Un nuovo e semplice metodo di rilevamento delle nanoplastiche
Il "setaccio ottico" funziona come una striscia di test
Annunci
Un team congiunto dell'Università di Stoccarda in Germania e dell'Università di Melbourne in Australia ha sviluppato un nuovo metodo per l'analisi diretta di minuscole particelle nanoplastiche in campioni ambientali. È sufficiente un normale microscopio ottico e una striscia di prova di nuova concezione, il setaccio ottico. I risultati della ricerca sono stati pubblicati su "Nature Photonics".
"La striscia reattiva può servire come semplice strumento di analisi nella ricerca ambientale e sanitaria", spiega il Prof. Harald Giessen, Direttore del 4° Istituto di Fisica dell'Università di Stoccarda. "Nel prossimo futuro, lavoreremo per analizzare le concentrazioni di nanoplastica direttamente sul posto. Ma il nostro nuovo metodo potrebbe essere utilizzato anche per analizzare il sangue o i tessuti alla ricerca di particelle nanoplastiche".
Le nanoplastiche come pericolo per l'uomo e l'ambiente
I rifiuti di plastica sono uno dei problemi globali più gravi del XXI secolo. Non solo inquinano oceani, fiumi e spiagge, ma sono stati rilevati anche negli organismi viventi sotto forma di microplastiche. Finora gli scienziati ambientali hanno concentrato la loro attenzione sui residui di plastica più grandi. Tuttavia, è noto da tempo che un pericolo ancora maggiore potrebbe essere all'orizzonte: le particelle di nanoplastica. Queste minuscole particelle sono molto più piccole di un capello umano e si formano attraverso la disgregazione di particelle di plastica più grandi. Non possono essere viste a occhio nudo. Queste particelle di dimensioni inferiori al micrometro possono anche attraversare facilmente barriere organiche come la pelle o la barriera emato-encefalica.
I cambiamenti di colore rendono visibili le particelle più piccole
A causa delle piccole dimensioni delle particelle, il loro rilevamento rappresenta una sfida particolare. Di conseguenza, non solo ci sono lacune nella comprensione di come le particelle influenzano gli organismi, ma mancano anche metodi di rilevamento rapidi e affidabili. In collaborazione con un gruppo di ricerca di Melbourne, in Australia, i ricercatori dell'Università di Stoccarda hanno ora sviluppato un metodo innovativo in grado di rilevare in modo rapido e conveniente queste piccole particelle. I cambiamenti di colore su una speciale striscia reattiva rendono visibili le nanoplastiche al microscopio ottico e consentono ai ricercatori di contare il numero di particelle e di determinarne le dimensioni. "Rispetto ai metodi convenzionali e ampiamente utilizzati, come la microscopia elettronica a scansione, il nuovo metodo è notevolmente meno costoso, non richiede l'intervento di personale specializzato e riduce il tempo necessario per un'analisi dettagliata", spiega il dott. Mario Hentschel, responsabile del Laboratorio di Microstruttura del 4° Istituto di Fisica.
Setaccio ottico al posto del costoso microscopio elettronico
Il "setaccio ottico" sfrutta gli effetti di risonanza in piccoli fori per rendere visibili le particelle nanoplastiche. Uno studio sugli effetti ottici in tali fori è stato pubblicato per la prima volta dal gruppo di ricerca dell'Università di Stoccarda nel 2023. Il processo si basa su minuscole depressioni, note come vuoti di Mie, che vengono incise in un substrato di semiconduttore. A seconda del loro diametro e della loro profondità, i fori interagiscono in modo caratteristico con la luce incidente. Il risultato è una riflessione di colore brillante che può essere osservata al microscopio ottico. Se una particella cade in una delle rientranze, il suo colore cambia sensibilmente. Dal cambiamento di colore si può quindi dedurre la presenza di una particella nel vuoto.
