纳米分析技术
生物分析化学的最新技术及研究进展
生物分析化学的最新技术及研究进展近年来，生物分析化学领域的研究成果不断涌现，其所采用的技术日益丰富多样。
在生物医学、环境污染、食品安全等领域，生物分析化学技术已经成为必不可少的工具和手段，为我们的健康和生活保驾护航。
本文将从几个方面介绍生物分析化学的最新技术及研究进展。
一、基因测序技术基因测序技术是生物分析化学领域的一个重要分支。
目前，基因测序技术已经过了初步开发的阶段，已经能够实现高通量测序、全基因组测序甚至单细胞测序。
这些新技术在加速基因功能解析、生物进化研究以及临床医学等方面发挥着重要的作用。
例如，基因测序技术可以帮助研究人员诊断与治疗罕见疾病，解决传染病病原体改变和抗药性问题等。
二、生物芯片技术生物芯片技术以“微阵列”为代表，具有检测样品数量多、检测速度快、操作简便等特点，广泛应用于基因表达分析、肿瘤检测、药物筛选和环境污染监测等领域。
近年来，生物芯片技术的发展日益成熟，基于高通量测序和微流体学的生物芯片技术已经取得了重大突破。
例如，在微型化处理、微分析技术和微流体控制等方面，生物芯片技术不断创新，有望在未来更广泛地应用于临床医学和健康监测等领域。
三、质谱分析技术质谱分析技术是一种依据化学分子的化学量、分子量、结构和化学性质的物理性质为依据对样品进行分析、鉴定和定量的分析方法。
近年来，质谱分析技术的应用不断拓展，受到越来越多的关注。
在生物分析化学领域，质谱分析技术可以用于生物大分子分析和药物代谢物鉴定等方面。
例如，手性质谱技术可以实现立体异构体分析和分离，为药物设计和制造提供方便和有效的支持。
四、纳米分析技术较为新兴的纳米分析技术被广泛应用于生物分析化学领域，如用于分析和研究生物体细胞内部分子的形态、结构，特别是时间分辨和空间分辨动态过程。
纳米分析技术不仅在有效分离和结构表征方面取得了令人瞩目的成果，还在体外分析和体内成像技术方面具有极高的应用价值。
如纳米级别的药物运输体和蛋白质纳米核，还可以为肿瘤的预警和治疗提供重要支持。
现代分析方法 纳米材料的表征与测试技术
现代分析方法纳米材料的表征与测试技术分析科学现代方法正是人类知识宝库中最重要、最活跃的领域之一，它不仅是研究的对象，而且又是观察和探索世界，特别是微观世界的重要手段，各行各业都离不开它。
随着纳米材料科学技术的发展，要求改进和发展新分析方法、新分析技术和新概念，提高其灵敏度、准确度和可靠性，从中提取更多信息，提高测试质量、效率和经济性。
纳米科学和技术是在纳米尺度上（0.1-100nm之间）研究物质(包括原子、分子)的特性和相互作用，并且利用这些特性的多学科的高科技。
纳米科技是未来高科技的基础，而适合纳米科技研究的仪器分析方法是纳米科技中必不可少的实验手段。
因此，纳米材料的分析和表征对纳米材料和纳米科技发展具有重要的意义和作用。
纳米技术与纳米材料是一个典型的新兴高技术领域。
虽然许多研究人员已经涉足了该领域的研究，但还有很多研究人员以及相关产业的从业人员对纳米材料还不很熟悉，尤其是如何分析和表征纳米材料、如何获得纳米材料的一些特征信息。
为了满足纳米科技工作者的需要，本文对纳米材料的一些常用分析和表征技术，主要从纳米材料的成分分析、形貌分析、粒度分析、结构分析以及表面界面分析等几个方面进行简要阐述。
1. 纳米材料的粒度分析1.1粒度分析的概念大部分固体材料均是由各种形状不同的颗粒构造而成，因此，细微颗粒材料的形状和大小对材料结构和性能具有重要的影响。
尤其对纳米材料，其颗粒大小和形状对材料的性能起着决定性的作用。
因此，对纳米材料的颗粒大小、形状的表征和控制具有重要意义。
一般固体材料颗粒大小可以用颗粒粒度概念来表述。
对于不同原理的粒度分析仪器，所依据的测量原理不同，其颗粒特性也不同，只能进行有效对比，不能进行横向直接对比。
