日光中含有紫外線，按照波長的不同，紫外線分為四類：
01 UVA：
波長320～400nm，這是紫外線中波長較長的一種紫外線，具有非常強(qiáng)的穿透力，可以穿透真皮層，能夠深入皮膚，加速黑色素的合成，使皮膚變黑，并且會(huì)使皮膚中的膠原蛋白受損從而加速皮膚的老化，所以UVA會(huì)造成皮膚老化和變黑，這種作用雖然進(jìn)展緩慢卻是不可逆轉(zhuǎn)的，而且這種紫外線無法被臭氧層吸收。
02 UVB：
波長275～320nm，大部分可以被臭氧層吸收，也可被玻璃、遮陽傘、衣服等阻隔。雖然如此，剩余的紫外線可到達(dá)真皮層，導(dǎo)致皮膚日光灼傷，紅斑、曬黑等現(xiàn)象，UVB對(duì)皮膚作用迅速，是皮膚曬傷的根源。
03 UVC：
波長200～275nm，只到皮膚的角質(zhì)層，且絕大部分被大氣阻留，所以不會(huì)對(duì)人體皮膚產(chǎn)生很大的危害。
04 UVD：
波長100~200nm。又稱真空紫外，無法穿過臭氧層。
所以，防曬產(chǎn)品的目的是減少UVA和UVB照射到皮膚，按照作用原理的不同，分為物理性防曬劑和化學(xué)性防曬劑。物理性防曬主要使用納米級(jí)TiO2。納米級(jí)TiO2的抗紫外線能力及其機(jī)理與其粒徑有關(guān)：當(dāng)粒徑較大時(shí)，對(duì)紫外線的阻隔是以反射、散射為主，且對(duì)UVA和UVB紫外線均有效，但防曬能力較弱。隨著粒徑的減小，對(duì)UVB紫外線的吸收性明顯增強(qiáng)，對(duì)UVA的阻隔以散射為主。
近期隨著對(duì)環(huán)境的更加關(guān)注，防曬產(chǎn)品中的納米顆粒對(duì)環(huán)境的影響引起了人們的重視，TiO2顆粒集中在水環(huán)境中，對(duì)魚類和其他生物有害。
因此，了解防曬產(chǎn)品中TiO2的粒徑和數(shù)量，對(duì)評(píng)估其防紫外線性能和對(duì)環(huán)境的潛在危害，都非常有意義。
長期以來，納米粒子的粒度表征方法主要有場流分級(jí)法(FFF)，動(dòng)態(tài)光散射法，和顯微鏡等。近期，單顆粒-電感耦合等離子體質(zhì)譜法(SP-ICP-MS)作為一種能同時(shí)測量和表征納米粒子的方法越來越受到重視，其優(yōu)勢(shì)在于更快的分析速度和更詳盡的分析結(jié)果。
本次實(shí)驗(yàn)中，我們使用SP-ICP-MS技術(shù)，分析不同防曬產(chǎn)品中的納米級(jí)TiO2的顆粒濃度和粒徑分布。
樣品及前處理
防曬霜樣品購自本地一家商店。對(duì)于每個(gè)防曬霜樣品，稱取15mL加入到50mL的容器中，混合3分鐘形成均勻的樣品。稱取均勻的樣品0.2克，加入1%的Triton-X溶液200mL，超聲至無明顯聚狀物(5-10分鐘)。超聲處理后，用去離子水稀釋至100,000–200,000顆粒/毫升。
儀器條件
所有的分析都在PerkinElmer NexION 350D ICP-MS上使用Syngistix Nano應(yīng)用軟件模塊進(jìn)行，下標(biāo)分別為儀器設(shè)置和方法參數(shù)。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果
在不含TiO2顆粒防曬乳液中添加了濃度為6.65μg/L的40nm TiO2顆粒，產(chǎn)生的信號(hào)下圖所示。由于每個(gè)峰代表一個(gè)粒子，顯而易見的TiO2粒子可以很容易地在防曬霜基質(zhì)中檢出。
軟件可以將這些脈沖信號(hào)換算成顆粒的粒徑，下圖是這個(gè)樣品中TiO2粒徑分布信息。
下圖為標(biāo)簽TiO2含量濃度為5.1%的樣品，稀釋20000倍后測試的粒徑分布結(jié)果。
下表分別為實(shí)驗(yàn)中5個(gè)防曬霜樣品的標(biāo)簽信息和SP-ICP-MS測試的TiO2納米顆粒粒徑和數(shù)量信息。其中3號(hào)樣品沒有檢出TiO2納米顆粒，同其標(biāo)簽信息一致。
結(jié)論
利用NexION系列ICP-MS和Syngistix Nano應(yīng)用軟件模塊，使用本實(shí)驗(yàn)的測試方法，可以簡便快速測定防曬產(chǎn)品中的TiO2納米顆粒含量和粒徑分布。
了解更多應(yīng)用資料和產(chǎn)品信息，掃描下方二維碼，下載珀金埃爾默單顆粒-電感耦合等離子體質(zhì)譜法測定防曬霜中二氧化鈦納米粒子相關(guān)資料。
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