Учёные предложили новый способ выявления нанопластика

Ученые из Университета Штутгарта и Университета Мельбурна разработали новый метод обнаружения нанопластика — крошечных частиц пластика, невидимых невооружённым глазом, которые могут проникать сквозь кожу и даже через гематоэнцефалический барьер.

Предлагаемое решение — «оптическое сито», тест-полоска, которая демонстрирует наличие частиц через изменение цвета на поверхности при просмотре под обычным оптическим микроскопом. По словам профессора Харальда Гиссена, руководителя 4-го физического института Штутгартского университета, тест-полоска может стать простым инструментом для экологических и медицинских исследований. В будущем предполагается возможность использования метода непосредственно на месте исследований или даже для анализа крови и тканей на наличие нанопластика.

Нанопластик представляет собой одну из ключевых экологических угроз XXI века — эти крошечные частицы образуются при распаде более крупных пластиковых объектов и могут проникать в организм живых существ. Ранее внимание исследователей сосредотачивалось на микропластике, однако именно наночастицы обладают повышенной проникающей способностью и потенциальной опасностью для здоровья.

До сих пор обнаружение подобных частиц требовало применения сканирующих электронных микроскопов, что связано с высоким уровнем затрат, необходимостью наличия специализированного оборудования и квалифицированного персонала, а также длительным временем анализа. Новый метод значительно снижает стоимость и сложность анализа, при этом сокращая время процедуры.

Принцип действия оптического сита основан на резонансных эффектах в микроотверстиях — так называемых «пустотах Мие» — сформированных в полупроводниковом подложке. При попадании в такие отверстия наночастица вызывает изменение цвета отражённого света, которое затем видит исследователь под микроскопом.

Аспирант Доминик Людешер, первый автор статьи в журнале Nature Photonics, пояснил, что отверстия подбираются таким образом, чтобы в каждую попадала частица подходящего размера — так или она остаётся, или смывается при промывке — а изменение цвета позволяет определить, заполнена ли пустота и какого она размера .

При эксперименте исследователи задействовали синтетические растворы, содержащие сферические наночастицы разных диаметров, добавленные в среду с органическими и неорганическими примесями. Соотношение и размеры частиц были определены с помощью оптического сита.

— В перспективе оптическое сито может применяться как мобильный тест-полоска на полевые исследования, чтобы оперативно оценивать содержание нанопластика в воде или грунте непосредственно на месте», — отметил доктор Марио Хенчель, руководитель лаборатории микроструктур.

Учёные планируют расширить исследования, в частности, проверив эффект на наночастицах не сферической формы и возможность различения пластиков разных типов, а также надеются на сотрудничество с группами, работающими с природными пробами воды