雷射光+金屬奈米顆粒檢測化妝品!陽明交大將偵測汞含量極限推至 0.2ppb

作者 | 發布日期 2022 年 01 月 27 日 10:54 | 分類 奈米 , 生物科技 , 科技教育 Telegram share ! follow us in feedly


我國法定的化妝品內汞自然殘留濃度為百萬分之一(1ppm),陽明交大生醫光電所成功以磁等離子體奈米粒子(magneto-plasmonic nanoparticles)結合雷射光,利用表面增強拉曼散射 surface-enhanced Raman scattering(SERS),將測量的極限達到百億分之二(0.2ppb),未來這項技術有機會替重金屬檢測帶來更便利的方法。

食品藥物管理署規定化妝品除自然殘留外禁止添加重金屬汞,但因為汞可以抑制皮膚中酪胺酸酶的活性,減少黑色素生成,仍有不肖業者添加汞,所以化妝美白產品的重金屬含量一直是檢驗重心,但這類重金屬檢驗多數得在實驗室,利用質譜儀等龐大儀器才能完成。

利用光線射入物體之後,散射的波長與原先射入的波長會隨著物體材料有所不同,稱為「拉曼光譜」(Raman Spectroscopy)的原理 ,一直認為有分析材料的潛力,但因為散射訊號小,且常受物體本身照光後反射干擾,以致訊號難解析。

為克服難題,使理論可實際應用,常見方法是將樣品覆蓋金屬基材,也就是表面增強拉曼散射效應的基材(Surface-Enhanced Raman Scattering Substrate)。陽明交大生醫光電所教授薛特與陳姿穎、Akash Gupta,自製氧化鐵奈米顆粒並塗上一層金屬銀,並以磁鐵讓氧化鐵奈米粒子聚集,成功產生熱點效應使拉曼光譜的訊號增強,克服拉曼光譜散射後訊號太小的難題。

▲ 陽明交大生醫光電所教授薛特。

這項以雷射光結合奈米顆粒,透過表面增強拉曼光譜的技術,經過研究團隊實際測量市售美白化妝品的汞自然殘留量,可以偵測達到百億分之二(0.2 ppb)的汞離子濃度的極限,遠較台灣現行規定的百萬分之一(1 ppm)自然殘留劑量更低,顯示這項技術不僅偵測更為靈敏,並有應用檢測的潛力。

薛特表示,化妝品如果含有重金屬,經由皮膚長期微量吸收可能中毒,現今重金屬檢測方法雖然準確,但需要大量樣品及專業技術人員在實驗室操作,利用拉曼光譜來檢測物質的流程簡單且快速,只要是光線可以照射的物質都可以檢測,包含固體、液體、氣體等。

多數科學家投入研發表面增強拉曼散射的奈米基材研究,期望讓這理論能投入產業應用。這次陽明交大成功以銀塗層包裹氧化鐵的方式,找到一種奈米顆粒能放大拉曼訊號,並實際用於檢測化妝品,如何穩定調控金屬奈米顆粒的結構,創造可重複使用的基材是未來商品化的挑戰。這項研究發表於 2021 年《Sensors and Actuators B: Chemical》第 337 期,為光電感測技術的重要刊物。

(圖片來源:陽明交大)