Nachweis und Charakterisierung von Nanopartikeln in aquatischen Proben<\/p>\n
Die Menge der technisch produzierten Nanopartikel, ebenso wie die Zahl ihrer Anwendungen in Materialien mit innovativen Eigenschaften, w\u00e4chst stetig an. Die Exposition von Mensch und Umwelt und die damit einhergehende potentielle Sch\u00e4digung von Gesundheit und \u00d6kosystemen k\u00f6nnen daher nicht mehr ausgeschlossen werden. Nanopartikel finden in vielen allt\u00e4glichen Produkten wie zum Beispiel Kosmetika, Oberfl\u00e4chenveredelungen, Textilien und Reinigungsmitteln Anwendungen. Bedingt durch ihre geringe Gr\u00f6\u00dfe besitzen diese Partikel eine erh\u00f6hte Reaktivit\u00e4t, mit der eine erh\u00f6hte Toxizit\u00e4t einhergeht. Die verf\u00fcgbaren Methoden zum Nachweis von NPs in w\u00e4ssrigen Medien sind hinsichtlich ihrer Nachweisgrenze und Spezifit\u00e4t mit erheblichen Einschr\u00e4nkungen verbunden. Die Partikelkonzentrationen, die in w\u00e4ssrigen Umweltproben in der Regel zu erwarten sind, liegen deutlich unter den Nachweisgrenzen der meisten herk\u00f6mmlichen Verfahren. Die Ziele meiner Arbeiten liegen daher in der Entwicklung neuer Methoden und Sensoren f\u00fcr den NP-Nachweis.<\/p>\n
Hierf\u00fcr wurde eine auf der Brown\u00b4schen Molekularbewegung basierende Apparatur zur Gr\u00f6\u00dfenbestimmung entwickelt und erfolgreich zur Untersuchung des Agglomerationsverhaltens von Nanopartikel und deren Wechselwirkungen mit Proteinen und biologischen Medien angewandt. [1][2]<\/p>\n
Im Laufe der Arbeit wurde ausgehend von dieser Apparatur, eine Kombination von Dynamischer Lichtstreuung (DLS) und Brown\u00b4scher Molekularbewegung (BM) entwickelt. Dieser neu entwickelte Dynamic-Particle-Sizer (DPS), erm\u00f6glicht es auch polydisperse Partikel-Ensembles pr\u00e4zise zu untersuchen. Ebenso befindet sich ein Single-Nano-Particle-Sensors (SNPS), welcher auf Lichtstreumethoden an Einzelpartikeln basiert, in der Entwicklung. Der SNPS soll die simultane Bestimmung von Partikelkonzentration und Partikelgr\u00f6\u00dfe, auch in extrem niedrig konzentrierten Suspensionen, erm\u00f6glichen.<\/p>\n
Nanopartikel k\u00f6nnen entweder sterisch (z.B. durch eine feste Polymerh\u00fclle) oder ladungstabilisiert (durch geladene Molek\u00fcle, welche sich auf der Oberfl\u00e4che befinden) sein. Um das Verhalten dieser Partikel in Umweltgew\u00e4ssern besser einsch\u00e4tzen zu k\u00f6nnen, wurde ihr Verhalten in Bezug auf verschiedene im Brauchwasser vorhandene Substanzen untersucht.<\/p>\n
Zun\u00e4chst wurde das Verhalten von ladungsstabilisierten Silbernanopartikeln in salzhaltigen w\u00e4ssrigen Medien untersucht. Hierbei zeigt sich das die repulsive Barriere ladungsstabilisierter Partikel durch ionische Komponenten zerst\u00f6rt werden kann und somit die Bildung von Agglomeraten (Verbundsbildung) beg\u00fcnstigt. Es konnte zudem gezeigt werden, dass die Ladung des Anions der ionische Komponente einen signifikanten Einfluss auf die Zerst\u00f6rung der repulsiven Barriere hat. Bedingt durch den so stattfindenden Ladungstransfer kommt es zu einer Erh\u00f6hung der Agglomerationsgeschwindigkeit. Des Weiteren wurde ein neues Verfahren zur Bestimmung von Elementarladungen von Nanopartikeln entwickelt. [3]<\/p>\n
Da sich im Brauchwasser allerdings nicht nur ionische Komponenten, sondern auch Biomolek\u00fcle wie Proteine oder Huminstoffe befinden, wurde in einer weiteren Messreihe das Verhalten von Citrat-stabilisierten Silbernanopartikeln bez\u00fcglich dieser Molek\u00fcle untersucht. Hier konnte exemplarisch gezeigt werden, dass Proteine in der Lage sind auf Partikeloberfl\u00e4chen zu absorbieren und diese somit gegen ionische Komponenten zu stabilisieren, wobei es hierbei nicht zu einer Agglomeratbildung kommt. [4]<\/p>\n
Im Rahmen meiner Arbeit konnten bereits, mittels der entwickelten Methoden und Techniken, wertvolle Hinweise auf das Verhalten von Nanopartikeln in umwelt\u00e4hnlichen Modellproben gewonnen werden. Zuk\u00fcnftig wird nun das Verhalten von Nanopartikeln in realen Umweltproben untersucht um anschlie\u00dfend wichtige grundlegende Kenntnisse \u00fcber das Verhalten und Vorhandensein von Nanopartikeln in Gew\u00e4ssern zu gewinnen und somit einen gro\u00dfen Beitrag zur Einsch\u00e4tzungen der Gef\u00e4hrdung von \u00d6kosystemen zu erhalten.<\/p>\n
[1] S. Kittler, C. Greulich, J. S. Gebauer, J. Diendorf, L. Treuel, L. Ruiz, J. M. Gonzalez-Calbet, M. Vallet-Regi, R. Zellner, M. Koller and M. Epple, J. Mater. Chem., 512-518 (2010).<\/p>\n
[2] L. Treuel, M. Malissek, J. S. Gebauer and R. Zellner, Chem. Phys. Chem., 11, 3093-3099 (2010).<\/p>\n
[3] J. S. Gebauer and L.Treuel, J. Col. Inter. Sci., 354, 546-554 (2011).<\/p>\n
[4] J. S. Gebauer, M. Malissek, S. Simon, S. K. Knaur, M. Maskos, R. H. Stauber, W. Peukert and L. Treuel, Langmuir 28 (55), 9673-9679 (2012)
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