由于粉体材料颗粒形状不可能都是均匀球形的，有各种各样的结构，因此，在大多数情况下粒度分析仪所测的粒径是一种等效意义上的粒径，和实际的颗粒大小分布会有一定的差异，因此只具有相对比较的意义。
此外，各种不同粒度分析方法获得的粒径大小和分布数据也可能不能相互印证，不能进行绝对的横向比较。
纳米材料的检测分析技术
分辨率较高，操作简单，但需要将样品进行镀金处理，且对生物样品有一定的损伤。
原子力显微镜技术
1
利用微悬臂上的一端针尖接触样品表面，通过检 测针尖与样品表面原子之间的相互作用力来获得 样品的形貌和成分信息。
2
可以观察纳米材料表面的原子级细节，对于研究 纳米材料的表面性质和界面行为具有重要意义。
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可以检测纳米材料中的化学键振动和转动，从而推断出材料的
分子结构和化学组成。
可以用于表面增强拉曼散射(SERS)技术，提高检测灵敏度和分
03
辨率。
核磁共振技术
01
利用核自旋磁矩进行研究物质结构和化学键的检测技术。
02
可以提供分子内部结构和化学环境的信息，有助于了解纳米 材料的分子结构和化学组成。
通过对纳米材料的结构和 性能进行深入了解，为新 材料的研发提供指导和依 据。
评估环境影响
检测分析纳米材料在环境 中的分布、迁移和降解情 况，评估其对环境和生态 的影响。
检测分析技术的发展历程
起步阶段
成熟阶段
20世纪80年代初，随着纳米科技的兴 起，人们开始关注纳米材料的检测分 析技术。
21世纪初至今，检测分析技术不断优 化和完善，成为纳米科技领域的重要 支撑。
环境领域
用于水处理、空气净化和土壤 修复等。
医疗领域
用于药物输送、生物成像和癌 症治疗等。
电子信息领域
用于制造高性能计算机、电子 器件和光电器件等。
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纳米材料检测分析技术概述
检测分析的目的和意义
确保产品质量
通过检测分析，确保纳米 材料的质量和性能符合预 期要求，保证产品的可靠 性和安全性。
纳米材料的力学性能测试与分析
纳米材料的力学性能测试与分析随着纳米科技的迅速发展，纳米材料在各个领域中的应用越来越广泛。
然而，由于其特殊的尺度效应和表面效应，纳米材料的力学性能测试与分析变得更加困难和复杂。
本文将介绍纳米材料力学性能的测试方法和分析技术，并探讨其在实际应用中的意义和挑战。
一、力学性能测试的方法1. 压痕测试法压痕测试法是一种常用的纳米材料力学性能测试方法。
通过在纳米材料表面施加一定压力，通过观察压痕的产生和扩展来推断纳米材料的硬度和弹性模量等力学参数。
压痕测试法具有简单、快速的优势，并且适用于各种纳米材料。
2. 拉伸测试法拉伸测试法是另一种常用的纳米材料力学性能测试方法。
通过将纳米材料拉伸至破裂点，测定其应力-应变曲线，并计算出纳米材料的屈服强度、断裂韧性等力学参数。
拉伸测试法可以提供更全面和详细的力学性能信息，但对仪器设备和材料标本制备等要求较高。
二、力学性能分析的技术1. 分子动力学模拟分子动力学模拟是一种基于物理原理的力学性能分析技术，可以模拟纳米材料在原子尺度上的行为。
通过建立原子级别的力场模型和运动方程，可以模拟纳米材料的结构演化、应力分布等力学性能表现。
分子动力学模拟可以提供丰富的细节信息，但计算复杂度较高。
2. 有限元分析有限元分析是一种基于数值计算的力学性能分析技术，可以模拟纳米材料在宏观尺度上的行为。
通过将纳米材料离散化为有限数量的单元，并考虑边界条件和加载情况，可以计算出纳米材料的应力分布、形变情况等力学性能参数。
有限元分析具有较高的计算效率和适用性。
