In situ electron microscopy techniques for nanoparticle dispersion analysis of commercial sunscreen
In situ electron microscopy techniques for nanoparticle dispersion analysis of commercial sunscreen
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用于商业防晒霜纳米颗粒分散分析的原位电子显微镜技术
DOI：
10.1007/s11051-023-05769-4
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发表时间：
2023
影响因子：
2.5
通讯作者：
Ilett M
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Ilett M
纳米粒子是包括防晒霜在内的许多商业产品中常见的有效成分。因此，准确表征这些产品中的纳米颗粒对于提高产品设计至关重要，同时也了解这些纳米颗粒的毒理学含义。虽然整体技术在提供一些信息方面是有用的，但它们通常不能解析单个粒子，因此电子显微镜可以用于高分辨率纳米粒子表征。然而，传统的高真空干式透射电镜不能准确地表征纳米颗粒的分散，必须使用其他原位方法。在这里，我们使用包括液体细胞透射电子显微镜（LCTEM），低温（低温）透射电子显微镜和低温扫描电子显微镜（SEM）在内的技术组合来表征含有二氧化钛（TiO2）和氧化锌（ZnO）纳米粒子的商用防晒霜。我们的研究表明，虽然LCTEM不需要任何样品制备，但在仅可见tio2纳米颗粒的情况下，可能会出现更多的光束伪影，导致ZnO溶解。相比之下，低温透射电镜（cryo-TEM）可以同时表征ZnO和TiO2，但只有低温扫描电镜（cryo-SEM）可以用于分析纯产物（没有稀释），但其表征偏向于较大比例的纳米颗粒和团聚体。最终，只有结合不同的原位电磁技术，才能实现商业产品的准确表征，以确保有效和安全的产品设计和制造。
Nanoparticles are common active ingredients within many commercial products including sunscreen. Consequently, accurate characterisation of nanoparticles in these products is vital to enhance product design, whilst also understanding the toxicological implications of these nanoparticles. Whilst bulk techniques are useful in providing some information, they often cannot resolve individual particles, and therefore electron microscopy can be used for high-resolution nanoparticle characterisation. However, conventional high vacuum dry TEM does not accurately represent nanoparticle dispersions and other in situ methods must be used. Here, we use a combination of techniques including liquid cell transmission electron microscopy (LCTEM), cryogenic (cryo)-TEM and cryo-scanning electron microscopy (SEM) to characterise a commercial sunscreen containing titanium dioxide (TiO2) and zinc oxide (ZnO) nanoparticles. Our work illustrates that whilst LCTEM does not require any sample preparation more beam artefacts can occur causing ZnO dissolution with only TiO2nanoparticles visualised. Comparatively, cryo-TEM allows characterisation of both ZnO and TiO2, yet only cryo-SEM could be used to analyse the pure product (without dilution) but biased the characterisation to the larger fraction of nanoparticles and agglomerates. Ultimately, only with a combination of different in situ EM techniques can an accurate characterisation of commercial products be achieved in order to ensure effective and safe product design and manufacture.
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