Podczas gdy zagrożenie, jakie mikroplastyki stanowią dla zdrowia człowieka i ekologicznego, zostało bogato udokumentowane i jest dobrze znane, nanoplastiki, które są mniejsze niż jedno mikrometr (1/50 grubości przeciętnych ludzkich włosów), są znacznie bardziej reaktywne, znacznie bardziej mobilne i znacznie bardziej zdolne do przekraczania błon biologicznych. Ponieważ jednak są tak małe i mobilne, naukowcy nie mają jeszcze dokładnego zrozumienia, jak toksyczne są te cząsteczki. Pierwszym krokiem do zrozumienia toksykologii nanoplastików jest zbudowanie niezawodnego, wydajnego i elastycznego narzędzia, które może nie tylko określić ilościowo ich stężenie w danej próbce, ale także przeanalizować, które specyficzne tworzywa sztuczne zawierają próbka.
Międzynarodowy zespół naukowców prowadzony przez University of Massachusetts Amherst niedawno ogłosił w przyrodzie rozwój nowego narzędzia, znanego jako konfiguracja OM-SERS, która może wykonywać wszystkie te rzeczy, a ponadto można go wykorzystać do wykrywania określonych stężeń nanoplastycznych i rodzajów polimerów w próbkach stałych, takich jak gleby, tkanki ciała i roślin.
Plastik to niezwykle wytrzymały materiał, którego rozkład może potrwać do 500 lat. Gdy plastikowe butelki, opakowania i części się starzeją, odrywają się ich małe kawałki. Te mikroplastiki znaleziono w każdym zakątku globu, od szczytu góry Everest po głębiny rowu Mariana, i, zgodnie z ostatnimi doniesieniami, są one w krwi, mózgu i tkance serca wielu ludzi.
Jeśli nie jest to wystarczająco złe, każda indywidualna mikroplastyka można teoretycznie podzielić na 1 kwadrylion nanoplastycznych cząstek – co oznacza, że w naszej wodzie, powietrzu i glebie istnieje dosłownie niezliczona liczba nanoplastików. Te mikroplastyki stanowią nieznane ryzyko dla środowiska i zdrowia ludzkiego, i zmieniają ekosystemy na całym świecie.
„Ponieważ nanoplastiki są tak małe, mają znacznie wyższą ogólną powierzchnię i grupy funkcjonalne niż mikroplastyki, co oznacza, że więcej z nich może koncentrować się w wodzie, glebie i tkankach ciała”, mówi Baoshan Xing, wyróżniający się uniwersytecki profesor środowiska i chemii gleby w Stockbridge School of Agridge School UMass Amherst w Agriculture School of Agriculture. „Podróżują łatwiej i mogą kończyć się w większej liczbie miejsc w środowisku i naszych ciałach. I raz w tych miejscach są bardziej reaktywne, a chemikalia i dodatki w nich mogą łatwiej wypłacać do swojego otoczenia”.
Jednak aby toksykolodzy zaczęli rozumieć, jak tragiczne jest zagrożenie, jakie stanowią nanoplastiki, najpierw muszą być w stanie policzyć, ile nanoplastików jest w próbce i jakie określone typy plastiku – z których każdy ma inny skład chemiczny – są reprezentowane.
Xing wraz ze swoimi współpracownikami, Jianem Zhao i Xiaofeng Shi, profesorami na Ocean University of China, i ich zespół opracowali metodę „Manipulację optyczną i rozpraszanie Ramana wzmocnionego na powierzchni”, które obejmują lasery, złoto i wodę. Jest to zarówno najszybsza, najbardziej wydajna i niezawodna metoda, która została jeszcze opracowana do liczenia i analizy nanoplastików.
Om-Sers zaczyna się od małej próbki wody-zaledwie kilku mililitrów-w których Xing i Zhao umieszczają złote nanocząstki. Następnie strzelają do złotych nanocząstek laserem, a gdy złote nanocząstki sięgają, przyciągają nanoplastiki, które swobodnie unoszą się w próbce.
Gdy różne nanoplastyczne cząstki przyląwają do złotego stosu, zespół płukuje próbkę czystą wodą, która wypłukiwa sole lub dowolne pozbaskowe zanieczyszczenia-pomyśl o małych i powszechnych cząsteczkach sadzy lub naturalnych rozpuszczonych cząsteczkach organicznych, które mogą znajdować się w wodzie. „Zostawiliśmy po sobie plastikowe cząstki zebrane wokół złotego centrum” – mówi Zhao. „Następnie możemy przeprowadzić bardzo, bardzo wrażliwą analizę, bez poruszania próbki, która powie nam, jakie rodzaje tworzyw sztucznych mamy i o jakich stężeniach”.
Ich metoda może nie tylko działać z małymi próbkami, ale może być również stosowana do analizy nanoplastików w innych matrycach. „Przetestowaliśmy nasz system OM-Sers na próbkach zebranych z rzeki, farmy mariculture oceanicznej i plaży”, mówi Xing, „ale po odpowiednim przetworzeniu próbek może działać, aby przetestować koncentrację i rodzaje nanoplastików w glebie, tkankach roślinnych lub naszych ciał”.