Мы живем в мире, полном пластика — он в нашей еде, воде и даже воздухе, которым мы дышим. Исследования показывают, что микропластик можно обнаружить в самых разных частях человеческого тела, включая мозг и яички. Но насколько много микропластика мы потребляем ежедневно, например, из одноразовых стаканчиков или пластиковых бутылок?
Ответ на этот вопрос может дать новый, портативный инструмент, разработанный исследователями из Университета Британской Колумбии (UBC). Этот недорогой прибор позволяет быстро и точно измерять количество микропластика, высвобождаемого из повседневных источников, таких как одноразовые стаканы и пластиковые бутылки.
Как работает устройство?
Инструмент, созданный командой под руководством доктора Тианси Яна, использует метод флуоресцентной маркировки для обнаружения пластиковых частиц размером от 50 нанометров до 10 микрон. Эти частицы настолько малы, что их невозможно увидеть невооруженным глазом. Устройство в комплекте с приложением способно выдавать результаты за считанные минуты.
Сам инструмент представляет собой небольшую коробочку, изготовленную на 3D-принтере из биоразлагаемого материала, в которую встроены беспроводной цифровой микроскоп, зеленый светодиод и возбуждающий фильтр. Для анализа микропластика используется специально настроенное программное обеспечение MATLAB с алгоритмами машинного обучения в сочетании с программой захвата изображений.
Чтобы измерить количество пластиковых частиц, прибор требует совсем немного образца — меньше капли воды. Под зелёным светодиодом микроскопа пластиковые частицы начинают светиться, что позволяет их визуализировать и измерить. Результаты анализа легко интерпретировать — это могут сделать как профессиональные техники в лаборатории, так и обычные люди, интересующиеся составом своей утренней чашки кофе.
Сотни миллионов частиц в одном стакане
Для проверки своего устройства команда исследователей провела эксперимент с одноразовыми полистироловыми стаканчиками. В каждый стаканчик наливали 50 мл кипятка и давали ему остыть в течение 30 минут. Результаты показали, что стаканчики выделили сотни миллионов пластиковых частиц нанометрового размера, которые меньше одной сотой толщины человеческого волоса.
«Когда микроскоп в коробке захватывает флуоресцентное изображение, приложение сопоставляет площадь пикселей изображения с количеством пластиковых частиц», — объясняет Питер Янг, магистрант факультета земельных и продовольственных систем и соавтор исследования. «Результат показывает, присутствует ли пластик и в каком количестве. Каждое тестирование стоит всего 1,5 цента».
Будущее измерения микропластика
На данный момент устройство калибровано для измерения полистирола, но алгоритм машинного обучения можно адаптировать для измерения других типов пластика, таких как полиэтилен или полипропилен. Следующим шагом исследователей станет коммерциализация прибора для его использования в реальных условиях.
Хотя долгосрочные последствия попадания пластика в организм с напитками, едой или из воздуха еще изучаются, уже сейчас ясно, что они вызывают тревогу. Доктор Ян подчеркивает, что для уменьшения потребления пластика следует избегать изделий из нефтехимических пластиков, выбирая вместо этого стеклянные или нержавеющие контейнеры для еды. Разработка биоразлагаемых упаковочных материалов также является важным шагом на пути к более устойчивому будущему.
Создание этого простого и доступного инструмента — важный шаг к осознанию масштабов проблемы и её решению. Ведь чем больше мы знаем о микропластике вокруг нас, тем больше у нас шансов защитить своё здоровье и здоровье нашей планеты.
Исследование опубликовано в журнале ACS Sensors.