三、实际应用与挑战纳米材料的力学性能测试与分析在材料科学、机械工程等领域中具有重要的应用价值。
能够准确了解和评估纳米材料的力学性能，对于设计和制造具有优异性能的纳米材料产品具有重要意义。
然而，纳米材料的力学性能测试与分析也面临一些挑战。
首先，纳米材料的尺度效应和表面效应使得传统力学理论无法直接适用于纳米材料的力学性能预测和分析。
其次，针对纳米材料的测试方法和分析技术需要更高的精度和灵敏度，以满足纳米材料特殊性能的需求。
纳米材料测试分析技术 ppt课件
纳米材料测 试分析技术
尺寸评估 结构表征 性能测量
电子显微分析
扫描探针分析
X-射线衍射分析
光谱分析
能谱分析
粒 ppt课件 度 分 析
1
天津理工大学纳米材料与技术研究中心
微观世界的探索
社会发展、科技进步总伴随着工具的完善和革新。 以显微镜来说吧，发展至今可以说是有了三代显 微镜。这也使得人们对于微观世界的认识越来越 深入，从微米级，亚微米级发展到纳米级乃至原 子分辨率。
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5
一、电 子 显 微 分 析
电子显 微分析
透射电子显微镜（TEM）
+ 扫描电子显微镜（SEM）
X-射线能谱 分析( EDX)
电子探针显微分析(EPMA)
材料的形貌观察、材料的 表面和内部微结构分析
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材料的微区成 分分析(微米)
6
透射电子显微分析
透射电子显微镜（简称透射电镜） Transmission Electron Microscope（TEM）
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2
天津理工大学纳米材料与技术研究中心
第一代为光学显微镜
1830年代后期为M.Schleide
和 T.Schmann 所 发 明 ； 它 使
人类“看”到了致病的细菌、
微生物和微米级的微小物体，
对社会的发展起了巨大的促
进作用，至今仍是主要的显
微工具 。
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3
天津理工大学纳米材料与技术研究中心
ppt课件 microscope”
8
普通透射电子显微镜（TEM）
透通过两个中间镜
之间的相互配合，可在较大范
围内调整相机长度和放大倍数。
纳米分析技术在分析化学中的应用
纳米分析技术在分析化学中的应用随着科学技术的迅速发展，人们对微纳米级别的材料和物质的研究需求越来越高。
纳米分析技术是一种具有很高精度和灵敏度的方法，可以帮助我们更好地了解纳米级别的物质的性质、成分和结构。
在分析化学领域，纳米分析技术被广泛应用，尤其在纳米材料的制备、表征和质量控制中，具有重要的意义。
纳米级别的物质往往具有较高的比表面积和量子效应等特殊性质，因此其表征和分析需要更高的精度和准确度。
纳米分析技术是目前解决这一问题的最佳手段之一。
首先，纳米分析技术可以用于纳米材料的成分分析。
传统的成分分析方法往往难以应对纳米材料的复杂成分，而纳米分析技术则能够通过高分辨率的分析手段，精准地分辨出材料中的各种元素和化合物。
例如，扫描电子显微镜-能谱分析（SEM-EDS）可以在纳米级别下分析复杂材料中的元素分布和组成，透射电子显微镜（TEM）则能够分析样品的极微结构和成分变化。
其次，纳米分析技术可以用于纳米材料的表面和界面分析。
纳米材料表面和界面的性质往往与晶格结构、成分组成和表面缺陷密切相关，因此对其进行分析可以为材料的进一步设计和应用提供帮助。
例如原子力显微镜（AFM）和扫描隧道显微镜（STM）可以在几个纳米尺度下实现不同的表面扫描，而X射线光电子能谱（XPS）则可用于研究材料表面的电子结构。
