Environmental transformation and dissolution of Cobalt- and Nickel-based Nanoparticles in Presence of Eco-corona Biomolecules

Sammanfattning: 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.