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，并且會使皮膚中的膠原蛋白受損從而加速皮膚的老化，所以UVA會造成皮膚老化和變黑，這種作用雖然進展緩慢卻是不可逆轉的，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真皮層，導致皮膚日光灼傷，紅斑、曬黑等現象，UVB對皮膚作用迅速，是皮膚曬傷的根源。
 

　　03 UVC：
 

　　波長200～275nm，只到皮膚的角質層，且絕大部分被大氣阻留，所以不會對人體皮膚產生很大的危害。
 

　　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性防曬劑。物理性防曬主要使用納米級TiO2。納米級TiO2的抗紫外線能力及其機理與其粒徑有關：當粒徑較大時，對紫外線的阻隔是以反射、散射為主，且對UVA和UVB紫外線均有效，但防曬能力較弱。隨著粒徑的減小，對UVB紫外線的吸收性明顯增強，對UVA的阻隔以散射為主。
 

　　近期隨著對環境的更加關注，防曬產品中的納米顆粒對環境的影響引起了人們的重視，TiO2顆粒集中在水環境中，對魚類和其他生物有害。
 

　　因此，了解防曬產品中TiO2的粒徑和數量，對評估其防紫外線性能和對環境的潛在危害，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法(FFF)，動態光散射法，和顯微鏡等。近期，單顆粒-電感耦合等離子體質譜法(SP-ICP-MS)作為一種能同時測量和表征納米粒子的方法越來越受到重視，其優勢在于更快的分析速度和更詳盡的分析結果。
 

　　本次實驗中，我們使用SP-ICP-MS技術，分析不同防曬產品中的納米級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。對于每個防曬霜樣品，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應用軟件模塊進行，下標分別為儀器設置和方法參數。

 

　　實驗結果
 

　　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，產生的信號下圖所示。由于每個峰代表一個粒子，顯而易見的TiO2粒子可以很容易地在防曬霜基質中檢出。

 

　　軟件可以將這些脈沖信號換算成顆粒的粒徑，下圖是這個樣品中TiO2粒徑分布信息。

 

　　下圖為標簽TiO2含量濃度為5.1%的樣品，稀釋20000倍后測試的粒徑分布結果。

 

　　下表分別為實驗中5個防曬霜樣品的標簽信息和SP-ICP-MS測試的TiO2納米顆粒粒徑和數量信息。其中3號樣品沒有檢出TiO2納米顆粒，同其標簽信息一致。

 

　　結論
 

　　利用NexION系列ICP-MS和Syngistix Nano應用軟件模塊，使用本實驗的測試方法，可以簡便快速測定防曬產品中的TiO2納米顆粒含量和粒徑分布。
 

　　了解更多應用資料和產品信息，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譜法測定防曬霜中二氧化鈦納米粒子相關資料。