第三，纳米分析技术在纳米材料的质量控制、性质评价和应用研究中也具有重要的作用。
纳米材料的制备过程通常涉及多个步骤，其中每一个步骤都会对材料的结构和性能产生影响。
通过纳米分析技术，可以对每个步骤的质量和性能进行全面的评估，从而保证最终制备出的纳米材料的质量和性能均符合要求。
在应用研究方面，纳米分析技术也能够为不同纳米材料的应用提供参考依据，明确其结构和性质，从而进一步发掘其应用潜力。
在纳米分析技术的发展中，电子显微学、光学显微学、光谱学等技术都发挥了重要作用。
同时也出现了一些新的技术，如扫描探针显微镜（SPM）、散射技术、振动光谱学等，这些新技术催生了纳米分析的广泛应用和研究。
纳米粒子尺寸分析技术的使用方法
纳米粒子尺寸分析技术的使用方法纳米材料的发展自20世纪末以来一直备受关注，其在各个领域的应用越来越广泛。
然而，了解和控制纳米材料的尺寸分布对于实现其性能优化至关重要。
本文将介绍一种常用的纳米粒子尺寸分析技术及其使用方法。
一、动态光散射技术动态光散射技术(DLS)是一种常见的纳米粒子尺寸分析方法。
它基于光散射现象，通过测量纳米颗粒在溶液中的布朗运动，从而间接推导得到纳米颗粒的尺寸分布。
使用DLS技术进行纳米粒子尺寸分析的步骤如下：1. 准备样品溶液：将待分析的纳米材料溶解于适当的溶剂中，使其成为均匀分散的溶液。
2. 调整浓度：通过稀释样品溶液，使其在合适的光学浓度范围内。
3. 设备预热：打开DLS仪器并预热，以确保稳定的测量环境。
4. 校准仪器：使用标准颗粒进行仪器校准，以保证测量的准确性。
5. 开始测量：将样品溶液加入到测量池中，开始测量。
6. 分析数据：DLS仪器会自动收集数据，并根据散射光的强度、光子时间关联技术等原理，通过自动相关函数对数据进行分析，得到纳米颗粒的尺寸分布。
需要注意的是，在使用DLS技术时，样品溶液的稳定性非常重要。
如果样品溶液出现聚集现象，可能会影响测量结果的准确性。
二、扫描电子显微镜技术扫描电子显微镜(SEM)技术是一种直接观察纳米颗粒形貌和测量其尺寸的方法。
通过使用电子束照射样品表面，并检测由样品表面反射、透射或散射的电子信号，可以获得纳米颗粒的形貌和尺寸信息。
使用SEM技术进行纳米粒子尺寸分析的步骤如下：1. 准备样品：将待分析的纳米材料样品制备成适当的形式，例如薄膜或粉末。
2. 附着导电层：为了避免电子束对样品表面的电荷积累，需要在样品上附着导电层，如金属薄膜或碳薄膜。
3. 调整仪器参数：根据样品的性质和尺寸，调整SEM仪器的加速电压、电流、对比度和放大倍率等参数。
4. 样品定位：将样品固定在SEM样品台上，并调整样品位置和视野以观察所需区域。
5. 开始观察：启动SEM仪器，开始观察纳米材料的表面形貌。
纳米颗粒跟踪分析是通过什么方式实现的
近几年各大领域都在不断更新测量技术，纳米颗粒跟踪分析技术就是在这个过程中新兴起来的纳米级别的测量技术之一，在很多厂子或者公司都会用到这个技术。
用归用，测归测，不懂其中原理，不了解应用领域，这个技术就是抓瞎。
碰上了那就是好技术，没碰上那就是技术不行。
所以本文想跟大家介绍一下纳米颗粒跟踪分析技术的原理以及应用，分享一款关于这方面的好仪器，给大家工作减轻些负担。
首先，要跟大家聊的就是纳米颗粒跟踪分析技术的原理。
学过物理学的人都知道物质中的小分子是在不断进行布朗运动的，同样的道理，纳米颗粒跟踪分析技术也是依靠这一运动来进行测量的。
纳米颗粒在混悬液中会受到周边溶液分子的撞击进行无规则的布朗运动，然后通过斯托克斯-爱因斯坦方程来计算颗粒单位时间内的移动速度和本身粒度、溶液粘度、温度等存在的数量关系，也就是说观察溶液中颗粒运动轨迹就可以得出与之相关的颗粒粒径数据，并用仪器内的成像系统进行跟踪分析，得出相关数据和分析结果，达到测量目的。
