Optimiertes Analyseverfahren reduziert falsche Null-Ergebnisse beim Nachweis von Nanopartikeln

Das INM – Leibniz-Institut für Neue Materialien hat in einem Kooperationsprojekt spezielle Test-Nanopartikel entwickelt und damit untersucht, wie man Analyseverfahren verfeinern und falsche Null-Ergebnisse verhindern kann.

In vielen Produkten des Alltags und in der Umwelt sind Nanopartikel enthalten. Um sie und ihre unterschiedlichen Größen nachzuweisen, werden Proben verschiedenen Analytikverfahren unterzogen. Wenn Nanopartikel während dieser Untersuchungen im Analysegerät verloren gehen, sind sie nicht mehr nachweisbar. Als Ergebnis erhält man dann ein falsches Nullergebnis. Um dieser Problematik auf den Grund zu gehen, hat das INM – Leibniz-Institut für Neue Materialien in einem Kooperationsprojekt spezielle Test-Nanopartikel entwickelt und damit untersucht, wie man das Analyseverfahren verfeinern kann.

Im Projekt DINAFF konnten die Entwickler des INM und der Superon GmbH die Verluste der Nanopartikel im Analysegerät reduzieren und damit die Nachweisempfindlichkeit steigern. Dafür änderten sie die Einfluss-Faktoren verschieden ab. Die Forscher variierten zum Beispiel die innere Oberfläche der Analytik-Apparatur, Einflussgrößen während der Messung, wie zum Beispiel die Flussgeschwindigkeit, oder die Oberflächenbeschaffenheit der Test-Nanopartikel.

Für ihre Untersuchungen arbeiteten die Wissenschaftler mit sogenannten Tracer-Partikeln, so Tobias Kraus vom INM. Das sind Nanopartikel, die einer Probe bewusst zugesetzt werden. Sie wissen also, dass diese Partikel auf jeden Fall wiedergefunden werden sollten. Wenn das nicht der Fall ist, findet während der Analytik irgendetwas statt, das den Nachweis unmöglich macht und man erhält ein falsches Null-Ergebnis. Dann müssten Einflussgrößen im Gerät so lange angepasst werden, bis die Tracer-Partikel nachweisbar sind. Je ähnlicher die wiedergefundenen Tracer-Partikel dann den echten Nanopartikeln sind, ums verlässlicher lassen sich später die echten Nanopartikel nachweisen.

Die Forscher nutzten die sogenannte AF4 Methode (Unter der AF4 Methode versteht man die Asymmetrische-Fluss-Feld-Fluss-Fraktionierung. Dabei wird die flüssige Messprobe über einer semipermeablen Membran aufgetrennt: Über verschiedene Flussströmungen und –richtungen werden Nanopartikel der Größe nach getrennt und in mehreren Analysestufen detektiert). Bei diesem Verfahren können Nanopartikel einerseits verloren gehen, weil sie zum Beispiel an Schläuchen oder Geräteteilen der Apparatur haften bleiben und am Detektor nicht mehr ankommen. Andererseits können Nanopartikel im Gerät auch verklumpen. Dann sind die Klumpen so groß, dass der Detektor auf sie nicht mehr anspricht. Um diese beiden Hauptgründe für ein falsches Null-Ergebnis zu verhindern, ist es umso wichtiger, die richtige Kombination aus geeigneten Tracer-Partikeln, richtiger Analytikapparatur und Analytikeinflussgrößen zu finden.

Zukünftig wollen die Forscher ihre Kompetenz in allen drei Bereichen interessierten Partnern aus der Industrie zur Verfügung stellen. Dazu gehören die Herstellung der Tracer-Partikel, Beratung zur Analytik der Industriepartner sowie das Angebot zur Analytik im INM.

Hintergrund: DINAFF – Detektieren und Identifizieren von Nanopartikeln ist ein Projekt des Zentralen Innovationsprogramms Mittelstand (ZIM). Projektträger ist die AiF Projekt GmbH, Berlin. DINAFF wurde vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie mit 175000 Euro unterstützt. Das Projekt endete im Dezember 2015. Kooperationspartner waren das INM – Leibniz-Institut für Neue Materialien, Saarbrücken und die Superon GmbH, Dernbach.

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