Wie viel Mikroplastik trinken Sie?
Neues Tool kann das in Minutenschnelle feststellen
Mikro- und Nanokunststoffe befinden sich in unserer Nahrung, unserem Wasser und der Luft, die wir atmen. Sie tauchen in unserem Körper auf, von den Hoden bis zur Gehirnmasse. Jetzt haben Forscher der University of British Columbia ein kostengünstiges, tragbares Gerät entwickelt, mit dem sich die Freisetzung von Plastik aus alltäglichen Quellen wie Einwegbechern und Wasserflaschen genau messen lässt. Das Gerät, das mit einer App gekoppelt ist, nutzt fluoreszierende Markierungen, um Plastikpartikel mit einer Größe von 50 Nanometern bis 10 Mikrometern aufzuspüren - zu klein, um mit dem bloßen Auge erkannt zu werden - und liefert Ergebnisse innerhalb von Minuten. Die Methode und die Ergebnisse werden in ACS Sensors ausführlich beschrieben.
"Der Zerfall größerer Plastikteile in Mikroplastik und Nanoplastik stellt eine erhebliche Bedrohung für Lebensmittelsysteme, Ökosysteme und die menschliche Gesundheit dar", so Dr. Tianxi Yang, Assistenzprofessor an der Fakultät für Land- und Lebensmittelsysteme, der das Verfahren entwickelt hat. "Diese neue Technik ermöglicht einen schnellen und kostengünstigen Nachweis dieser Kunststoffe, was zum Schutz unserer Gesundheit und unserer Ökosysteme beitragen könnte."
Nano- und Mikroplastik sind Nebenprodukte des Abbaus von Kunststoffen wie Lunchboxen, Bechern und Geschirr. Da es sich um sehr kleine Partikel mit einer großen Oberfläche handelt, sind Nanokunststoffe für die menschliche Gesundheit besonders bedenklich, da sie verstärkt Giftstoffe aufnehmen und biologische Barrieren im menschlichen Körper durchdringen können.
Der Nachweis dieser Kunststoffe erfordert normalerweise qualifiziertes Personal und teure Geräte. Das Team von Dr. Yang wollte den Nachweis schneller, leichter zugänglich und zuverlässiger machen.
Sie entwickelten eine kleine, biologisch abbaubare, 3D-gedruckte Box, die ein drahtloses Digitalmikroskop, grünes LED-Licht und einen Anregungsfilter enthält. Zur Messung der Kunststoffe haben sie eine MATLAB-Software mit Algorithmen des maschinellen Lernens angepasst und mit einer Software zur Bilderfassung kombiniert.
Das Ergebnis ist ein tragbares Gerät, das mit einem Smartphone oder einem anderen mobilen Gerät funktioniert und die Anzahl der Kunststoffpartikel in einer Probe aufzeigt. Das Tool benötigt nur eine winzige Flüssigkeitsprobe - weniger als ein Tropfen Wasser - und bringt die Kunststoffpartikel unter dem grünen LED-Licht des Mikroskops zum Leuchten, um sie sichtbar zu machen und zu messen. Die Ergebnisse sind leicht zu verstehen, sei es für einen Techniker in einem lebensmittelverarbeitenden Labor oder für jemanden, der einfach nur neugierig auf seine morgendliche Tasse Kaffee ist.
Für die Studie testete das Team von Dr. Yang Einweg-Polystyrolbecher. Sie füllten die Becher mit 50 ml destilliertem, kochendem Wasser und ließen es 30 Minuten lang abkühlen. Die Ergebnisse zeigten, dass die Becher Hunderte von Millionen von Kunststoffpartikeln in Nanogröße freisetzten, die etwa ein Hundertstel der Breite eines menschlichen Haares und kleiner sind.
"Sobald das Mikroskop in der Box das fluoreszierende Bild aufgenommen hat, gleicht die App die Pixelfläche des Bildes mit der Anzahl der Kunststoffe ab", so Mitautor Haoming (Peter) Yang, Masterstudent an der Fakultät für Land- und Ernährungssysteme. "Die Anzeige zeigt an, ob und wie viel Plastik vorhanden ist. Jeder Test kostet nur 1,5 Cent."
Das Gerät ist derzeit für die Messung von Polystyrol kalibriert, aber der Algorithmus für maschinelles Lernen könnte so angepasst werden, dass auch andere Kunststoffarten wie Polyethylen oder Polypropylen gemessen werden können. Als nächstes wollen die Forscher das Gerät kommerziell vermarkten, um Kunststoffpartikel für andere reale Anwendungen zu analysieren.
Die langfristigen Auswirkungen der Aufnahme von Kunststoffen in Getränken, Lebensmitteln und sogar in der Luft befindlichen Kunststoffpartikeln werden noch untersucht, geben aber Anlass zur Sorge.
"Um die Aufnahme von Plastik zu verringern, ist es wichtig, Kunststoffprodukte auf Erdölbasis zu vermeiden und Alternativen wie Glas oder Edelstahl für Lebensmittelbehälter zu wählen. Auch die Entwicklung biologisch abbaubarer Verpackungsmaterialien ist wichtig, um herkömmliche Kunststoffe zu ersetzen und den Weg zu einer nachhaltigeren Welt zu ebnen", so Dr. Yang.
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Originalveröffentlichung
Haoxin Ye, Xinzhe Zheng, Haoming Yang, Matthew D. Kowal, Teresa M. Seifried, Gurvendra Pal Singh, Krishna Aayush, Guang Gao, Edward Grant, David Kitts, Rickey Y. Yada, Tianxi Yang; "Cost-Effective and Wireless Portable Device for Rapid and Sensitive Quantification of Micro/Nanoplastics"; ACS Sensors, 2024-8-12
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