Detección de nanoplásticos en el aire

Los pedazos grandes de plástico pueden descomponerse en partículas de tamaño nanométrico, que a menudo encuentran su camino hacia el suelo y el agua. Quizás menos conocido es que pueden flotar en el aire. No está claro cómo los nanoplásticos afectan la salud humana, pero los estudios en animales sugieren que pueden ser dañinos. Como un paso hacia una mejor comprensión de la difusión aérea de nanoplásticos, los investigadores han desarrollado un sensor que detecta estas partículas e identifica los tipos, cantidades y tamaños de plásticos utilizando películas de matriz de puntos de carbono de colores.

Los investigadores presentarán sus hallazgos hoy en la reunión de otoño de la American Chemical Society (ACS).

«Los nanoplásticos son una gran preocupación si están en el aire que respiras, entran en tus pulmones y pueden causar problemas de salud», dice Raz Jelinek, PhD, investigador principal del proyecto. «Un detector simple y económico como el nuestro podría tener enormes implicaciones, y algún día alertaría a las personas sobre la presencia de nanoplásticos en el aire, lo que les permitiría tomar medidas».

Cada año se producen y desechan millones de toneladas de plástico. alguno materiales plásticos Se corroen lentamente durante el uso o después de su eliminación, contaminando el entorno circundante con partículas finas y ultrafinas. Los nanoplásticos son tan pequeños, generalmente menos de 1 micrómetro, y tan livianos que pueden flotar en el aire, donde las personas pueden respirarlos sin saberlo. Los estudios en animales sugieren que la ingestión e inhalación de estas nanopartículas puede tener efectos adversos. Por tanto, puede ser útil conocer los niveles de contaminación atmosférica con nanoplásticos en el medio ambiente.

Previamente, el equipo de investigación de Jelinek en la Universidad Ben-Gurion del Negev desarrolló una nariz electrónica, o «nariz electrónica», para monitorear la presencia de bacterias absorbiendo y detectando la combinación única de moléculas de vapor de gas que liberan. Los investigadores querían saber si esto era lo mismo carbónLa tecnología basada en puntos se puede adaptar para crear un nanosensor sensible para el monitoreo ambiental continuo.

Los puntos de carbono se forman cuando una materia prima que contiene mucho carbono, como el azúcar u otra materia orgánica, se calienta a una temperatura moderada durante varias horas, dice Jelinek. Este proceso se puede realizar utilizando un microondas convencional. Durante el calentamiento, el material que contiene carbono se convierte en partículas coloreadas, a menudo fluorescentes, de tamaño nanométrico llamadas «puntos de carbono». Y al cambiar el material de partida, los puntos de carbón pueden tener diferentes propiedades superficiales que pueden atraer diferentes moléculas.

Para crear la nariz electrónica bacteriana, el equipo extendió capas delgadas de diferentes puntos de carbono en pequeños electrodos, cada uno del tamaño de una uña. Utilizaron electrodos telescópicos, que tienen dos lados con estructuras en forma de peine. Entre los dos lados, se desarrolla un campo eléctrico y la carga almacenada se llama capacitancia. “Cuando algo le sucede a los puntos de carbono, ya sea que absorban moléculas de gas o piezas de nanoplástico, entonces hay un cambio en la capacitancia, que podemos medir fácilmente”, dice Jelinek.

Luego, los investigadores probaron un sensor de prueba de concepto para los nanoplásticos en el aire, seleccionando puntos de carbono que absorberían tipos comunes de plásticos: poliestireno, polipropileno y poli(metacrilato de metilo). En los experimentos, se rociaron nanopartículas de plástico, haciéndolas flotar en el aire. Jelinek dice que cuando los electrodos cubiertos con películas de carbono puntuales se expusieron al nanoplástico en el aire, el equipo observó diferentes señales para cada tipo de material. Dado que la cantidad de nanoplásticos en el aire afecta la intensidad de la señal generada, Jelinek agrega que actualmente, el sensor puede informar la cantidad de partículas de un tipo específico de plástico por encima o por debajo de un umbral de concentración preestablecido. Además, cuando las partículas de poliestireno se rompieron en tres tamaños: 100 nm de ancho, 200 nm de ancho y 300 nm de ancho, la intensidad de la señal del sensor estaba directamente relacionada con el tamaño de la partícula.

El próximo paso del equipo es ver si su sistema puede distinguir entre tipos de archivos el plastico En mezclas de nanopartículas. Así como la mezcla de películas de puntos de carbono en una nariz de electrones bacteriana distingue entre gases de diferentes polaridades, Jelinek dice que es posible que puedan modificar el sensor de nanoplásticos para distinguir entre tipos y tamaños adicionales de nanoplásticos. Puede ser la capacidad de detectar diferentes tipos de plástico en función de sus propiedades superficiales. nanoplástico Él dice que los sensores son útiles para rastrear estas partículas en escuelas, edificios de oficinas, hogares y al aire libre.