Preučevanje adsorpcije izbranih bisfenolov in UV absorberjev na nanodelce iz železovega oksida

Šenkinc, Nastja (avtor), Pajk, Stane (mentor), Kralj, Slavko (komentor)

Oksibenzon (BP-3) in 2-(5-terc-butil-2-hidroksifenil)benzotriazol (BTZ) sta predstavnika UV absorberjev. BP-3 deluje kot absorber UV svetlobe, ki je zelo učinkovit pri upočasnitvi absorpcije škodljive UVA in UVB svetlobe na koži, zato ga najdemo kot aktivno sestavino številnih krem za zaščito pred soncem ter drugih različnih izdelkov za osebno nego, BTZ pa preprečuje porumenelost in razgradne reakcije pri oljih in umetnih masah povzročene z UVA in UVB svetlobo. Bisfenoli, med njimi najpogosteje uporabljen bisfenol A, se največkrat uporabljajo v proizvodnji polikarbonatne plastike, epoksidne smole in drugih polimerov, kar je povzročilo njihovo razširjenost v okolju in izpostavljenost splošni populaciji. Tako bisfenoli kot UV absorberji predstavljajo veliko težavo kot onesnaževalci okolja. Zaradi vsakodnevne izpostavljenosti ogrožajo tudi človeško zdravje. V magistrski nalogi smo preučevali adsorpcijo izbranih bisfenolov in UV absorberjev na dva tipa nanodelcev železovega oksida, ki so jih pripravili na Odseku za sintezo materialov na Inštitutu Jožef Stefan. Za spremljanje vezave bisfenolov smo razvili analizno metodo na osnovi tekočinske kromatografije sklopljene z masno spektrometrijo in za UV absorberje analizno metodo na osnovi tekočinske kromatografije z UV-VIS detektorjem. Preučevali smo vpliv pH ter razmerja med spojinami in nanodelci na delež vezane spojine. Pri bisfenolih smo razvili metodo, opravili prve eksperimente, vendar je prišlo do okvare masnega spektrometra, zato smo se v nadaljevanju osredotočili na UV absorberje. Ugotovili smo, da je pH okolja pomemben dejavnik pri adsorpciji spojin na nanodelce pri spojini BP-3, saj je bila vezava učinkovitejša v bolj kislih pogojih. Pri BTZ pH nima pomembnega vpliva, saj se pri obeh pogojih veže skoraj celotna količina spojine. Raziskali smo vpliv količine dodanih nanodelcev na adsorpcijo spojin, ki se ni izkazala za ključen dejavnik pri vezavi ter vpliv koncentracije spojin, pri kateri so nižje koncentracije spojin v vzorcu privedle do manjše relativne adsorpcije spojin na nanodelce. Koncentracije so se tudi brez dodatka nanodelcev s časom zniževale, zato smo preučili tudi stabilnost raztopin spojin. Predvidevamo, da je vzrok za znižanje zaznane koncentracije lahko tudi obarjanje ali adsorpcija spojin na stene mikrocentrifugirk, kar pa otežuje razlago mehanizmov adsorpcije spojin na nanodelce. Ne glede na ta izziv pa lahko zaključimo, da naši rezultati nakazujejo, da se izbrana UV absorberja pri testiranih koncentracijah uspešno adsorbirata na površino nanodelcev, in sicer se BTZ v kislem in bazičnem adsorbira v skoraj celotni količini (⡈ 99 %), BP-3 v kislem v 40 %, v bazičnem pa v 25 %.

• Jezik: Slovenski jezik
• Ključne besede: UV absorberji, bisfenoli, magnetni nanodelci, tekočinska kromatografija, masna spektrometrija, okoljska problematika
• Vrsta gradiva: Magistrsko delo/naloga
• Organizacija: FFA - Fakulteta za farmacijo
• Leto izida: 2024
• PID: 20.500.12556/RUL-158213
• Datum objave v RUL: 30.05.2024

Sekundarni jezik

• Jezik: Angleški jezik
• Naslov: Investigation of adsorption of selected bisphenols and UV absorbers onto iron oxide nanoparticles

Izvleček

Oxybenzone (BP-3) and 2-(5-tert-butyl-2-hydroxyphenyl) benzotriazole (BTZ) serve as UV absorbers, with the former effectively shielding skin from harmful UVA and UVB rays in sunscreens and personal care products, and the latter protecting oils and synthetic materials from yellowing and degradation due to UV exposure. Bisphenol A, a prevalent bisphenol, is commonly used in creating polycarbonate plastics and epoxy resins, contributing to widespread environmental and human exposure. Both bisphenols and UV absorbers pose significant environmental pollution concerns and health risks, with their presence confirmed in surface and wastewater, food, beverages, and biological samples like urine, serum, and blood. In our master's thesis, we explored the adsorption of selected bisphenols and UV absorbers on two iron oxide nanoparticle variants developed at the Jožef Stefan Institute. We devised an analytical method employing liquid chromatography-mass spectrometry (LC-MS) to detect bisphenols and another using liquid chromatography with a UV-VIS detector (LC-UV-VIS) for UV absorbers. Our research focused on how pH levels and the compound-to-nanoparticle ratio affect adsorption rates. Initial experiments with bisphenols were curtailed due to mass spectrometer issues, redirecting our attention to UV absorbers. We discovered that environmental pH significantly influences the absorption of BP-3 onto nanoparticles, with higher adsorption rates at higher pH levels, indicating more efficient binding in acidic conditions. Conversely, pH had negligible impact on BTZ adsorption, as almost the entire amount of the compound is bound under both conditions. The quantity of nanoparticles added did not significantly affect compound binding, although lower concentrations of compounds in the sample led to lower relative adsorption of the compounds onto the nanoparticles. Over time, compound concentrations slightly diminished even without nanoparticles, suggesting potential compound instability or non-adsorptive losses, possibly through precipitation or adhesion to container walls. To answer these questions a set of new experiments would need to be done however this was beyond the scope of this master’s thesis. Nevertheless, our findings suggest successful adsorption of UV absorbers by the nanoparticles, with BTZ adsorbing almost completely (⡈ 99%) in acidic and basic conditions, BP-3 adsorbing 40% in acidic and 25% in basic.

• Ključne besede: UV absorbers, bisphenols, iron nanoparticles, liquid chromatography, mass spectrometry, environmental problems