosos. [9] Los métodos adicionales incluyen cromatografía hidrodinámica , dispersión de luz estática , de dispersión de luz multiángulo , nefelometríadetección de averías inducida por láser , y espectroscopia ultravioleta-visible ; [4] así como microscopía óptica de barrido de campo cercano , microscopía de barrido láser confocal , electroforesis capilar , ultracentrifugación , filtración de flujo cruzadodispersión de rayos X de ángulo pequeño y análisis de movilidad diferencial . [6] El uso de un microscopio electrónico de barrido ambiental evita los cambios morfológicos causados ​​por el vacío requerido para el microscopio electrónico de barrido estándar, a un costo de resolución. [4] [6]
Una propiedad estrechamente relacionada es la dispersión , una medida del grado en que las partículas se agrupan en aglomerados o agregados. Mientras que los dos términos a menudo se usan indistintamente, de acuerdo con las definiciones de nanotecnología ISO, un aglomerado es una colección reversible de partículas débilmente unidas, por ejemplo, por fuerzas de van der Waals o enredos físicos, mientras que un agregado está compuesto de partículas unidas o fusionadas irreversiblemente, por Ejemplo a través de enlaces covalentes . La dispersión a menudo se evalúa utilizando las mismas técnicas empleadas para determinar la distribución de tamaño, y el ancho de una distribución de tamaño de partícula se usa a menudo como un sustituto de la dispersión. [9] La dispersión es un proceso dinámico fuertemente afectado por las propiedades de las partículas en sí, así como por su entorno, como el pH y la fuerza iónica. Algunos métodos tienen dificultades para distinguir entre una sola partícula grande y un conjunto de partículas aglomeradas o agregadas más pequeñas; en este caso, el uso de múltiples métodos de tamaño puede ayudar a resolver la ambigüedad, siendo la microscopía particularmente útil. [10]

Forma editar ]

Una micrografía electrónica de una nanopartícula en forma de estrella.
Las nanopartículas pueden tomar en una no esférica forma , como este en forma de estrella nanopartícula de oro
La morfología se refiere a la forma física de una partícula, así como a su topografía superficial, por ejemplo, la presencia de grietas, crestas o poros. La morfología influye en la dispersión, la funcionalidad y la toxicidad, y tiene consideraciones similares a las mediciones de tamaño. La evaluación de la morfología requiere la visualización directa de las partículas a través de técnicas como microscopía electrónica de barrido , microscopía electrónica de transmisión y microscopía de fuerza atómica. [9] Se pueden usar varios factores de tamaño, como esfericidad o circularidad , relación de aspecto , elongación, convexidad y dimensión fractal . [5] Debido a que la microscopía implica mediciones de partículas individuales, es necesario un gran tamaño de muestra para garantizar una muestra representativa, y se deben tener en cuenta los efectos de la orientación y la preparación de la muestra. [10]

Composición química y estructura cristalina editar ]

Parte superior, esquemático de un sólido cristalino que muestra partículas circulares en una red hexagonal regular.  Parte inferior, esquemática de un sólido amorfo que muestra partículas circulares en una disposición desordenada.
Los átomos en una nanopartícula pueden estar dispuestos en una estructura cristalina , pueden ser amorfos , o pueden estar intermedios entre los dos.
La composición química a granel se refiere a los elementos atómicos de los que se compone una nanopartícula, y se puede medir en conjunto o en métodos de análisis elemental de una sola partícula Técnicas Ensemble incluyen la espectroscopia de absorción atómica , la espectroscopia de emisión óptica de plasma acoplado inductivamente o acoplado inductivamente espectrometría de masas de plasma , espectroscopia de resonancia magnética nuclear , análisis de activación de neutrones , difracción de rayos X , espectroscopia de absorción de rayos X , fluorescencia de rayos X , y análisis termogravimétrico . Las técnicas de partícula única incluyenespectrometría de masas de tiempo de vuelo , así como la utilización de detectores elementales como el análisis de rayos X de dispersión de energía o la espectroscopia de pérdida de energía de electrones mientras se utiliza la microscopía electrónica de barrido o la microscopía electrónica de transmisión . [9]
La disposición de los átomos elementales en una nanopartículas puede organizarse en una estructura cristalina o puede ser amorfa . La cristalinidad es la proporción de la estructura cristalina a la amorfa. El tamaño de cristalita , el tamaño de la celda unitaria de cristal, se puede calcular a través de la ecuación de Scherrer . En general, la estructura cristalina se determina utilizando la difracción de rayos X en polvo o la difracción de electrones del área seleccionada utilizando un microscopio electrónico de transmisión , aunque otros como la espectroscopia Ramanexiste. La difracción de rayos X requiere del orden de un gramo de material, mientras que la difracción de electrones se puede realizar en partículas individuales. [9]

