纳米技术纳米银材料生物学效应相关的理化性质表征指南

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国家标准 GB/T36083一2018 纳米技术纳米银材料生物学效应 相关的理化性质表征指南 Nanotechnology一Sivernanomaterials一Guidaneeforthecharacterizationof biologicaleffect-relatedphysicochemicalproperties 2018-03-15发布 2018-10-01实施 国家质量监督检验检疫总局 发布 国家标准化管理委员会国家标准
GB/36083一2018 目 次 前言 引言 范围 2 规范性引用文件 术语和定义 理化性质表征的检测方法 测试报告 附录A资料性附录纳米银材料理化性质检测示例 *# 附录B(资料性附录测试报告 参考文献
GB/36083一2018 前 言 本标准按照GB/T1.1一2009给出的规则起草 本标准由科学院提出 本标准由全国纳米技术标准化技术委员会(SAC/TC279)归口 本标准起草单位:国家纳米科学中心、食品药品检定研究院 本标准主要起草人;谢黎明、刘颖、李瑞如,黄河、刘海宁,葛广路、徐丽明
GB/T36083一2018 引 言 纳米银具有广谱的抗菌性能,在生物医学领域具有广泛应用 含纳米银产品的生物效应与其使用 的纳米银材料的理化性质紧密相关灯,如粒径及粒径分布、形貌,表面性质等 纳米银材料相关理化性 质表征涉及共性的表征方法,因此制定本标准 本标准建议表征的理化性质包括平均粒径及粒径分布、zeta电势、pH,紫外可见吸收光谱最大吸收 峰、总银含量、银的价态 本标准主要参考了国际标准化组织纳米标准技术委员会(IsO/TC229)颁布 的相关标准[G及美国国家癌症研究所(NationalCan ncerInstitute)下属的纳米技术表征实验室(Nano Characterizationl.aboratory,NCL)发布的相关标准表征方法,以及纳米银生物效应分析的 technology 学术文献中通常采用的理化表征方法 部分理化性质虽然与生物效应紧密相关,如表面功能团、聚集程 度,但目前缺乏相应的标准方法,因此没有将此类理化性质表征包括在本标准中 IN
GB/36083一2018 纳米技术纳米银材料生物学效应 相关的理化性质表征指南 范围 本标准规定了纳米银材料生物学效应相关的理化性质表征的通用方法,包括对纳米银材料平均粒 径及粒径分布,zeta电势、pH紫外可见吸收光谱最大吸收峰、总银含量、银的价态的检测方法 本标准适用于纳米银粉末、纳米银溶液生物学效应相关的理化性质表征 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的 凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文 件 凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件 GB/T11907水质银的测定火焰原子吸收分光光度法 GB/T19500X射线光电子能谱分析方法通则 GB/T19619纳米材料术语 GB/T20307纳米级长度的扫描电镜测量方法通则 GB/T21510纳米无机材料抗菌性能检测方法 21649.1粒度分析图像分析法第1部分;静态图像分析法 T GB GB/T23942化学试剂电感耦合等离子体原子发射光谱法通则 GB/T29022粒度分析动态光散射法(DL.S) GB/T32671.1胶体体系zeta电位测量方法第1部分;电声和电动现象 GB/T33714纳米技术纳米颗粒尺寸测量原子力显微术 H]700水质65种元索的测定电感耦合等离子体质谐法 JY/T011透射电子显微镜方法通则 药典(2015年版第四部) 术语和定义 GB/T19619和GB/T21510界定的以及下列术语和定义适用于本文件 3.1 纳米银材料silvernanomaterials 三维空间尺度至少有一维处于纳米量级(1 nm~100nm)的单质银材料,其可以粉末形式或分散在 溶液中存在 理化性质表征的检测方法 4.1通则 在对纳米银材料进行生物学效应分析时,应对相关理化性质进行测定,包括但不限于下述指标
