Sebuah tim bersama dari University of Stuttgart dan University of Melbourne di Australia telah mengembangkan metode baru untuk analisis sederhana partikel nanoplastik kecil dalam sampel lingkungan. Yang diperlukan hanyalah mikroskop optik biasa dan strip uji yang baru dikembangkan – saringan optik yang disebut. Hasil penelitian sekarang telah diterbitkan dalam “Nature Photonics” (doi: 10.1038/s41566-025-01733-x).
Di masa depan, strip tes dapat berfungsi sebagai alat analisis sederhana dalam penelitian lingkungan dan kesehatan, “jelas Harald Giessen, kepala Institut Fisika ke -4 di University of Stuttgart. Dalam waktu dekat, kami berupaya menganalisis konsentrasi nanoplastik secara langsung. Tetapi metode baru kami juga dapat digunakan untuk menguji darah atau jaringan untuk nanoplastik nanoplastik secara langsung.”
Nanoplastik sebagai bahaya bagi manusia dan lingkungan
Limbah plastik adalah salah satu masalah global tengah dan akut di abad ke -21. Itu tidak hanya mencemari lautan, sungai, dan pantai, tetapi sekarang juga telah terdeteksi pada makhluk hidup dan organisme dalam bentuk mikroplastik. Sampai sekarang, para peneliti lingkungan terutama memusatkan perhatian mereka pada residu plastik yang lebih besar. Namun, telah diketahui selama beberapa waktu bahwa mungkin bahaya yang lebih besar tumbuh: partikel nanoplastik. Partikel -partikel kecil ini jauh lebih kecil daripada rambut manusia dan diciptakan oleh dekomposisi partikel plastik yang lebih besar. Mereka tidak terlihat oleh mata telanjang. Partikel-partikel ini dalam kisaran sub-mikrometer juga dapat dengan mudah melintasi hambatan organik seperti kulit atau penghalang darah-otak.
Perubahan warna membuat partikel kecil terlihat
Karena ukuran partikel kecil, deteksi mereka menimbulkan tantangan khusus. Akibatnya, tidak hanya ada kesenjangan dalam pemahaman kita tentang bagaimana partikel mempengaruhi organisme, tetapi juga kurangnya metode deteksi yang cepat dan andal. Para peneliti di University of Stuttgart, bekerja sama dengan kelompok kerja dari Melbourne di Australia, kini telah mengembangkan metode baru yang dapat digunakan untuk mendeteksi partikel-partikel kecil tersebut dengan cepat dan hemat biaya. Perubahan warna pada strip uji khusus membuat nanoplastik terlihat di bawah mikroskop cahaya dan memungkinkan jumlah partikel dihitung dan ukurannya ditentukan. “Dibandingkan dengan metode konvensional yang banyak digunakan seperti pemindaian mikroskop elektron, metode baru ini jauh lebih murah, tidak memerlukan staf spesialis untuk mengoperasikannya dan mengurangi waktu yang diperlukan untuk analisis terperinci,” jelas Dr. Mario Hentschel, kepala laboratorium struktur mikro di Institut Fisika ke -4.
“Saringan optik” menggunakan efek resonansi di lubang kecil untuk membuat partikel nanoplastik terlihat. Sebuah studi tentang efek optik di lubang semacam itu pertama kali diterbitkan oleh kelompok penelitian di University of Stuttgart pada tahun 2023. Metode ini didasarkan pada depresi kecil, yang dikenal sebagai Mie Voids, yang diproduksi dalam semikonduktor. Bergantung pada diameter dan kedalamannya, lubang berinteraksi secara khas dengan cahaya kejadian. Ini mengarah pada efek warna yang jelas yang dapat dilihat di bawah mikroskop optik. Jika sebuah partikel jatuh ke salah satu lubang, ada perubahan warna yang jelas. Karena itu dapat disimpulkan dari warna apakah ada partikel atau tidak.
“Oleh karena itu strip tes berfungsi seperti saringan klasik,” jelas Dominik Ludescher, mahasiswa PhD dan penulis pertama Publikasi di Nature Photonics. Partikel dengan ukuran 0,2 hingga 1 mikrometer dapat diperiksa tanpa masalah. “Partikel -partikel disaring dari cairan menggunakan saringan, di mana ukuran dan kedalaman lubang dapat disesuaikan dengan partikel nanoplastik, dan terdeteksi menggunakan perubahan warna. Ini memungkinkan kita untuk menentukan apakah sumur diisi atau kosong.”
Jumlah, ukuran dan ukuran distribusi partikel dapat ditentukan
Tetapi sistem yang digunakan dapat melakukan lebih banyak lagi. Jika saringan dilengkapi dengan sumur dengan ukuran yang berbeda, hanya satu partikel dengan ukuran yang sesuai dikumpulkan di setiap lubang. “Jika sebuah partikel terlalu besar, itu tidak cocok dengan ceruk dan hanya disiram selama proses pembersihan,” kata Ludescher. “Jika sebuah partikel terlalu kecil, ia melekat buruk ke sumur dan juga dibilas selama proses pembersihan.” Dengan cara ini, strip uji dapat diadaptasi sehingga ukuran dan jumlah partikel dalam satu lubang dapat ditentukan dari warna.
Sampel lingkungan yang disintesis diperiksa
Untuk pengukuran mereka, para peneliti menggunakan partikel bola dengan berbagai diameter, yang dapat dibeli dalam konsentrasi air yang diketahui. Karena sampel nyata dari badan air dengan konsentrasi nanopartikel yang diketahui belum ada, tim menghasilkan sampel yang cocok itu sendiri. Para peneliti menggunakan sampel air dari danau yang berisi campuran pasir dan komponen organik lainnya dan menambahkan partikel bulat yang kuantitasnya diketahui. Konsentrasi partikel plastik adalah 150 mikrogram per mililiter. Jumlah dan distribusi ukuran partikel nanoplastik juga dapat ditentukan untuk sampel ini menggunakan “saringan optik”.
Dapat digunakan seperti strip tes
Dalam jangka panjang, saringan optik akan digunakan sebagai alat analisis sederhana dalam penelitian lingkungan dan kesehatan. Teknologi ini memiliki potensi untuk berfungsi sebagai strip tes seluler, yang kemudian dapat memberikan informasi tentang kandungan nanoplastik dalam air atau tanah secara langsung di lokasi, “jelas Mario Hentschel. Selanjutnya, tim merencanakan eksperimen dengan partikel nanoplastik yang tidak ada pada kelompok yang tidak ada yang bisa diselidiki. Keahlian dalam persiapan sampel nyata dari badan air.