Área de superficie editar ]

El área de superficie es una métrica importante para las nanopartículas diseñadas porque influye en la reactividad y las interacciones de la superficie con los ligandos. Diferentes métodos miden diferentes aspectos del área de superficie. El área de superficie específica se refiere al área de superficie de un polvo normalizado a masa o volumen. Diferentes métodos miden diferentes aspectos del área de superficie. [9]
La medición directa del área de superficie de las nanopartículas utiliza la adsorción de un gas inerte como el nitrógeno o el criptón en condiciones variables de presión para formar una monocapa de cobertura de gas. El número de moléculas de gas necesarias para formar una monocapa y el área de la sección transversal de la molécula de gas de adsorbato están relacionadas con el "área de superficie total" de la partícula, incluidos los poros internos y las grietas, utilizando la ecuación de Brunauer-Emmett-Teller . [9] Se pueden usar moléculas orgánicas en lugar de gases, como etilenglicol monoetil éter . [4]
Existen varias técnicas de medición indirecta para las nanopartículas en el aire, que no tienen en cuenta la porosidad y otras irregularidades de la superficie y, por lo tanto, pueden ser inexactas. Los cargadores de difusión en tiempo real miden el "área de superficie activa", el área de la partícula que interactúa con el gas o iones circundantes y es accesible solo desde el exterior. Los analizadores de movilidad eléctrica calculan el diámetro equivalente esférico, que se puede convertir utilizando relaciones geométricas. Estos métodos no pueden discriminar una nanopartícula de interés de las nanopartículas incidentales que pueden ocurrir en entornos complejos como las atmósferas del lugar de trabajo. Las nanopartículas se pueden recoger en un sustrato y sus dimensiones externas se pueden medir utilizandoMicroscopía electrónica , luego se convierte en área de superficie utilizando relaciones geométricas. [9]

Química de superficie y carga editar ]