GB/T36083一2018 4.2平均粒径及粒径分布 4.2.1概述 纳米银的粒径和粒径分布测定方法包括电子显微镜法,原子力显微镜法和动态光散射法,根据实际 需求选择其中一种或多种方法进行表征 (参见附录A中A.2 4.2.2透射电子显微术 按照JY/To11中规定的方法,获取被测样品的透射电子显微镜图像 按照GB/T21649.1中静态 图像分析方法,获得样品的平均粒径和粒径分布 4.2.3扫描电子显微术 按照GB/T20307中规定的方法,获取被测样品的二次电子图像 按照GB/T21649.1中静态图像 分析方法,获得样品的平均粒径和粒径分布 4.2.4原子力显微术 按照GB/T33714中规定的方法,获取被测样品的原子力显微镜图像以及样品的平均粒径和粒径 分布 4.2.5动态光散射法 按照GB/T29022中规定的方法测定,获得平均水合粒径和多分散指数 4.3zeta电势 按照GBT32r71l中规定的方法测定 aea电势的测量受到以下因素的影响溶液体系的pH 浓度、离子强度及高价离子 粒径小于5m的颗粒能测得理想的zeta电势,应避免待测样品发生聚 集 参见A.3) 4.4p值 按照《药典》2015年版第四部0631中规定的方法测定 溶液的pH使用酸度计测 定 水溶液的pH通常以玻璃电极为指示电极、饱和甘汞电极或银-氯化银电极为参比电极进行测定 酸度计应定期进行计量检定,并符合国家有关规定 测定前,应采用标准缓冲液校正仪器,也可用国家 标准物质管理部门发放的标示pH准确至0.01pH单位的各种标准缓冲液校正仪器 参见A.4) 4.5紫外可见吸收光谱最大吸收峰 按照《药典》2015年版第四部0401中规定的方法测定 测定前应对仪器进行全面 的校正和检定,包括校正测定波长、吸光度的准确度及杂散光的检查 在测定待测样品前应先检查所用 的溶剂在待测样品所用的波长附近是否符合要求 测定时,除另有规定外,应以配制待测样品溶液的同 批溶剂为空白对照 待测样品的吸光度读数在0.30.7之间为宜 参见A.5) 4.6溶液样品的总银含量 4.6.1概述 由于纳米银在溶液中易聚沉,建议配制样品前充分涡旋,每一个样品准备至少3个平行样品进行测 试,以保证结果的准确性 根据实际需求选择以下方法中的一种或多种方法进行表征 参见A.6)
GB/36083一2018 4.6.2原子吸收分光光度法 先将空白或待测样品做消解前处理 按照仪器使用说明调节仪器至最佳工作条件,先测定空白试 样的吸光度值 使用至少5种校正浓度水平的含银离子标准工作溶液,其浓度范围应包括待测样品中 被测银的总浓度 按照GB/T11907的规定,在相同测试条件下测其吸光度,用除去空白的吸光度与相 对应的银含量绘制标准曲线 测待测样品的吸光度,与标准溶液的吸光度比较确定银的浓度 4.6.3 电感耦合等离子体原子发射光谱法 试剂及仪器要求应符合GB/T23942的规定,测定条件的选择包括待测元素分析谱线、人射功率、 观测高度、气体及其流量、溶液提吸速率、,分析时间 测定方法包括样品的处理、工作曲线法或标准加人 法 待测元素的回收率应控制在80%~120% 4.6.4电感糯合等离子体质谱法 参考H70的规定,可测定水中的种无素,其中银元素的检出限为00A做/儿.,测定下限为 0.16g/L 样品前处理过程可采用电热板消解法或微波消解法 空白试样的制备与样品处理方法一 标准曲线绘制时可根据测量雷要调整标准曲线的浓度范周 测试步骤按照仪器说明在最佳工作条 致 件下进行 4.7银的价态分析 按照GB/T19500,利用x射线光电子能谱进行银的价态分析 在光电子能谱中,通过结合能判断 银的价态(参见A.7). 测试报告 参见附录B
GB/T36083一2018 附 录 A 资料性附录) 纳米银材料理化性质检测示例 纳米银材料 -种市售的纳米银溶液(AgNP-20)和一种自制的纳米银粉末样品(AgNPpowder-40). A.2平均粒径和粒径分布测定 A.2.1透射电子显微术测定 A.2.1.1仪器 透射电子显微镜,加速电压200kV A.2.1.2样品制备 将AgNPpowder40分散成约50g/mL水溶液 将AgNP-20溶液稀释至约204g/mL 用移液枪吸取10AL纳米银样品溶液滴在铜网上,沉降吸附10min,用滤纸将液滴吸干,自然干 燥,然后进行测定 A.2.1.3结果 透射电子显微镜的统计结果显示(如图A.1所示),AgNP20的平均粒径及粒径分布是21.6nm nm士 4.8nm; nm ;.AgNPpowder40的平均粒径及粒径分布是29.0nm士7.71
GB/36083一2018 20 n=129 d=21.6土48 15 10 10 30 粒径d/nm n=149 u=29.0士7." 10 30 粒径/mm a.,b分别为AgNP20的透射电子显微镜代表性照片及其粒径统计 c,d分别为Ag\NP-powder40的透射电子显微 镜代表性照片及其粒径统计 图A.1两种纳米银材料的透射电子显微术测定结果 A.2.2扫描电子显微术测定 A.2.2.1仪器 扫描电子显微镜,加速电压15.0kV A.2.2.2实验步骤 将AgNPpowder-40分散成约504g/mL水溶液 将AgNP20溶液稀释至约204g/mL 将纳米银样品溶液滴在基底上,干燥后进行测定 A.2.2.3结果 扫描电子显微镜的统计结果显示(如图A.2所示),AgNP-20的平均粒径及粒径分布是23.0nm士 9.0nm;AgNPpowder40的平均粒径及粒径分布是34.5nm士4.1lnm.