由于纳米颗粒跟踪分析技术是纳米级别的测量技术，所以它的应用领域也会相对细致化或者说更加细腻。
它独特的检测能力让它可以在蛋白质团聚、外泌体、微泡、药物传递等多个领域独领风骚。
除了上述提到的原理之外，研究员也有采用荧光标记特定颗粒之后，再用纳米颗粒跟踪分析技术单独进行检测的，这种检测由于其他颗粒影响较小，所以结果也会相对准确一些。
那么市面上这么多的仪器，采购挑花了眼要怎么办呢？之前有做过几个测评，这边给大家推荐的是PMX纳米颗粒追踪分析仪。
这款仪器的产地是德国，德国人对仪器的要求也是大家有目共睹的，同样的，这款仪器也有它自身的优势，如：将单激光检测升级为四激光检测，在荧光模式下同时测定生物标记物的颗粒粒径和浓度，分子表面的电荷和分子表面的荧光反应都可以和颗粒表面结合等。
纳米颗粒跟踪技术现在应用比较广，希望本文能给准备使用这类技术的朋友一些帮助。
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纳米食品的分析检测进展摘要介绍了纳米材料的安全性,重点对纳米食品的3种分析检测手段(成像、分离和表征技术)进行了较为详细的综述,并对该领域的工作进行了展望。
关键词纳米材料,纳米食品,分析手段进入21世纪以来,纳米技术已经在材料、化工、生物、医药、食品、通信、能源等众多领域展现出广阔的应用前景,并对各学科领域的发展产生了深远的影响。
在食品工业中真正运用了纳米技术的产品只占消费品的一小部分,主要包括纳米包装材料、纳米营养物和纳米添加剂等[1]。
目前,全球有200多家公司致力于纳米技术在食品工业中的应用。
根据著名咨询公司HelmutKaiser一项调查显示,仅在食品饮料包装行业, 2004年纳米产品的全球销售额就高达8·6亿美元,而在2002年,纳米产品的全球销售额只有1·5亿美元[2]。
纳米食品,也称纳米尺度(10-9-10-7m)的食品,是以人类可食用的天然物、合成物和生物生成物等原料采用纳米技术加工制成的,并根据人体健康进行不同配制的食品。
由于纳米粒子具有独特的表面效应和量子尺寸效应,研究发现,食品和营养素经过纳米化以后,亦表现出更高生物活性,甚至显现出常态物质没有的活性。
所以纳米食品除了包括普通食品的功能外还有以下功能:预防疾病、调节机体、康复病体的功能;降低保健食品的毒副作用功能;提高人体对矿质元素的吸收利用率和杀菌除味等。
新兴纳米技术下生产的食品的安全性一直受到消费者和研究人员的高度关注。
本文就纳米食品的分析检测方法进行综述,以期为纳米食品的发展提供技术支持。
1纳米材料的安全性纳米材料是将材料的尺度在空间进行约束,并到一定的临界尺寸后,材料的结构和性质也随之发生从宏观到微观的转变。
粒径的减小也是引起纳米材料的安全性问题的主要原因。
Frampton通过对大气中尘埃粒子的研究发现,当大气中的尘埃粒子粒径<10μm时,尘埃粒子对肺部有明显的毒性。
材料对生物体的毒性强烈地依赖于材料的尺寸[3]。
在一般情况下,纳米材料不会表现出明显的毒性。
但纳米材料的潜在毒性、在生物体内的富集及其对食物链的影响,人们却自知甚少,研究者称这种毒性为“生态毒性”。
Brunner等研究发现,不同类型的纳米粒子能够透过细胞膜,导致细胞内自由基含量的增加,最终造成生物体的毒性[4-6];同时,纳米粒子还会在生物体的组织中富集。
Chen研究发现, SiO2纳米颗粒会导致核质蛋白的团聚,从而损害细胞核的功能[6]。
富勒烯和TiO2纳米颗粒会对蚤、大口鲈鱼和其他水生动物产生一定的毒性[7]。
而纳米材料有时也会扮演降低污染物毒性的角色: Zhang 通过对鲤鱼的活体实验发现,TiO2纳米颗粒会大量富集游离的镉离子[8];纳米银也显示出较强的抗菌能力,研究者已将这种抗菌能力应用到人们健康保护和水生环境治理中[9]。
