Пластик - часть нашей повседневной жизни, и загрязнение пластиком вызывает все большую озабоченность. Когда пластик со временем распадается, он может образовывать более мелкие частицы, называемые микропластиком, длина которых составляет 5 мм и менее - меньше кунжутного семени. Микропластик, в свою очередь, может распадаться на еще более мелкие частицы, называемые нанопластиком, размер которых составляет менее 1 мкм (микрометров). Их невозможно увидеть невооруженным глазом, но они достаточно малы, чтобы проникнуть в клетки и ткани организма.
Предыдущие исследования выявили наличие частиц пластика в крови, легких, кишечнике, кале и репродуктивных органах, таких как плацента и яички. Однако потенциальное воздействие этих крошечных кусочков пластика на здоровье человека до сих пор не доказано и неизвестно. Небольшой размер наночастиц делает их особенно трудными для обнаружения и изучения.
Чтобы получить больше информации о нанопластике, исследовательская группа под руководством докторов Вэй Мина и Бейжана Яна из Колумбийского университета модифицировала мощный метод визуализации, который Мин изобрел 15 лет назад при поддержке NIH (Национальный Институт Здравоохранения). Этот метод, называемый микроскопией стимулированного комбинационного рассеяния (SRS), сегодня широко используется для визуализации малых молекул в живых клетках. Метод основан на фокусировке двух лазерных лучей на образцах, чтобы стимулировать определенные молекулы к испусканию уникальных детектируемых световых сигналов. В отличие от многих других методов, SRS-микроскопия не требует пометок определенных молекул для их обнаружения.
Для нового исследования, которое было проведено при поддержке NIH, ученые разработали новый подход SRS для обнаружения микро- и нанопластиков на уровне отдельных частиц. Убедившись, что метод позволяет быстро обнаружить пластиковые частицы размером менее 1 мкм, они разработали алгоритм, основанный на машинном обучении, для выявления семи распространенных типов пластика.
Чтобы протестировать новую высокопроизводительную платформу визуализации, команда проанализировала микро- и нанопластик в трех популярных марках бутилированной воды. Результаты исследования были опубликованы 8 января 2024 года в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.
Исследователи обнаружили, что в среднем литр бутилированной воды содержит около 240 000 крошечных кусочков пластика. Около 90 % этих пластиковых фрагментов были нанопластиком. Такое количество пластиковых частиц в 10-100 раз больше, чем в предыдущих исследованиях, в которых рассматривались в основном крупные микропластики.
В воде содержались частицы всех семи типов пластика. Самым распространенным был полиамид - разновидность нейлона, который часто используется для фильтрации и очистки воды. Также было обнаружено большое количество полиэтилентерефталата (ПЭТ). Этого следовало ожидать, поскольку ПЭТ используется для изготовления бутылок для воды, газировки и многих других напитков и продуктов питания. Среди других обнаруженных пластиков - поливинилхлорид, полиметилметакрилат и полистирол, который также используется для очистки воды. Метод выявил миллионы дополнительных частиц, которые не соответствовали семи категориям пластика. Пока неясно, являются ли эти крошечные частицы нанопластиком или другими веществами.
Исследователи говорят, что новая методика поможет углубить наше понимание воздействия нанопластика на человека. «Это открывает окно, через которое мы можем заглянуть в пластиковый мир, который раньше не был нам доступен», - говорит Ян.
В будущем исследователи собираются применить этот подход для анализа большего количества образцов окружающей среды, таких как водопроводная вода, образцы воздуха в помещении и на улице, а также биологические ткани. Они также разрабатывают фильтры, способные уменьшить загрязнение пластиком сточных вод прачечных, поскольку многие ткани содержат нейлон, ПЭТ и другие пластики.