Ich narzędzie, w połączeniu ze specjalną aplikacją, wykorzystuje znakowanie fluorescencyjne do wykrywania cząstek mikroplastiku o rozmiarze od 50 do 10 mikrometrów i dostarcza wyniki w ciągu kilku minut.

Od jakiegoś czasu głośno jest o tym, że mikroplastik i nanoplastik znajdują się już praktycznie wszędzie: na szczytach gór, w oceanicznych głębiach, w wodzie pitnej, jedzeniu i powietrzu, którym oddychamy. Badania wykrywają je we wnętrzach wszystkich organizmów, także u człowieka. Cząsteczki mikroplaktiku obecne są w od jąder aż po mózg.

"Rozpad większych kawałków plastiku na mikroplastik i nanoplastik stanowi poważne zagrożenie dla systemów żywnościowych, ekosystemów i zdrowia ludzi. Nasza technologia umożliwia szybkie i tanie wykrywanie tych cząsteczek, dzięki czemu pomoże chronić nasze zdrowie i przyrodę" - powiedział dr Tianxi Yang, główny twórca narzędzia.

Wcześniejsze eksperymenty dostarczyły dowodów na to, że nanoplastik i mikroplastik powstają w skutek degradacji materiałów plastikowych, których używamy na co dzień, m.in. pudełek na lunch, kubów, sztućce czy bidonów. Im mniejsze cząsteczki, tym większe zagrożenie z ich strony - od rozmiaru zależy bowiem zdolność do wchłaniania toksyn i przenikania przez bariery biologiczne w ludzkim ciele.

Wykrywanie szkodliwych cząsteczek wymaga precyzyjnej aparatury i wykwalifikowanego personelu. Zespół dr Yanga postanowił to zmienić. Naukowcy chcieli, aby identyfikowanie mikro- i nanoplastików było szybsze, tańsze, bardziej dostępne i bardziej niezawodne.

Stworzyli małe, biodegradowalne, drukowane w technologii 3D pudełko, zawierające bezprzewodowy mikroskop cyfrowy, zieloną diodę LED i filtr wzbudzający. Aby zmierzyć ilość plastików, dostosowali oprogramowanie MATLAB do algorytmów uczenia maszynowego i połączyli je z metodami przechwytywania obrazu.

W rezultacie powstało mobilne przenośne urządzenie (http://dx.doi.org/10.1021/acssensors.4c00957), które dzięki współpracy ze smartfonem lub tabletem ujawnia liczbę cząstek plastiku w próbce. Co ważne, próbka może być bardzo mała - mniejsza niż kropla wody, a prezentowane użytkownikowi wyniki są łatwe do zrozumienia, niezależnie od tego, czy ogląda je technik w laboratorium przetwórstwa żywności, czy laik analizujący napój ze swojego kubka.

W ramach testów urządzenia zespół dr Yanga zbadał jednorazowe kubki polistyrenowe. Napełniano je 50 ml destylowanej, wrzącej wody, pozostawiono na 30 minut do ostygnięcia, a po tym czasie odczytywano wyniki. Pokazały one, że kubki każdorazowo uwalniały setki milionów cząstek nanoplastiku.

Jak podkreślają naukowcy, jedno badanie za pomocą nowego narzędzia to koszt ok 1,5 centa.

Choć urządzenie jest na razie skalibrowane do pomiaru polistyrenu, to dzięki wykorzystaniu uczenia maszynowego można je łatwo dostosować do różnych innych rodzajów plastiku, takich jak polietylen lub polipropylen. Autorzy wynalazku chcą, aby szybko trafił on do sprzedaży.

Jednocześnie przypominają, że aby ograniczyć spożycie plastiku, powinno się unikać przechowywania i spożywania żywności w wyrobach z tworzyw sztucznych na bazie ropy naftowej. Zamiast tego warto wybierać naczynia ze szkła, stali nierdzewnej lub materiałów biodegradowalnych. (PAP)

Katarzyna Czechowicz

kap/ zan/