Un modelo atómico generado por computadora en 3D de una nanopartícula esférica con moléculas de cadena larga unidas a su superficie
La superficie de una nanopartícula puede tener una composición diferente que el resto de la partícula, por ejemplo, con ligandos orgánicos unidos a ella.
La química de superficies se refiere a la química elemental o molecular de las superficies de partículas. No existe una definición formal para lo que constituye una capa superficial, que generalmente se define por la técnica de medición empleada. Para las nanopartículas, una mayor proporción de átomos se encuentran en su superficie en relación con las partículas de escala micrométrica, y los átomos de la superficie están en contacto directo con solventes e influyen en sus interacciones con otras moléculas. Algunas nanopartículas, como los puntos cuánticos, pueden tener una estructura núcleo-cubierta donde los átomos de la superficie externa son diferentes a los del núcleo interior. [9]
Múltiples técnicas están disponibles para caracterizar la química de la superficie de las nanopartículas. La espectroscopia fotoelectrónica de rayos X y la espectroscopia electrónica de Auger son muy adecuadas para caracterizar una capa superficial más gruesa de 1 a 5 nm. La espectroscopia de masas de iones secundarios es más útil para caracterizar solo algunos de los primeros angstroms, y se puede utilizar con técnicas de sputtering para analizar la química en función de la profundidad. Las mediciones de la química de la superficie son particularmente sensibles a la contaminación en las superficies de las partículas, y los análisis cuantitativos son difíciles y la resolución espacial puede ser deficiente. [9] Para proteínas adsorbidas , radiomarcaje o métodos de espectrometría de masas tales comoSe puede usar la desorción / ionización por láser asistida por matriz(MALDI). [10]
La carga superficial generalmente se refiere a la carga de la adsorción o desorción de protones en sitios hidroxilados en una superficie de nanopartículas. [9] El potencial de la superficie es difícil de medir directamente, por lo que el potencial zeta relacionado a menudo se mide, que es el potencial en el plano de deslizamiento de la doble capa , que separa las moléculas de solventes móviles de las que permanecen unidas a la superficie. [4] El potencial zeta es una propiedad calculada en lugar de medida, y es una función tanto de la nanopartícula de interés como de su medio circundante, que requiere una descripción de la temperatura de medición; composición, pH, viscosidad y constante dieléctrica del medio; y el valor utilizado para que la función de Henry sea significativa. Se utiliza como indicador de la estabilidad coloidal y se ha demostrado que predice la absorción de nanopartículas por las células. [9] El potencial zeta se puede medir por titulación para encontrar el punto isoeléctrico , [10] o por electroforesis [4], incluida la electroforesis con láser Doppler . [9]
La energía superficial o la humectabilidad también son importantes para la agregación, disolución y bioacumulación de nanopartículas. Se pueden medir mediante estudios de calor de microcalorimetría de inmersión o mediante mediciones de ángulos de contacto . La reactividad de la superficie también se puede controlar directamente mediante microcalorimetría utilizando moléculas de sonda que experimentan cambios medibles. [10]

Solubilidad editar ]

La solubilidad es una medida del grado en que el material se disuelve de una nanopartícula para entrar en la solución. El material disuelto como parte de una prueba de solubilidad se puede cuantificar mediante espectroscopia de absorción atómica , espectroscopia de emisión óptica de plasma acoplado inductivamente y espectroscopia de masas de plasma acoplado inductivamente , siendo la última generalmente la más sensible. Dos conceptos relacionados son la biodurabilidad , la velocidad de disolución en un fluido biológico o sustituto, y la biopersistencia , la velocidad a la que se elimina un material de un órgano como el pulmón mediante procesos de disolución física y química. [9]
Las técnicas analíticas para la solubilidad miden cuantitativamente la concentración elemental total en una muestra y no discriminan entre formas disueltas o sólidas. Por lo tanto, se debe utilizar un proceso de separaciónpara eliminar las partículas restantes. Las técnicas de separación física incluyen cromatografía de exclusión por tamaño , cromatografía hidrodinámica y fraccionamiento de flujo de campo . Las técnicas de separación mecánica utilizan membranas y / o centrifugación . Las técnicas de separación química son la extracción líquido-líquido , la extracción sólido-líquido , la extracción de punto de nube y el uso de nanopartículas magnéticas.[9]

Aplicaciones editar ]

Verificación del producto editar ]

Los fabricantes y usuarios de nanopartículas pueden realizar la caracterización de sus productos para fines de control o verificación y validación de procesos . [9] A diferencia de la nanometrología orientada a la investigación, las mediciones industriales enfatizan la reducción del tiempo, el costo y el número de métricas medidas, y deben realizarse en condiciones ambientales durante un proceso de producción. [11]

Toxicología editar ]