纳米食品中采用的纳米技术是一种全新的技术,如同转基因食品,其安全性和接受程度受到消费者的质疑。
纳米食品在活性、吸收利用率等增加的同时还应该考虑到有害物质的吸收、渗透等问题。
一方面粒径减小使得食品原料本身具有的毒素,农残和重金属成分更易被吸收,加剧了纳米化后的安全隐患。
另外,纳米食品中营养成分纳米粒子可以通过传统吸收途径之外的其他途径进入人体,并穿过生物膜屏障,使人体的防御能力降低,引起机体功能紊乱,出现健康问题。
维蒙特大学的消费经济学家科洛丁斯基在佛罗达里达州奥兰多市的食品安全大会上说,纳米技术是一种新的基因工程〔10〕。
美国消费联盟的资深科研人员汉森称,不要因为某种物质在自然尺寸状态下是安全的,就以为处理成纳米尺寸后也一定是安全的,所有科学家都赞同,物质的大小也是安全重要因素之一。
例如,大量接触含有纳米碳(如富勒烯)的食品或化妆品,会造成与石棉一样的危害[10]。
美国消费者保护组织称,纳米食品已经悄悄打入市场,促请美国当局强制厂商标明食品是由纳米技术制造的。
因此,有必要借助于先进的分析仪器,深入了解纳米食品在复杂体系中的行为及其对人体和环境的潜在影响。
2纳米食品分析检测技术纳米材料的理化性质包括尺寸大小、尺寸分布、表面特征、形状、溶解度、活性、团聚状态和化学组成等诸多信息。
为了更多地获得这些信息,应用多种分析手段来检测和表征纳米材料成为一种必然。
将分析手段分为成像、分离和表征3种技术。
2·1样品前处理样品处理是整个分析过程中最薄弱环节和时间决定步骤,也是误差的主要来源。
而环境因素对纳米材料的结构和组成等性质的影响很大。
因此,前处理或消化后“纳米食品”得到的结果常常不同于原位检测的结果[11]。
避免或减少样品的前处理,可以有效地减少人为干扰因素。
如果不得不对样品进行前处理,仔细地记录前处理的每一环节对“追踪”人为干扰因素至关重要。
同时,一些新的样品前处理技术应用到纳米材料的分析检测技术,尤其是涉及到成像邻域: Paunov采用凝胶捕获技术结合扫描电镜(SEM)对乳液进行了成像[12]; Bickmore采用固定技术结合原子力显微镜(AFM)对水溶液中的黏土矿物质进行了成像[13];Lonsdale应用高压冷冻和冷冻基质技术,借助于透射电镜(TEM)对稀有的糊粉原生质体进行了成像,这种技术保留了细胞结构的完好和蛋白质的抗原性,优于传统的化学固定和去水技术[14];Wang采用低温透射电镜,对掺杂Fe的TiO2纳米颗粒进行了“原位成像”[15]。
当然,这些新的样品前处理技术也有望在纳米食品的分析检测技术中得到广泛的应用。
2·2成像技术纳米材料的尺寸都在可见光的衍射极限以下,普通光学显微镜无法观测纳米材料。
目前,电子显微和扫描探针显微技术是运用最多的成像技术。
依赖于这些技术,可以得到亚纳米的分辨率。
利用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和原子力显微镜(AFM)3种常见的成像技术,人们可以得到纳米材料的许多性质,诸如团聚的状态、分散、吸附、尺寸、结构和形状。
Parris通过SEM观测到包埋香精油的蛋白纳米微球的形态,更深入了解这种香精油的抗氧化性。
TEM可以对各种纳米粒子进行成像,可观测到不同形状的纳米管状牛乳蛋白,制备出嵌入活性酶的多肽自组装材料。
利用TEM,研究者还可以控制最终合成的纳米β-环糊精的形态和尺寸分布。
对于TEM和SEM而言,必须在真空条件下操作,因此大大阻碍了这2种技术的推广。
样品必须进行去水、低温固定或嵌入等前处理;而前处理的引入,不可避免地改变了样品的原有性质。
如果在全液体状态下成像,就需要应用AFM技术。
AFM属于扫描探针显微镜的一类,振荡的悬臂掠过样品的表面,在针尖和表面之间,可以检测到<10-12N的静电力。
