공기 중 에어로졸의 구성성분으로서 순수하고 기능화된 풀러렌의 발생

Sep 02, 2023

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 4248(2023) 이 기사 인용

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우리는 순수하고 기능화된 풀러렌이 미세 대기 에어로졸의 실제 구성성분이 될 수 있는지 조사했습니다. 매트릭스 레이저 탈착 이온화 MALDI-MS(Time-of-Flight Mass Spectrometry)를 통해 몇 분 내에 1μL 추출물의 풀러렌에 대한 포괄적인 프로파일이 만들어졌습니다. [C60]−·에 해당하는 m/z 720의 이온은 1μL의 α-시아노-4-하이드록시신남산 매트릭스 용액을 건조된 추출물 위에 점적시킨 후 풀러렌으로 확인되었습니다. C70, C76, C84, C100, C118, C128 및 C130에 해당하는 m/z를 갖는 이온도 샘플 내에서 검출된 다른 풀러렌 종에 기인합니다. 이온 m/z 878은 풀러렌 유도체 디에틸 메탄노[60]풀러렌 디카르복실레이트인 것으로 밝혀졌습니다. 조각난 풀러렌 분자의 이온은 높은 레이저 에너지에서도 검출되지 않았기 때문에 우리는 풀러렌이 샘플에 대한 레이저 작용의 인공물로 형성되는 대신 실제 대기 입자 매트릭스의 원래 구성 요소로 발생하는 것으로 간주했습니다. 따라서 이 프로토콜은 환경에서 원시 또는 기능화된 풀러렌의 분포와 일반적인 조건 하에서 대기 화학에 대한 참여뿐만 아니라 시험관 내 및 생체 내(환경) 독성 연구에 대한 적용을 이해하는 데 도움이 될 것입니다.

원시 또는 비치환 풀러렌(예: C60 및 C70)과 그 파생물(관능화된 풀러렌)은 주로 버키볼처럼 구형으로 배열된 탄소 원자로 형성된 화합물입니다1,2,3,4,5. 풀러렌과 그 파생물의 화학적 다양성으로 인해 에너지 생성6 전자, 광학, 광전지, (생체)의학, 개인 위생 제품 등을 포함한 광범위한 응용 분야에 유용합니다7,8,9. 실제로 2012년까지 풀러렌의 생산량 추정치는 연간 약 수만 톤이었습니다7,10. 2014년부터 2019년까지 풀러렌 생산량은 약 6% 증가했지만11, 생산량은 곧 증가할 것입니다.

풀러렌이 하수 및 표층수13, 퇴적물14,15,16, 토양7,14, 엔진 그을음17, 석탄에서 배출되는 공기 중 입자18에서 발견되었음에도 불구하고 환경에서 실제 풀러렌의 발생은 여전히 ​​문헌3,12에서 합의되지 않았습니다. ,19 및 디젤20 연소 및 운석2. 환경 내 풀러렌의 존재는 실제 발생으로 제안되었거나 LDI(레이저 탈착 이온화) 또는 MALDI(매트릭스 보조 레이저 탈착 이온화) 질량 분석기(MS) 분석 중에 레이저 아티팩트가 형성되었기 때문에 제안되었습니다.

풀러렌과 유도체는 몇몇 연구에서 관련되어 있는데, 아마도 환경 또는 생물학적 샘플에서 발생하는 것을 감지하기 어렵기 때문일 것입니다4,12. 또 다른 이유는 풀러렌이 응집, 코팅, 산화21 및 광산화22와 같은 반응을 포함한 여러 공정에서 대기 변형을 겪을 수 있다는 것입니다. 일부 연구에서는 금속의 화학적 조성과 미세 에어로졸(PM2.5)의 수용성 유기 분율에 대한 탐색적 검색을 수행했으며, 주로 산업(Cu, Cd 및 Pb) 및 교통(Cr, Mn, Ni, V 및 Zn) 배출과 자연 배출(Na, K, Ca, Ti, Al, Mg 및 Fe)23. 그러나 이는 풀러렌 유도체 형성에 대한 금속 함량의 영향과 관련이 없습니다. 풀러렌은 일반적으로 미량 또는 초미량 수준으로 발생하므로 기존 방법으로는 정량적으로 추출하기가 어렵습니다. 따라서, 어떤 샘플 추출 및 분석 기술이 사용되는지에 따라 간섭 물질로 작용할 수 있는 수백에서 수천 개의 다른 샘플 구성 요소를 고려할 때 환경 매트릭스에서 탐지하고 정량화하기 어려울 수도 있습니다.