La nanotoxicología es el estudio de los efectos tóxicos de las nanopartículas en los organismos vivos. La caracterización de las propiedades físicas y químicas de una nanopartícula es importante para garantizar la reproducibilidad de los estudios de toxicología, y también es vital para estudiar cómo las propiedades físicas y químicas de las nanopartículas determinan sus efectos biológicos. [10]
Las propiedades de una nanopartícula, como la distribución del tamaño y el estado de aglomeración, pueden cambiar a medida que se prepara un material y se usa en estudios de toxicología. Esto hace que sea importante medirlos en diferentes puntos del experimento. Las propiedades "como se recibe" o "como se genera" se refieren al estado del material cuando se recibe del fabricante o se sintetiza en el laboratorio. Las propiedades "como dosificadas" o "como expuestas" se refieren a su estado cuando se administran al sistema biológico. Estos pueden diferir del estado "recibido" debido a la formación de agregados y aglomerados si el material ha estado en forma de polvo, el asentamiento de agregados y aglomerados más grandes, o la pérdida por adhesión a las superficies.mecanismos de depuración fisiológica . En esta etapa, es difícil medir las propiedades de las nanopartículas in situ sin perturbar el sistema. El examen post mortem o histológico proporciona una forma de medir estos cambios en el material, aunque el tejido en sí puede interferir con las mediciones. [5]

Evaluación de la exposición editar ]

Una fotografía de cuatro pequeñas piezas de maquinaria conectadas por tubos transparentes sentados en una mesa
Equipo utilizado para el muestreo de área de nanopartículas en el aire. Los instrumentos que se muestran aquí incluyen un contador de partículas de condensación , un fotómetro de aerosol y dos bombas de muestreo de aire para el análisis basado en filtros.
La evaluación de la exposición es un conjunto de métodos utilizados para monitorear la liberación de contaminantes y las exposiciones a los trabajadores. Es un paso vital para mitigar los peligros para la salud y la seguridad de los nanomateriales en los lugares de trabajo donde se manejan. Para las nanopartículas diseñadas, la evaluación a menudo involucra el uso de instrumentos en tiempo real, como los contadores de partículas , que monitorean el número total de partículas en el aire (incluidas las nanopartículas de interés y otras partículas de fondo), y losmétodos de muestreo de higiene ocupacional basados ​​en filtros. Que utilizan microscopía electrónica y análisis elemental.Identificar la nanopartícula de interés. El muestreo personal ubica a los muestreadores en la zona de respiración personal del trabajador, lo más cerca posible de la nariz y la boca y, por lo general, se adjunta al cuello de una camisa. El muestreo de área es donde los muestreadores se colocan en ubicaciones estáticas. [12]
La técnica de evaluación de la exposición a nanomateriales de NIOSH (NEAT 2.0) es una estrategia de muestreo que se puede usar para determinar el potencial de exposición de las nanopartículas diseñadas. El enfoque NEAT 2.0 utiliza dos muestras de filtro en la zona de respiración personal del trabajador y como muestras de área. El primero se utiliza para el análisis elemental. El segundo se utiliza para recopilar datos morfológicos de la microscopía electrónica, que puede proporcionar un orden de magnitud de la contribución de la nanopartícula de interés a la carga de masa elemental, así como una evaluación cualitativa del tamaño de las partículas , el grado de aglomeración y si la nanopartícula es libre o está contenida dentro de una matrizLa identificación y caracterización de los peligros se puede realizar en base a una evaluación holística de las muestras de filtro integradas. Además, los instrumentos de lectura directa portátiles en el campo se pueden utilizar para el registro continuo de fluctuaciones normales en el recuento de partículas, la distribución de tamaño y la masa. Al documentar las actividades de los trabajadores, los resultados de los datos registrados se pueden utilizar para identificar tareas o prácticas en el lugar de trabajo que contribuyen a cualquier aumento o aumento en los recuentos. Los datos deben interpretarse cuidadosamente, ya que los instrumentos de lectura directa identificarán la cantidad en tiempo real de todas las nanopartículas, incluidas las partículas de fondo incidentales, como las que pueden ocurrir en el escape del motor, el escape de la bomba, los recipientes de calefacción y otras fuentes. Evaluación de prácticas de trabajo, eficacia de ventilación,[12]
Para ser efectivos, los contadores de partículas en tiempo real deberían ser capaces de detectar una amplia gama de tamaños de partículas, ya que las nanopartículas pueden agregarse al aire. Las áreas de trabajo adyacentes se pueden probar simultáneamente para establecer una concentración de fondo. [1] No todos los instrumentos utilizados para detectar aerosoles son adecuados para monitorear las emisiones de nanopartículas ocupacionales porque pueden no ser capaces de detectar partículas más pequeñas o pueden ser demasiado grandes o difíciles de enviar a un lugar de trabajo. [1] [13] Algunos métodos NIOSH desarrollados para otros productos químicos pueden usarse para el análisis fuera de línea de las nanopartículas, [1] incluyendo su morfología y geometría, [14] contenido de carbono elemental (relevante para las nanopartículas basadas en carbono), [15] ][16] y análisis elemental para varios metales. [17]
Los límites de exposición laboral aún no se han desarrollado para muchas de las numerosas y crecientes nanopartículas diseñadas y producidas actualmente, ya que sus peligros no se conocen completamente. [12] Si bien las métricas basadas en masa se usan tradicionalmente para caracterizar los efectos toxicológicos de la exposición a contaminantes del aire, no está claro qué métricas son las más importantes con respecto a las nanopartículas diseñadas. Los estudios en animales y cultivos celulares han demostrado que el tamaño y la forma pueden ser dos factores principales en sus efectos toxicológicos. [1] El área de superficie y la química de la superficie también parecen ser más importantes que la concentración de masa. [13] El Instituto Nacional de Seguridad y Salud Ocupacional de los EE. UU. Ha determinado la no reglamentaciónlímites de exposición recomendados (REL) de 1.0 μg / m 3 para nanotubos de carbono y nanofibras de carbono como carbono elemental con corrección de fondo como un promedio ponderado en el tiempo de 8 horas (TWA) concentración de masa respirable, [16] y 300 μg / m 3 para Dióxido de titanio ultrafino en concentraciones de TWA de hasta 10 horas por día durante una semana laboral de 40 horas. [18]

