Доказательство наличия наночастиц в солнцезащитных средствах

Многие косметические продукты, такие как солнцезащитные лосьоны, содержат диоксид титана. Эти наночастицы вызывают споры. Эксперты подозревают, что они могут оказывать вредное воздействие на людей и окружающую среду. Однако доказать наличие частиц в лосьонах сложно. Используя метод, разработанный исследователями Fraunhofer, частицы теперь можно подсчитать.

Проблема наночастиц в косметике

Особенно чувствительным является использование микроскопических частиц в косметике, поскольку потребитель вступает с ними в прямой контакт. Например, солнцезащитные лосьоны содержат наночастицы диоксида титана (TiO2). Они обеспечивают защиту от УФ-излучения: подобно плёнке из бесконечных крошечных зеркал, они наносятся на кожу и отражают УФ-лучи.

Однако эти частицы спорны:

  • Они могут проникать в кожу при повреждении и вызывать воспалительную реакцию.
  • Их использование в спреях проблематично: учёные опасаются, что при вдыхании частицы могут негативно повлиять на лёгкие.
  • Воздействие на окружающую среду недостаточно изучено. Исследования указывают, что диоксид титана, попадающий с солнцезащитными средствами на пляжи, может угрожать экологическому балансу.

С июля 2013 года действует требование маркировки на основе директивы ЕС: если в продукте используются ингредиенты наноразмера, производитель должен указывать это, добавляя приставку "нано-" к названию ингредиента в составе. Это создало огромную потребность в методах анализа.

Определение размера частиц до мельчайшего масштаба

Современные методы электронной микроскопии (просвечивающая или сканирующая) обнаруживают все присутствующие частицы, но не различают клетку, наночастицу или ворсинку. Они идеальны для изучения поверхности и формы, но недостаточно селективны для токсикологических исследований.

Учёные Fraunhofer Institute for Interfacial Engineering and Thin Films IGB усовершенствовали метод, позволяющий определять наночастицы титана в сложных, чувствительных средах, состоящих из нескольких компонентов.

Метод SP-ICP-MS

Исследователи используют метод масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой для одиночных частиц (SP-ICP-MS).

Принцип работы:

  1. Суспензию резко разбавляют и распыляют в плазму с температурой около 7000 K.
  2. Частицы диоксида титана превращаются в ионы. Атомная масса титана — 48 а.е.м., что позволяет настроить спектрометр на его детектирование.
  3. Ионное облако достигает детектора и подсчитывается в течение ~3 мс.
  4. Интенсивность сигнала коррелирует с размером частицы и конвертируется в нанометры.
  5. Подсчёт сигналов позволяет с точностью до 10% рассчитать концентрацию частиц и установить, сколько частиц имеют конкретный размер.

Преимущества и применение

Метод был первоначально разработан для измерения наночастиц диоксида титана в сточных водах, но применим и к сложным средам, таким как солнцезащитные лосьоны.

Ключевые особенности:

  • Анализ данных проводится с помощью стандартной компьютерной программы, независимо от производителя.
  • Это быстрый процесс с ультранизким пределом обнаружения (ниже ppm).
  • Образец объёмом в несколько миллилитров можно исследовать примерно за 6 минут.

Метод полезен для контроля качества продукции, а также для анализа воды, питьевой воды и пищевых продуктов.

Будущие задачи

Исследователи планируют измерять и другие наночастицы, например, диоксид кремния (SiO2). Согласно определению ЕС, требование декларирования применяется к наноматериалу, если не менее 50% содержащихся частиц имеют размер от 1 до 100 нм. Предыдущие методы анализа, работающие только с чистыми растворами, здесь достигают своего предела, так как не подходят для сложных сред современной косметики и не позволяют дифференцировать наночастицы с разными химическими свойствами.