Si ha estado en su playa local, es posible que haya notado que el viento arroja basura, como una bolsa de papas fritas vacía o una pajita de plástico. Estos plásticos a menudo llegan al océano, que afectan no solo a la vida marina y el medio ambiente, sino que también amenazan la seguridad alimentaria y la salud humana.

Finalmente, muchos de estos plásticos se descomponen en tamaños microscópicos, lo que dificulta a los científicos cuantificarlos y medirlos. Los investigadores llaman a estos increíblemente pequeños fragmentos nanoplásticos y microplásticos porque no son visibles a simple vista. Ahora, en un esfuerzo multiorganizacional liderado por el Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST) y el Centro Común de Investigación de la Comisión Europea (JRC), los investigadores están recurriendo a una parte inferior de la cadena alimentaria para resolver este problema.

Los investigadores han desarrollado un método novedoso que utiliza una especie marina que se alimenta por filtración para recolectar estos pequeños plásticos del agua del océano. El equipo publicó sus hallazgos como un estudio de prueba de principio en la revista científica. Microplásticos y nanoplásticos .

Los plásticos consisten en materiales sintéticos conocidos como polímeros que generalmente están hechos de petróleo y otros combustibles fósiles. Cada año se producen más de 300 millones de toneladas de plásticos, y 8 millones de toneladas terminan en el océano. Los tipos de plásticos más comunes que se encuentran en entornos marinos son el polietileno y el polipropileno. El polietileno de baja densidad se usa comúnmente en bolsas de plástico para comestibles o anillos de seis paquetes para latas de refrescos. El polipropileno se usa comúnmente en envases de alimentos reutilizables o tapas de botellas.

"La luz solar y otros procesos químicos y mecánicos hacen que estos objetos plásticos se vuelvan cada vez más pequeños, ", dijo el investigador del NIST Vince Hackley." Con el tiempo cambian su forma y tal vez incluso su química ".

Si bien no existe una definición oficial para estos nanoplásticos más pequeños, los investigadores generalmente los describen como productos artificiales que el medio ambiente descompone en pedazos microscópicos. Suelen tener el tamaño de una millonésima parte de un metro (un micrómetro, o una micra) o menor.

Estos pequeños plásticos presentan muchos peligros potenciales para el medio ambiente y la cadena alimentaria. "A medida que los materiales plásticos se degradan y se vuelven más pequeños, son consumidos por peces u otros organismos marinos como los moluscos. Por ese camino terminan en el sistema alimentario, y luego en nosotros. Esa es la gran preocupación "dijo Hackley.

Para obtener ayuda en la medición de nanoplásticos, Los investigadores recurrieron a un grupo de especies marinas conocidas como tunicados, que procesan grandes volúmenes de agua a través de sus cuerpos para obtener alimentos y oxígeno, y involuntariamente, nanoplásticos. Lo que hace que los tunicados sean tan útiles para este proyecto es que pueden ingerir nanoplásticos sin afectar la forma o el tamaño de los plásticos.

Para su estudio, Los investigadores eligieron una especie de tunicado conocida como C. robusta porque "tienen una buena eficiencia de retención de micro y nanopartículas, "dijo el investigador de la Comisión Europea Andrea Valsesia. Los investigadores obtuvieron especímenes vivos de la especie como parte de una colaboración con el Instituto de Bioquímica y Biología Celular y el instituto de investigación Stazione Zoologica Anton Dohrn, ambos en Nápoles, Italia.

Los tunicados fueron expuestos a diferentes concentraciones de poliestireno, un plástico versátil, en forma de partículas nanométricas. Luego, los tunicados se cosecharon y luego se sometieron a un proceso de digestión química, que separó los nanoplásticos de los organismos. Sin embargo, durante esta etapa, algunos compuestos orgánicos residuales digeridos por el tunicado todavía se mezclaban con los nanoplásticos, posiblemente interfiriendo con la purificación y análisis de los plásticos.

Entonces, Los investigadores utilizaron una técnica de aislamiento adicional llamada fraccionamiento de flujo de campo de flujo asimétrico (AF4) para separar los nanoplásticos del material no deseado. Los nanoplásticos separados o "fraccionados" podrían recolectarse para su posterior análisis. "Ese es uno de los mayores problemas en este campo:la capacidad de encontrar estos nanoplásticos y aislarlos y separarlos del entorno en el que existen, —dijo Valsesia.

Las muestras de nanoplásticos se colocaron luego en un chip especialmente diseñado, designed so that the nanoplastics formed clusters, making it easier to detect and count them in the sample. Finalmente, the researchers used Raman spectroscopy, a noninvasive laser-based technique, to characterize and identify the chemical structure of the nanoplastics.

The special chips provide advantages over previous methods. "Normalmente, using Raman spectroscopy for identifying nanoplastics is challenging, but with the engineered chips researchers can overcome this limitation, which is an important step for potential standardization of this method, " said Valsesia. "The method also enables detection of the nanoplastics in the tunicate with high sensitivity because it concentrates the nanoparticles into specific locations on the chip."

The researchers hope this method can lay the foundation for future work. "Almost everything we're doing is at the frontier. There are no widely adopted methods or measurements, " said Hackley. "This study on its own is not the end point. It's a model for how to do things going forward."

Among other possibilities, this approach might pave the way for using tunicates to serve as biological indicators of an ecosystem's health. "Scientists might be able to analyze tunicates in a particular spot to look at nanoplastic pollution in that area, " said Jérémie Parot, who worked on this study while at NIST and is now at SINTEF Industry, a research institute in Norway.

The NIST and JRC researchers continue to work together through a collaboration agreement and hope it will provide additional foundations for this field, such as a reference material for nanoplastics. Por ahora, the group's multistep methodology provides a model for other scientists and laboratories to build on. "The most important part of this collaboration was the opportunity to exchange ideas for how we can do things going forward together, " said Hackley.