GB/T36083一2018 "=318 30 d=23.0士9.0 20 10 200nm 40 50 粒径/mm n=387 d=34.5土4.1 30 20 10 200nm 粒径d/nm nb分别为AaNP列的扫捕电子显微镜代表性照片及其粒径统计.ce.d分别为AeNP powder-40的扫描电子显微 镜代表性照片及其粒径统计 图A.2两种纳米银材料的扫描电子显微术测定结果 A.2.3原子力电子显微术测定 A.2.3.1仪器 原子力显微镜,Tapping模式 A.2.3.2实验步骤 将AeNP20溶液稀释至约204g/'mL,滴在基底上.,干燥后进行测定 将AgNPpowder-40分散成约50"g/ml.水溶液用移液枪吸取10溶液滴在云母上,吸附 10min， ,用移液枪将液滴吸走,氮气吹干云母,进行测定 A.2.3.3结果 原子力显微镜的统计结果显示,AgNP20的平均粒径及粒径分布是22.1nmm土2.4nm(如图A.3所 示);AgNPpowder40的平均粒径及粒径分布是30.5nm士2.5nm(如图A.4所示).
GB/36083一2018 高度萍围50m 40 n=143 =22.1土2.4 30- 20- 烟 30 10- 20- 15 10 高度h/nm 蜂高=19.7nmm" 200 400 600 800 1000 图A.3AgNP20的原子力显微镜代表性照片及其粒径统计 "高度范围50nm 心 月=123 201 h=30.5土2.5 161 12 30 20 10 28 32 36 高度h/nm 蜂高=30.1nm 1G 图A.4ANPpowder-40的原子力显微镜代表性照片及其粒径统计
GB/T36083一2018 A.2.4动态光散射法测定 A.2.4.1仪器 粒度仪,分散介质;超纯水 A.2.4.2实验步骤 将AgNPpowder-40分散成约504g/mlL水溶液 将AgNP20溶液稀释至约204g/mL 将纳米银样品溶液加人马尔文散射池中,进行测试,激发波长G33nm,散射角173" A.2.4.3结果 动态光散射的统计结果显示如图A.5所示),AgNP-20的平均粒径及粒径分布是43.2nm士 0.9nm， 1,多分散指数为0.43士0.12;AgNPpowder-40的平均粒径及粒径分布是41.8nm士0.1nm ,多分 散指数为0.21士0.01 0.6 1.0 d=41.8nm士0.1nmm" d=43.2mm士0.9nm PDI=0.21土0.01 0.8 PD=0.43士0.12 0.4 0.6 " 0.4 0.2 0.2 0.0. 0.0 10 100 1000 10000 10 1000 100 10000 :/s /s AgNP-20 AgNP-powder-40 b 说明: Z均水合直径; d PD1 多分散指数 图A.5两种纳米银材料的动态光散射测定结果 A.3 电势测定 Zeta A.3.1仪器 粒度仪,分散介质;超纯水 A.3.2实验步骤 将AgNPpowder-40分散成约50g/mL.水溶液 将AgNP-20溶液稀释至约204g/ml 将纳米银样品溶液加人电位池中,进行测试,平行测试三次 A.3.3结果 AgNP20浓度为204g/ a电势-11.8mV士0.6mV mlzeta
GB/36083一2018 Ag\NPpowder-40水溶液,浓度为50g/ml,2eta电势;-18.3mV士0.6mV A.4pH测定 A.4.1仪器 pH计,分散介质;超纯水 A.4.2实验步骤 AgNPpowder-40分散成约504g/ml水溶液 AgNP-20稀释至约20"g/mLla 用标准缓冲溶液校正pH计,缓冲液的pH为4.01、7.00、9.21 仪器校正后对纳米银样品溶液进行 测试,平行测试三次 A.43结果 AgNP20的pH;6.21士0.10. AgNPpowder-40水溶液的pH6.59士0.10 A.5紫外可见吸收光谱最大吸收峰测定 A.5.1仪器 紫外可见分光光度计,分散介质;超纯水 A.5.2实验步骤 AgNPpowder-40分散成约504g/mL水溶液 AgNP-20稀释至约204g/mL 用移液枪将样品溶液加人到双通石英比色池中,在紫外可见分光光度计中进行测试 A.5.3结果 AgNP-20(204g/mL)的紫外可见吸收光谱,在400nm处有最大吸收[如图A.6a)所示] AgNPpowder-40(504g/mL)的紫外可见吸收光谱,在423nm处有最大吸收[如图A.6b)所示] 0.6 0.8 0.4 0.6 0.4 0.2 0.2 0.0- 0.0 300 400 500 600 700 800 300 400 500 600 700 波长/nm 波长/nm a AgNP20 AgNP-powder-40 图A.6两种纳米银材料的紫外可见吸收光谱最大吸收峰的测定
