Development of hollow fiber flow field-flow fractionation coupled with thermospray flame furnace atomic absorption spectrometry for nanoparticle characterization

Abstract

Hollow fiber flow field-flow fractionation (Hf-FlFFF) coupled with thermospray flame furnace atomic absorption spectrometry (TS-FF-AAS) was proposed for metal based particle size characterization which Hf-FlFFF acts as the separation part and TS-FF-AAS functions as the detection part. In this work, each part was individually studied about characteristics and used for practical applications. For Hf-FlFFF technique, the parameters affecting the separation capability were investigated such as types of hollow fiber membrane and two forces affecting the separation; radial flow rate and axial flow rate. Polypropylene hollow fiber membrane is suitable for uncharged polystyrene latex standard particles used for studying the system while polysulfone hollow fiber membrane was used for protein and silver nanoparticle (AgNPs) separations. Moreover, the approach about pretreatment of polysulfone hollow fiber membrane with bovine serum albumin (BSA) was proposed in order to provide better AgNPs separation. TS-FF-AAS was used for detecting silver signal in different forms; i.e., silver ions and AgNPs, with its' capability in sensitivity improvement. It could improve sensitivity of silver ions detection for three times and silver nanoparticles for two times when comparing with those analyzed by flame atomic absorption spectrometry For Hf-FlFFF coupled with TS-FF-AAS, the studies of two silver forms; i.e., silver ions and AgNPs, and BSA binding were carried out in order to demonstrate the developed system.

งานวิจัยนี้ได้นำเสนอเทคนิคการแยกแบบไหลภายใต้สนามโดยใช้เยื่อเลือกผ่านชนิดท่อกลมกลวง (Hf-FlFFF) ร่วมกับเทคนิคเทอร์โมสเปรย์เฟรมเฟอร์เนสอะตอมมิคแอพซอพชันสเปกโตรเมตรี (TS-FF-AAS) ถูกเสนอขึ้นเพือวิเคราะห์อนุภาคที่มีส่วนประกอบของโลหะโดยที่เทคนิค Hf-FlFFF จะทำหน้าที่เป็นส่วนแยกอนุภาคและเทคนิค TS-FF-AAS จะถูกใช้เป็นส่วนของการตรวจวัด โดยในงานวิจัยนี้ จะมีการแยกศึกษาในแต่ละส่วนรวมทั้งมีการนำแต่ละส่วนไปประยุกต์ใช้ในเทคนิคของ Hf-FlFFF มีการศึกษาถึงปัจจัยที่ส่งผลต่อการแยกของอนุภาคเช่น ชนิดของเมมเบรน และแรงที่มีผลต่อการแยกอนุภาคคือ radial flow rate และ axial flow rate โดยพบว่า เมมเบรนชนิด polypropylene สามารถใช้แยกอนุภาค polystyrene latex ซึ่งใช้เป็นสารมาตรฐานในการศึกษาระบบ ส่วน เมมเบรนชนิด polysulfone จะเหมาะสมกับใช้ในการแยกโปรตีนและอนุภาคซิลเวอร์นาโน (AgNPs) นอกจากนี้ยังมีการเสนอวิธีการเคลือบผิวภายในเมมเบรนโดยใช้โปรตีน bovine serum albumin (BSA) เพือให้สามารถแยก AgNPs ได้ดียิ่งขึ้น ส่วนของเทคนิค TS-FF-AAS ได้นำมาใช้ตรวจวัดสัญญาณของซิลเวอร์ ทั้งในรูปของไอออน และ AgNPs ด้วยสามารถที่สามารถเพิ่มความไวของการตรวจวัด โดยสามารถเพิIมความไวของการตรวจวัดไออนซิลเวอร์ได้ 3 เท่า และ 2 เท่าสำหรับการตรวจวัด AgNPs เมื่อเปรียบเทียบกับการตรวจวัดโดยใช้เทคนิคเฟรมอะตอมมิคแอพซอพชันสเปกโตรเมตรี (FAAS) โดยในการชี้ให้เห็นถึงประสิทธิภาพเทคนิค Hf-FlFFF ร่วมกับเทคนิค TS-FF-AAS ได้มีการนำเทคนิคดังกล่าวไปใช้ในการศึกษา การจับกันระหว่างไอออนซิลเวอร์และ AgNPs กับ BSA