Den ökande trenden med att använda tillverkade nanopartiklar (NPs) i olika tillämpningar i samhället har väckt oro när det gäller deras växelverkan med naturliga ekosystem. Syftet med denna studie är att ta fram data under förhållanden som simulerar realistiska scenarios och syftar till att förstå växelverkan mellan koboltbaserade NPs (Co, Co3O4 och Co SCS) och nickelbaserade NPs (Ni, NiO och Ni SCS) med naturliga nedbrytningsprodukter (biomolekyler, ekokorona) som utsöndras från Daphnia magna. Adsorption, metallfrisättning och stabilitet i närvaro av dessa biomolekyler (EC) i syntetiskt sötvatten (FW) är huvudfokus för denna multianalytiska studie. Förändringar av ytans sammansättning på grund av växelverkan mellan NPs och EC studerades parallellt. Resultaten jämfördes med resultat för NPs i närvaro av naturligt organiskt material (NOM) som tidigare tagits fram av medlemmar i professor Inger Odnevalls grupp vid avdelningen för Yt- och korrosionsvetenskap på KTH. ATR-IR-studierna visade på en tydlig och stark adsorption av EC till samtliga undersökta NPs där NPs av metall- och metalloxider vilka uppvisade den snabbaste adsorptionen. Uppmätta zeta-potentialer bekräftade en större adsorption av EC till NPs av metalloxider jämfört med övriga NPs. NTA-studier visade på en tydlig minskningen av partikelstorleken hos de undersökta NPs vid exponering i FW med EC jämfört med endast FW i vilken NPs av metalloxider uppvisade den mest signifikanta förändringen. Växelverkan mellan EC och NPs resulterade i en ökad metallfrisättning för flertalet av den undersökta NPs, med undantag av Ni SCS NPs. De nickelbaserade NPs uppvisade en lägre frisättningsnivå jämfört med de koboltbaserade NPs. Slutligen visade jämförelsen mellan närvaron av NOM och EC i syntetiskt sötvatten en signifikant skillnad i både zeta-potential och partikelstorlek under korta tider. Resultaten tyder på att adsorption av EC till NPs ger sämre skydd mot partikel-agglomerering än motsvarande adsorption av NOM. / The increasing trend of implementing engineered nanoparticles (NPs) in different societal applications has escalated the concerns on the risk of their interaction with natural ecosystems. With the lack of knowledge on NP interactions with biomolecules in ecosystems, this study provides a rather realistic scenario that aims to understand the interaction of cobalt-based NPs (Co, Co3O4, and Co SCS NPs) and nickel-based NPs (Ni, NiO and Ni SCS NPs) with natural degradation products (eco-corona biomolecules) excreted from Daphnia magna. As the main focus of this study, the adsorption, dissolution, and stability of NPs in presence of the eco-corona biomolecules (EC) in synthetic freshwater (FW) were investigated by a multi-analytical approach. The effect of surface composition on the interaction of NPs was evaluated in parallel. The results were compared with NPs interacting with natural organic matters (NOM), research results previously performed by members of Prof. Odnevall’s group at the Division of Surface and Corrosion Science, KTH. ATR-IR studies showed a clear and strong adsorption of EC to all the investigated NPs with metallic and metal oxide NPs exhibiting the fastest adsorption. Zeta potential values corroborated the intensive adsorption of EC to metal oxides compared to the other NPs. NTA studies showed the decrease in particle size of the investigated NPs upon the exposure to EC compared to FW only with metal oxide NPs exhibiting the most significant change. The presence of EC enhanced the dissolution of most investigated NPs with Ni SCS NPs as an exception. Furthermore, nickel-based NPs showed lower dissolution than cobalt-based NPs. Finally, the comparison between effects in the presence of NOM and EC in freshwater showed significant differences in zeta potential as well as particle size over short-term exposures suggesting that the adsorption of EC to NPs provides less protection against agglomeration than adsorption of NOM.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kth-300657 |
| Date | January 2021 |
| Creators | Saeed, Anher |
| Publisher | KTH, Yt- och korrosionsvetenskap |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | Swedish |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | TRITA-CBH-GRU ; 2021:184 |
Page generated in 0.0028 seconds