GB/T36083一2018 A.6总银含量测定 A.6.1仪器 电感耦合等离子体质谱(ICPMS)分析仪 A.6.2实验步骤 将AgNP-20溶液稀释至浓度为约20g/ml,平行三份 加人8mL浓硝酸和2ml浓盐酸 预消 解30 后,按照设定的升温程序进行微波消解 消解完成后将消解罐放在赶酸电热板上,160C加 min 热约60min进行赶酸,剩余大约0.5ml样品,取出消解罐冷却至室温,将样品转移到已称重的15ml 聚四氟乙烯管中 用1%稀硝酸溶液定容至15ml左右 再各取1ml上述定容样品于已称重的 15mL 聚四氟乙烯管中,精确称量lmL溶液的质量(精确至0.0o1g),用2%硝酸分别稀释10倍、 100倍待测以保证溶液浓度在ICP-MS的允许检测范围内 配制25"g/L钢溶液作为内标溶液,银标 准曲线用银标准亲液分别配制0.5g/LlpxLe/L.10xL.30px儿的梯度游液,游剂为1%稀 硝酸溶液 在ICPMS测量时,先测量标准曲线,再测试样品 将测试结果换算成纳米银溶液AeNP20的 银含量 A.6.3结果 AgNP-20的银含量:l.06mg/ml 银的价态分析 A.7 A.7.1仪器 X射线电子能谱仪 A.7.2实验步骤 取AgNPpowder-40约5g,干燥均匀地铺在铝箱中心的双面胶上(约0.5em×0.5em),在 6MPa的压力下制成均匀的压片,用X射线光电子能谱仪对该纳米银粉的表面结构进行分析,X射线 源为AKa单色射线源 A.7.3结果 AgNPpowder-40的X射线电子能谱(XPS)谱图中(如图A.7所示),Ag3d,的峰值分别为367.8eV和 368.2eV,相对含量(At.%)分别为16.42%和83.58%,说明该纳米银颗粒表面的银主要以单质Ag(Ag")状 态存在7司 0
GB/36083一2018 210000 Ag3d 368.2 374.2 Ag3duvm 140000- 禁 70000 373.8 367.8 378 376 374 372 370 368 366 结合能/eV 图A.7AgNPpowder40的XPS谱图 11
GB/T36083一2018 附 录 B 资料性附录) 测试报告 纳米银材料理化表征测试报告见表B.1 表B.1纳米银材料理化表征测试报告 样品名称 送检样品 送检单位 测试时间 测试单位 测试地点 测试人 测试参数、测试结果 透射电子显微镜法 测试参数、测试结果: 扫描电子显微镜法 平均粒径与粒径分布 测试参数,测试结果 原子力显微镜法 测试参数,测试结果 动态光散射法 测试参数、测试结果: zeta电势 测试参数、测试结果 pH 测试参数、测试结果 紫外可见吸收光谱 最大吸收峰 测试参数,测试结果: 总银含量测定 测试参数,测试结果 银的价态分析 12
GB/36083?2018 rrticlesof20nm PoirierM,SimardJC,Anm toineF,GirardD.Interactionbetweensilvernanopar AgNP20and" Sinduction andinhibitionofdenovoproteinsynthesisby umamretrophils ofapoptosis AgNP20aggregates.ApplToxicol.2014,34;404-412 SeiffertJ,HussainF,Wie" igmanC,LF,BeyL,Bakerw,PorterA,Ryan.MP,ChangY.,Gow A,etal.Pulmonarytoxicityofinstilledsilvernanoparticles;influenceofsize .coating,and ratstrain PLoSOne,2015,10:eO119726 [3 Lankveld,D.P.K.,O)omen,A.G.,Krystek,P.,etal.Thekineticsofthetissuedistributionof silvernanoparticlesofdiferentsizes,Biomaterials.2010,31:8350-8361. [4ParkK,ParkE,ChunIK,ChoiK,leeSH,YoonJ,LeeBC.Bioavailabilityandtoxicolkineticsof itrate-coatedsilvernanoparticesinratsAreh.Pharm.Res.201l,34:153-158. [5ISO/TC10993-21:Guidelinesforpreparationofstandardsforbiologicalevaluationofmmedi caldevices [6]ISO/TR13014:2012E):NanotechnologiesGuidanceonphysico-chemicalcharacterizationm ofengineerednanoscalematerialsfortoxicologicassessment [7]GBeamson,D.BriggsHighresolutionXPSoforganiepolymers:TheScientaESCA300 Database.Weily,NewYork.1992. [8]MaolinPang,,JiangyongHu,HuaChunZeng.Synthesis,morphologicalcontrol,andantibac terialpropertiesofhollow/solidAgs/Agheterodimers.AmChenmSoe.2010,132:10771-10785.

