Портативный инструмент, который быстро обнаруживает микропластик, обнаруженный в повседневных предметах.

Микро- и нанопластики содержатся в нашей пище, воде и воздухе, которым мы дышим. Они появляются в нашем организме, от яичек до вещества мозга.

Теперь исследователи из Университета Британской Колумбии разработали недорогой портативный инструмент для точного измерения количества пластика, выделяемого из повседневных источников, таких как одноразовые стаканчики и бутылки с водой.

В сочетании с приложением устройство использует флуоресцентные метки для обнаружения пластиковых частиц размером от 50 нанометров до 10 микрон — слишком маленьких, чтобы их можно было обнаружить невооруженным глазом — и выдает результаты за считанные минуты.

Метод и результаты подробно описаны в Датчики СКУД.

«Разложение более крупных кусков пластика на микропластик и нанопластик представляет собой серьезную угрозу продовольственным системам, экосистемам и здоровью человека», — сказал доктор Тяньси Ян, доцент Школы земельных и продовольственных систем, разработавший этот инструмент. Эта новая технология позволяет быстро и дешево обнаруживать эти материалы».

Наночастицы и микропластик являются побочными продуктами распада пластиковых предметов, таких как коробки для завтрака, чашки и посуда. Являясь очень мелкими частицами с большой площадью поверхности, нанопластики представляют особый риск для здоровья человека из-за их повышенной способности поглощать токсины и проникать через биологические барьеры внутри человеческого организма.

Обнаружение этих пластмасс обычно требует квалифицированного персонала и дорогостоящего оборудования. Команда доктора Янга хотела сделать процесс обнаружения быстрее, проще и надежнее.

Они создали небольшую биоразлагаемую коробку, напечатанную на 3D-принтере и содержащую беспроводной цифровой микроскоп, зеленый светодиод и фильтр возбуждения. Для измерения пластмасс они адаптировали MATLAB к алгоритмам машинного обучения и объединили их с программным обеспечением для захвата изображений.

Результатом стал портативный инструмент, который работает со смартфоном или другим мобильным устройством и определяет количество пластиковых частиц в образце. Инструменту нужен только небольшой образец жидкости (менее капли воды) и он заставляет пластиковые частицы светиться под зеленым светодиодом в микроскопе, чтобы визуализировать и измерить их. Результаты легко понять, будь то техник лаборатории пищевой промышленности или просто человек, интересующийся своей утренней чашкой кофе.

В рамках исследования команда доктора Янга протестировала одноразовые полистироловые стаканчики. Чашки залили 50 мл кипящей дистиллированной воды и оставили остывать на 30 минут. Результаты показали, что чашки выпустили сотни миллионов пластиковых наночастиц, ширина которых составляет примерно одну сотую ширины человеческого волоса и даже меньше.

Как только микроскоп в коробке захватывает флуоресцентное изображение, приложение сопоставляет площадь пикселей на изображении с количеством пластика. Показания показывают, присутствует ли пластик и в каком количестве. Каждый тест стоит всего 1,5 цента.

Хаоминг (Питер) Ян, соавтор, является магистрантом Школы земельных и продовольственных систем.

В настоящее время инструмент откалиброван для измерения полистирола, но алгоритм машинного обучения можно модифицировать для измерения различных типов пластика, таких как полиэтилен или полипропилен. Далее исследователи стремятся коммерциализировать устройство для анализа пластиковых частиц для других реальных приложений.

Долгосрочные последствия попадания в организм пластика из напитков, продуктов питания и даже из частиц пластика, находящихся в воздухе, все еще изучаются, но вызывают обеспокоенность.

«Чтобы сократить потребление пластика, важно избегать пластиковых изделий на основе нефти, выбирая альтернативы, такие как стекло или нержавеющая сталь для пищевых контейнеров», — сказал доктор Ян. «Разработка биоразлагаемых упаковочных материалов также важна для замены традиционного пластика и перемещения. к более устойчивому миру».