青島能源所開發(fā)出核殼模式塑料合成方法

2023-09-06 08:51:40來源：青島生物能源與過程研究所閱讀量：70 評論

導(dǎo)讀：中國科學(xué)院青島生物能源與過程研究所工業(yè)生物燃氣研究中心開發(fā)了核殼模式塑料(Au@NPs，圖1)可控合成的方法。

　　【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】納米塑料(Nanoplastics，NPs)的污染效應(yīng)越來越受到重視。研究發(fā)現(xiàn)NPs會引起包括物理損傷、氧化應(yīng)激、細胞信號傳導(dǎo)受損、發(fā)育缺陷和遺傳損傷等在內(nèi)的多種不良影響。然而，受NPs本身性質(zhì)和環(huán)境因素的影響，環(huán)境中NPs的準確跟蹤監(jiān)測和可靠定量分析問題亟待解決。盡管如此，實驗室中納米塑料毒理及環(huán)境行為研究，可為其污染防治、毒理效應(yīng)研究提供參考。為此，納米塑料的可控合成及定量化頗為重要。

　　中國科學(xué)院青島生物能源與過程研究所工業(yè)生物燃氣研究中心開發(fā)了核殼模式塑料(Au@NPs，圖1)可控合成的方法。該核殼納米塑料以金納米粒子(Au)為核，實現(xiàn)塑料的定量檢測；以聚苯乙烯為殼，賦予其塑料的性質(zhì)。此外，可通過引發(fā)劑及反應(yīng)時間調(diào)控，實現(xiàn)納米塑料表面電荷和粒徑的可控調(diào)節(jié)。

　　進一步，該研究選取六種環(huán)境基質(zhì)(海水、湖水、污水、廢污泥、土壤和沉積物)，探討了Au@NPs從不同環(huán)境介質(zhì)中的回收率以評估其作為模式塑料的可行性。結(jié)果表明，Au@NPs的回收率均達到80%以上(圖2)，并在1%過氧化氫溶液，模擬胃液、酸以及堿的不同環(huán)境因素下也表現(xiàn)出優(yōu)異的抗性。在此基礎(chǔ)上，科研人員將合成的核殼式Au@NPs應(yīng)用于淡水體系NPs的環(huán)境行為研究中發(fā)現(xiàn)，不同性質(zhì)的Au@NPs能夠?qū)λ{藻和浮萍產(chǎn)生相應(yīng)的生態(tài)毒性效應(yīng)，并通過ICP-MS對生物體各部位NPs的含量進行定量分析，而共聚焦激光掃描顯微鏡散射光成像技術(shù)觀察到核殼式Au@NPs在生物體內(nèi)的分布情況(圖2)，實現(xiàn)了NPs相關(guān)環(huán)境行為的有效監(jiān)測分析。

　　本研究合成的核殼式Au@NPs不僅能通過改變聚合反應(yīng)時間、苯乙烯用量和自由基引發(fā)劑等因素，獲得不同大小和表面電荷的NPs，而且在環(huán)境介質(zhì)中穩(wěn)定、回收率高，為各種復(fù)雜環(huán)境系統(tǒng)中不同類型NPs的環(huán)境行為研究提供理想模型選擇，解決了NPs難以跟蹤監(jiān)測和定量分析的問題。

　　近期，相關(guān)研究成果作為封面論文，發(fā)表在《分析化學(xué)》(Analytical Chemistry)上。研究工作得到國家自然科學(xué)基金、中國科學(xué)院和山東省自然科學(xué)基金的支持。該研究由青島能源所、山東大學(xué)、江南大學(xué)合作完成。山東師范大學(xué)科研人員參與研究。

圖1. 核殼Au@NPs的合成過程及其表征

圖2. 核殼式Au@NPs的環(huán)境抗性、回收率及淡水系統(tǒng)環(huán)境行為的研究

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