纳米银材料生物学效应相关的理化性质表征指南GB/T36083-2018

GB/T36083-2018是我国针对纳米银材料生物学效应相关的理化性质表征制定的标准，旨在为纳米银材料的安全应用提供科学依据。

一、纳米银材料的定义和分类

纳米银材料是指其中至少有一个尺寸小于100纳米的银基材料。按照产生方式，可以分为物理法制备的纳米银材料（如电解还原法、气相冷凝法等）和化学法制备的纳米银材料（如还原法、溶胶-凝胶法等）。

二、纳米银材料生物学效应相关理化性质表征指南

GB/T36083-2018标准中，对纳米银材料的生物学效应相关的理化性质进行了详细的表征指南，包括以下内容：

1. 粒径和尺寸分布

纳米银材料的粒径和尺寸分布是影响其生物学效应的重要因素。通过透射电子显微镜（TEM）、扫描电子显微镜（SEM）等手段进行观察和测量。

2. 表面形貌和组成

纳米银材料的表面形貌和组成也是影响其生物学效应的重要因素。采用X射线光电子能谱（XPS）、红外光谱（FTIR）等手段进行表面形貌和组成的分析。

3. 比表面积和晶体结构

纳米银材料的比表面积和晶体结构会影响其在生物体内的行为。通过氮气吸附法、X射线衍射（XRD）等手段进行测量和分析。

4. 表面电荷和稳定性

纳米银材料的表面电荷和稳定性也会影响其在生物体内的行为。采用电位滴定法、Zeta电位仪等手段进行分析。

5. 溶解度和释放行为

纳米银材料的溶解度和释放行为是影响其生物学效应的关键因素。通过透射电镜、原子力显微镜（AFM）、动态光散射（DLS）等手段进行分析。

三、总结

GB/T36083-2018标准中对纳米银材料生物学效应相关的理化性质表征进行了全面细致的规定，这些内容对于纳米银材料的使用和安全评估具有重要意义。因此，在实际应用过程中，必须严格按照该标准进行表征和评估，以确保其安全可靠性。

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