Novo e simples método de deteção de nanoplásticos
O "crivo ótico" funciona como uma tira de teste
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Uma equipa conjunta da Universidade de Estugarda, na Alemanha, e da Universidade de Melbourne, na Austrália, desenvolveu um novo método para a análise direta de minúsculas partículas de nanoplástico em amostras ambientais. Basta um microscópio ótico vulgar e uma tira de teste recentemente desenvolvida - o crivo ótico. Os resultados da investigação foram agora publicados na revista "Nature Photonics".
"Harald Giessen, Diretor do 4º Instituto de Física da Universidade de Estugarda, explica: "A tira de teste pode servir como um instrumento de análise simples na investigação ambiental e sanitária. "Num futuro próximo, iremos trabalhar no sentido de analisar as concentrações de nanoplástico diretamente no local. Mas o nosso novo método também pode ser utilizado para analisar partículas de nanoplástico no sangue ou nos tecidos."
Os nanoplásticos são um perigo para os seres humanos e o ambiente
Os resíduos de plástico são um dos principais e mais graves problemas globais do século XXI. Não só polui os oceanos, os rios e as praias, como também foi detectado em organismos vivos sob a forma de microplásticos. Até à data, os cientistas ambientais têm centrado a sua atenção nos resíduos de plástico de maiores dimensões. No entanto, já há algum tempo que se sabe que um perigo ainda maior pode estar no horizonte: as partículas de nanoplástico. Estas partículas minúsculas são muito mais pequenas do que um cabelo humano e são criadas através da decomposição de partículas de plástico maiores. Não podem ser vistas a olho nu. Estas partículas na gama dos sub-micrómetros podem também atravessar facilmente barreiras orgânicas como a pele ou a barreira hemato-encefálica.
As alterações de cor tornam as partículas minúsculas visíveis
Devido ao pequeno tamanho das partículas, a sua deteção constitui um desafio especial. Consequentemente, não só existem lacunas na nossa compreensão do modo como as partículas afectam os organismos, mas também uma falta de métodos de deteção rápidos e fiáveis. Em colaboração com um grupo de investigação de Melbourne, na Austrália, os investigadores da Universidade de Estugarda desenvolveram agora um novo método que pode detetar rápida e economicamente partículas tão pequenas. As alterações de cor numa tira de teste especial tornam os nanoplásticos visíveis num microscópio ótico e permitem aos investigadores contar o número de partículas e determinar o seu tamanho. "Em comparação com os métodos convencionais e amplamente utilizados, como a microscopia eletrónica de varrimento, o novo método é consideravelmente menos dispendioso, não requer pessoal treinado para operar e reduz o tempo necessário para uma análise detalhada", explica o Dr. Mario Hentschel, chefe do Laboratório de Microestrutura do 4º Instituto de Física.
Peneira ótica em vez do dispendioso microscópio eletrónico
O "crivo ótico" utiliza efeitos de ressonância em pequenos orifícios para tornar visíveis as partículas de nanoplástico. Um estudo sobre os efeitos ópticos nestes orifícios foi publicado pela primeira vez pelo grupo de investigação da Universidade de Estugarda em 2023. O processo baseia-se em minúsculas depressões, conhecidas como vazios de Mie, que são afiadas num substrato semicondutor. Dependendo do seu diâmetro e profundidade, os orifícios interagem de forma caraterística com a luz incidente. O resultado é um reflexo de cor brilhante que pode ser visto num microscópio ótico. Se uma partícula cair numa das reentrâncias, a sua cor muda visivelmente. A partir da mudança de cor, é possível inferir se uma partícula está presente no vazio.
"A tira de teste funciona como uma peneira clássica", explica Dominik Ludescher, estudante de doutoramento e primeiro autor da publicação na "Nature Photonics". Assim, as partículas de 0,2 a 1 µm podem ser examinadas sem dificuldade. "As partículas são filtradas do líquido utilizando a peneira, na qual o tamanho e a profundidade dos orifícios podem ser adaptados às partículas nanoplásticas e, subsequentemente, podem ser detectadas pela mudança de cor resultante. Isto permite-nos determinar se os espaços vazios estão cheios ou vazios."
O número, o tamanho e a distribuição do tamanho das partículas podem ser determinados
O novo método de deteção utilizado pode fazer ainda mais. Se a peneira estiver equipada com espaços vazios de diferentes tamanhos, apenas uma partícula de tamanho adequado será recolhida em cada orifício. "Se uma partícula for demasiado grande, não caberá no vazio e será simplesmente expelida durante o processo de limpeza", diz Ludescher. "Se uma partícula for demasiado pequena, irá aderir mal ao orifício e será arrastada durante a limpeza." Desta forma, as tiras de teste podem ser adaptadas para que o tamanho e o número de partículas em cada orifício individual possam ser determinados a partir da cor reflectida.
Amostras ambientais sintetizadas examinadas
Para as suas medições, os investigadores utilizaram partículas esféricas de vários diâmetros. Estas estão disponíveis em soluções aquosas com nanopartículas específicas. Uma vez que ainda não estão disponíveis amostras reais de massas de água com concentrações conhecidas de nanopartículas, a equipa produziu ela própria uma amostra adequada. Os investigadores utilizaram uma amostra de água de um lago que continha uma mistura de areia e outros componentes orgânicos e adicionaram partículas esféricas em quantidades conhecidas. A concentração das partículas de plástico era de 150 µg/ml. O número e a distribuição do tamanho das partículas de nanoplástico também foram determinados para esta amostra utilizando o "crivo ótico".
Pode ser utilizado como uma tira de teste
"A longo prazo, o crivo ótico será utilizado como uma ferramenta de análise simples na investigação ambiental e sanitária. A tecnologia poderia servir como uma tira de teste móvel que forneceria informações sobre o conteúdo de nanoplásticos na água ou no solo diretamente no local", explica Hentschel. A equipa está agora a planear experiências com partículas de nanoplástico que não são esféricas. Os investigadores também planeiam investigar se o processo pode ser utilizado para distinguir entre partículas de diferentes plásticos. Estão também particularmente interessados em colaborar com grupos de investigação que tenham conhecimentos específicos no processamento de amostras reais de massas de água.
Observação: Este artigo foi traduzido usando um sistema de computador sem intervenção humana. A LUMITOS oferece essas traduções automáticas para apresentar uma gama mais ampla de notícias atuais. Como este artigo foi traduzido com tradução automática, é possível que contenha erros de vocabulário, sintaxe ou gramática. O artigo original em Inglês pode ser encontrado aqui.
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