Normas editar ]

Los estándares de metrología para nanotecnología están disponibles tanto de organizaciones privadas como de agencias gubernamentales. [19] [20] Estos incluyen la Organización Internacional de Normalización (ISO), [21] [22]ASTM International , [23] [24] la Asociación de Normas IEEE (IEEE), [25] la Comisión Electrotécnica Internacional(IEC) , [26] [27] la Unión Internacional de Química Pura y Aplicada , [28] el Instituto Nacional de Estándares y Tecnología de los Estados Unidos (NIST), [29] el Laboratorio de Caracterización de Nanotecnología del Instituto Nacional del Cáncer de EE. UU [30] y el Comité Europeo de Normalización . [31] El American National Standards Institute mantiene una base de datos de estándares de nanotecnología. [32]

Materiales de referencia editar ]

Una micrografía electrónica de nanopartículas, casi del mismo tamaño.
Micrografía electrónica de transmisión de nanopartículas de dióxido de titanio del Material de Referencia Estándar NIST 1898
Los materiales de referencia son materiales que se establecen o producen para ser homogéneos y estables en al menos una propiedad física medible para proporcionar una medida de control . Los materiales de referencia para las nanopartículas pueden reducir el error de medición que puede contribuir a la incertidumbre en sus propiedades peligrosas en la evaluación de riesgos. [33] Los materiales de referencia también se pueden usar para calibrar equipos utilizados en la caracterización de nanopartículas, para el control estadístico de la calidad y para comparar experimentos realizados en diferentes laboratorios. [7]
Muchas nanopartículas aún no tienen materiales de referencia disponibles. [4] Las nanopartículas tienen el desafío de que los materiales de referencia solo pueden generarse cuando los propios métodos de medición pueden producir mediciones precisas y reproducibles de la propiedad física relevante. [33] Las condiciones de medición también deben especificarse, debido a que las propiedades como el tamaño y el estado de dispersión pueden cambiar en función de ellas, especialmente cuando existe un equilibrio termodinámico entre la materia particulada y la materia disuelta. [7] Los materiales de referencia de las nanopartículas a menudo tienen un período de validez más corto que otros materiales. Los que están en forma de polvo son más estables que los proporcionados en las suspensiones, pero el proceso de dispersión del polvo aumenta la incertidumbre en sus métricas[4]

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