Los microplásticos son partículas de plástico diminutas, apenas visibles, que pueden dañar el medio ambiente, por ejemplo, si son ingeridas por animales. Sin embargo, ha sido difícil evaluar el efecto de partículas aún más pequeñas, que difícilmente pueden detectarse con métodos convencionales:partículas de plástico con un diámetro inferior a un micrómetro, comúnmente denominadas "nanoplásticos". Estas pequeñas partículas pueden incluso ser absorbidas por células vivas.
Los científicos de TU Wien (Viena) han logrado desarrollar un método de medición que puede detectar partículas nanoplásticas individuales en órdenes de magnitud más rápido que las técnicas anteriores. Estos resultados han sido publicados en la revista Scientific Reports . El nuevo método tiene el potencial de convertirse en la base de nuevos dispositivos de medición para el análisis medioambiental.
"Utilizamos un principio físico que también se ha utilizado a menudo en análisis químicos, a saber, la dispersión Raman", explica Sarah Skoff, líder del grupo de investigación Óptica Cuántica de Estado Sólido y Nanofotónica de la Universidad Técnica de Viena. En este proceso, las moléculas se iluminan con un rayo láser, lo que las hace vibrar. De este modo, parte de la energía de la luz láser se convierte en energía vibratoria, mientras que el resto de la energía se reemite en forma de luz.
Al medir esta luz y comparar su energía con la luz láser que se emitió originalmente, se determina la energía vibratoria de la molécula y, debido a que diferentes moléculas vibran de diferentes maneras, es posible descubrir qué molécula es.
"Sin embargo, la espectroscopia Raman normal no sería adecuada para detectar los nanoplásticos más pequeños", afirma Skoff. "Sería demasiado insensible y llevaría demasiado tiempo". Por lo tanto, el equipo de investigación tuvo que buscar efectos físicos que pudieran mejorar significativamente esta técnica.
El truco de la rejilla dorada
Para ello, adaptaron un método que ya se ha utilizado de forma similar para detectar biomoléculas. La muestra se coloca sobre una rejilla extremadamente fina de oro. Los hilos de oro individuales tienen sólo 40 nanómetros de espesor y están separados por unos 60 nanómetros. "Esta rejilla metálica actúa como una antena", afirma Skoff. "La luz láser se amplifica en determinados puntos, por lo que allí se produce una interacción mucho más intensa con las moléculas. También se produce una interacción entre la molécula y los electrones en la red metálica, lo que garantiza que la señal luminosa de las moléculas se transmita adicionalmente. amplificado."
En la espectroscopia Raman ordinaria, la luz que luego emiten las moléculas normalmente se descompone en todas sus longitudes de onda para identificar de qué molécula se trata. Sin embargo, el equipo de TU Wien pudo demostrar que la técnica también se puede simplificar. "Sabemos cuáles son las longitudes de onda características de las partículas nanoplásticas, por lo que buscamos señales muy específicas en esas longitudes de onda", explica Skoff.
"Pudimos demostrar que esto puede mejorar la velocidad de medición en varios órdenes de magnitud. Anteriormente, había que medir durante 10 segundos para obtener un solo píxel de la imagen que estaba buscando; con nosotros, solo toma unos pocos milisegundos. ". Los experimentos con poliestireno (Styrofoam) demostraron que incluso a esta velocidad tan alta, las partículas de nanoplásticos pueden detectarse de forma fiable, incluso en concentraciones extremadamente bajas. A diferencia de otros métodos, esta técnica permite incluso la detección de partículas individuales.
El equipo de investigación ahora quiere investigar con más detalle las posibles aplicaciones de la nueva técnica, por ejemplo, cómo se puede utilizar para detectar nanoplásticos en muestras biológicas y ambientalmente relevantes, como la sangre.
"En cualquier caso, ahora hemos podido demostrar que el principio físico básico funciona", afirma Skoff. "En principio, esto sienta las bases para el desarrollo de nuevos dispositivos de medición que en el futuro puedan utilizarse para examinar muestras directamente en la naturaleza fuera del laboratorio."
Más información: Ambika Shorny et al, Imágenes e identificación de aglomerados y partículas nanoplásticas individuales, Informes científicos (2023). DOI:10.1038/s41598-023-37290-y
Información de la revista: Informes científicos
Proporcionado por la Universidad Tecnológica de Viena
