Caractérisation de nanoparticules de dioxyde de titane dans les aliments par couplage AF4-ICP-MS et par l'approche single particle-ICP-MS

par Lucas Givelet

Projet de thèse en 2MGE : Matériaux, Mécanique, Génie civil, Electrochimie

Sous la direction de Jean-François Damlencourt et de Thierry Guerin.

Thèses en préparation à Grenoble Alpes , dans le cadre de I-MEP2 - Ingénierie - Matériaux, Mécanique, Environnement, Energétique, Procédés, Production , en partenariat avec CEA Grenoble/LITEN/DTNM/SEN/LR2N (laboratoire) depuis le 22-02-2016 .


  • Résumé

    Ce projet a pour ambition de développer une approche expérimentale permettant de détecter la présence de nanoparticules (NPs) de Titane dans les échantillons alimentaires (de type lait pour bébé, cacao, soupes en poudre…) et de caractériser leurs propriétés structurales et chimiques. La problématique de la détection et la caractérisation des nanomatériaux dans des matrices complexes constitue un défi majeur car la plupart des techniques disponibles ne conviennent pas à l'étude des nanoparticules dans des matrices aussi complexes que les aliments. Il n'existe actuellement pas de méthodes appropriées et adaptées à leur finalité, c'est-à-dire robustes, standardisées et raisonnables au niveau du coût. Bien que chaque technique possède des limitations, la technique ICP-MS Se révèle très utile pour définir un ensemble de caractéristiques données pour les nanoparticules. L'ICP‐MS utilisé en mode “Single particle”(SP-ICP-MS) est une nouvelle technique qui repose sur l'extrême sensibilité de détection élémentaire de l'ICP-MS et peut fournir des informations sur un certain nombre de propriétés des NPs (taille, concentration, répartition des tailles, différenciation de l'analyte d'intérêt des autres particules de même taille mais de composition différente, distinction des constituants dissous des constituants nano‐particulaires pour un métal donné, etc..) qui s'avèrent pertinentes dans le cadre d'études environnementales et toxicologiques ainsi que dans le domaine réglementaire. Dans ce projet, le suivi des NPs de Titane dans les différentes matrices alimentaires, leur détection dans ces matrices complexes se fera par la technique Single‐Particle ICP‐MS, tandis que l'agrégation Des NPs Pourra être suivie par La technique de Field Flow Fractionation (FFF). Cette Technique de séparation couplée à l'analyse des compositions isotopiques ICP‐MS permettra d'accéder à une caractérisation de la composition élémentaire en fonction de la taille des agrégats incluant potentiellement des NPs. D'autres techniques de caractérisation seront aussi utilisées comme le Microscope Electronique en Transmission en mode Cryo (cryo-TEM) et la tomographie X3D.

  • Titre traduit

    Characterization of titanium dioxide nanoparticles in food products by AF4-ICP-MS coupling and by Single Particle-ICP-MS approach


  • Résumé

    The aim of this project is to develop an experimental approach in order to detect the presence of nanoparticles (NPs) of titanium in foods sample (such as baby milk, cocoa, powder soup...) and to characterize their structural and chemical properties. The problem of nanomaterial's detection and characterization in complex matrices is a important challenge because the most of the available techniques are not suitable for the study of the Nps in complex matrices that foods. There is currently not suitable method for this purpose, that is to say robust,standardized and reasonable in cost. Altough each techniques has limits, the ICP-MS method is very useful to define a set of characteristic given for Nps. ICP-MS used in "Single particle" mode (SP-ICP-MS) is a new technique based on extrem elemental detection sensitivity of ICP-MS and can provide information on Nps properties (size, concentration, size distribution, differentiation of the analyte of interest from other particles of the same size but with different composition, distinction of dissolved constituents from nano-particle constituents for a given metal...) that's prove the revelant in environmental and toxicological studies context as well as normalization field. In this project, Nps titanium's monitoring in different food matrice, their detection in these complex matrice will be by SP-ICP-MS method whereas Nps aggregation will be monitored by Fiel Flow Fractionation technique (FFF). This separation technique coupled to ICP-MS analysis of isotopes composition provide access to a characterization of the elemental composition as a function of the agregate's size likely including Nps. Other characterization techniques will also be used such as the transmission electronic microscope in cryo mode (Cryo-TEM) and the X3D tomography.