基于以上原理, AFM可以提供3D表面形态(大约0·5 nm的高度分辨率)。
AFM的主要优势在于提供湿的或潮湿状态下的样品的亚纳米结构。
如果样品是液体状态,样品就很难固定在基质上,甚至到处流动,有时甚至吸附在振荡的悬臂上。
以上会导致“涂污效应”的产生和振荡悬臂性质的改变。
人们采用非接触式扫描,来减小“涂污效应”。
AFM可以用于表征蛋白、多糖和脂质体的结构,AFM很早就用于成像纳米管状α-乳清蛋白的分子结构,还可以研究脂质体包埋体系的形态、尺寸、稳定性和动力学过程。
以上3种成像技术均属于损伤性技术,因此同一样品不能多次分析。
电子显微技术的另一个缺点是“充电效应”,这种效应源于组织成像时,由于电子辐射导致静态电场的累积。
如果将样品的表面包裹导电性材料,可以消除充电效应,但是同时会导致部分信息的缺失。
此外, 3种成像技术普遍存在成本高、耗时等缺点,因此很难成为最常用的分析手段。
2·3分离技术常见的分离技术如高效液相色谱(HPLC)、场流分级分离(FFF)、毛细管电泳(CE)、水动力色谱(HDC)、凝胶电泳(gel electrophoresis, GE),借助于传统的检测器,这些分离技术不仅能够快速、灵敏、无损伤地定性检测各种环境中的纳米粒子(包括纳米食品),而且能对其定量。
其缺点在于,由于溶剂的引入和不同介质的相互作用,使样品原始环境发生改变,最终导致分析结果的偏差。
将各种分离技术的灵敏度、简单程度、分析时间、成本消耗和应用程度进行对比(表1所示),不难看出HPLC和FFF是两类优势明显的分离技术。
表1三种分析检测手段的对比1)简称灵敏度简单程度分析时间成本消耗应用程度分离技术HPLC ○√○√√FFF ○√√√○HDC ○√√√×CE ×√○√○GE ○√×√○成像技术TEM √√××√SEM √√××○AFM ○√○×○表征技术MALDI-MS √○××√ESI-MS √√√○○DESI-MS √○√××IM-MS √○√×○PCS ○√○√√AU ○○××○NMR ×○○×○XRD √×××○SAXS ○××××注: 1)√,良好;○,中等;×,较差。
食品邻域内,用于分离纳米材料的HPLC主要有2种: SEC(尺寸排阻色谱)和IEC(离子交换色谱)。
众所周知,尺寸排阻色谱是尺寸分离常用的技术。
这种技术已经应用到量子点、碳纳米管和聚苯乙烯纳米颗粒的尺寸表征。
尽管有着良好的分离效率,但尺寸排阻色谱存在以下缺点:溶剂与流动相之间存在强烈的相互作用,测定的粒径分布较窄,不能同时分离纳米粒子和其团聚物。
借助于紫外-可见光检测器(UV-Vis)或独特的荧光检测器(FL), SEC和IEC 均可监控纳米蛋白材料的洗脱情况。
与光子相关光谱(PCS)相结合, SEC可以检测纳米脂质体包埋体系,并给出详细、准确的尺寸分布。
SEC还可以与示差折光检测器(RI)或多角度光散射(MALS)联用表征多糖。
高灵敏的检测器,如电喷雾质谱(ESI-MS)和基质辅助激光解吸附-飞行时间质谱(MALDI-TOF-MS)与SEC联用后,可以得到多糖的组成、尺寸和重复单元次序等重要信息。
20世纪60年代诞生的场流分级分离技术(FFF),现已在理论、仪器技术和实际应用方面都有了较大的发展,尤其在分离复杂的大分子物质方面,驱动技术的基本要素。
与色谱一样,FFF是一种洗脱技术;与场驱动技术一样,需要一外加场或梯度。
在场流分级分离中,分离是在外加场的诱导下与流体联合作用进行的。
场流分级分离技术是一个分离技术的大家族,它包括多种分支技术。
根据引入的外加场的不同,主要有沉淀场流分级分离、流动场流分级分离、热力场、流分级分离、电力场流分级分离等。
同高灵敏的检测技术(诸如ICP-MS和多角度激光散射)结合,FFF已经成功应用到地球化学和天然胶体研究,同样也应用到功能化纳米粒子的行为研究。