"La striscia reattiva funziona come un classico setaccio", spiega Dominik Ludescher, dottorando e primo autore della pubblicazione su "Nature Photonics". Le particelle che vanno da 0,2 a 1 µm possono essere esaminate senza difficoltà. "Le particelle vengono filtrate dal liquido utilizzando il setaccio in cui la dimensione e la profondità dei fori possono essere adattate alle particelle nanoplastiche e, successivamente, il cambiamento di colore risultante può essere rilevato. Questo ci permette di determinare se i vuoti sono pieni o vuoti".
È possibile determinare il numero, la dimensione e la distribuzione dimensionale delle particelle
Il nuovo metodo di rilevamento utilizzato può fare ancora di più. Se il setaccio è dotato di vuoti di diverse dimensioni, in ogni foro si raccoglierà solo una particella di dimensioni adeguate. "Se una particella è troppo grande, non può essere inserita nel vuoto e viene semplicemente eliminata durante il processo di pulizia", spiega Ludescher. "Se una particella è troppo piccola, aderirà male al pozzetto e verrà lavata via durante la pulizia". In questo modo, le strisce reattive possono essere adattate in modo da determinare la dimensione e il numero di particelle in ogni singolo foro in base al colore riflesso.
Campioni ambientali sintetizzati esaminati
Per le misurazioni, i ricercatori hanno utilizzato particelle sferiche di vario diametro. Queste sono disponibili in soluzioni aequo con nanoparticelle specifiche. Poiché non sono ancora disponibili campioni reali di corpi idrici con concentrazioni note di nanoparticelle, il team ha prodotto da sé un campione adatto. I ricercatori hanno utilizzato un campione d'acqua proveniente da un lago che conteneva una miscela di sabbia e altri componenti organici e hanno aggiunto particelle sferiche in quantità note. La concentrazione di particelle di plastica era di 150 µg/ml. Il numero e la distribuzione dimensionale delle particelle nanoplastiche sono stati determinati anche per questo campione utilizzando il "setaccio ottico".
Può essere utilizzato come una striscia reattiva
"A lungo termine, il setaccio ottico sarà utilizzato come semplice strumento di analisi nella ricerca ambientale e sanitaria. La tecnologia potrebbe fungere da striscia reattiva mobile che fornirebbe informazioni sul contenuto di nanoplastiche nell'acqua o nel suolo direttamente sul posto", spiega Hentschel. Il team sta ora pianificando esperimenti con particelle di nanoplastica non sferiche. I ricercatori intendono inoltre verificare se il processo può essere utilizzato per distinguere tra particelle di plastiche diverse. Sono inoltre particolarmente interessati a collaborare con gruppi di ricerca che abbiano competenze specifiche nel trattamento di campioni reali provenienti da corpi idrici.
Nota: questo articolo è stato tradotto utilizzando un sistema informatico senza intervento umano. LUMITOS offre queste traduzioni automatiche per presentare una gamma più ampia di notizie attuali. Poiché questo articolo è stato tradotto con traduzione automatica, è possibile che contenga errori di vocabolario, sintassi o grammatica. L'articolo originale in Inglese può essere trovato qui.
Pubblicazione originale
Altre notizie dal dipartimento scienza
Le notizie più lette
Altre notizie dagli altri portali
Vedere i mondi tematici per i contenuti correlati
Mondo Tematico dell'Analisi delle Particelle
I metodi di analisi delle particelle ci permettono di esaminare particelle minuscole in diversi materiali e rivelare le loro proprietà. Che sia nel monitoraggio ambientale, nella nanotecnologia o nell'industria farmaceutica – l'analisi delle particelle ci offre uno sguardo su un mondo nascosto, nel quale possiamo decifrare la composizione, la dimensione e la forma delle particelle. Vivi il fascinante mondo dell'analisi delle particelle!
Mondo Tematico dell'Analisi delle Particelle
I metodi di analisi delle particelle ci permettono di esaminare particelle minuscole in diversi materiali e rivelare le loro proprietà. Che sia nel monitoraggio ambientale, nella nanotecnologia o nell'industria farmaceutica – l'analisi delle particelle ci offre uno sguardo su un mondo nascosto, nel quale possiamo decifrare la composizione, la dimensione e la forma delle particelle. Vivi il fascinante mondo dell'analisi delle particelle!