你喝了多少微塑料？新工具可以在几分钟内告诉你

微塑料和纳米塑料存在于我们的食物、水和呼吸的空气中。它们出现在我们的身体里，从睾丸到大脑。现在，不列颠哥伦比亚大学的研究人员开发了一种低成本、便携的工具，可以准确测量一次性杯子和水瓶等日常来源释放的塑料

该设备与一款应用程序配合使用，使用荧光标记检测尺寸从50纳米到10微米不等的塑料颗粒——肉眼无法检测到——并在几分钟内提供结果

方法和发现详见ACS传感器

“将较大的塑料碎片分解成微塑料和纳米塑料对粮食系统、生态系统和人类健康构成了重大威胁，”开发该工具的土地与粮食系统学院助理教授杨天喜博士说。“这项新技术可以快速、廉价地检测这些塑料，这有助于保护我们的健康和生态系统。”

纳米和微塑料是降解午餐盒、杯子和餐具等塑料材料的副产品。纳米塑料作为具有大表面积的非常小的颗粒，由于其吸收毒素和穿透人体内生物屏障的能力增强，对人类健康尤其重要

检测这些塑料通常需要熟练的人员和昂贵的设备。杨的团队希望使检测更快、更容易、更可靠

他们创造了一个小型、可生物降解的3D打印盒子，里面有一个无线数字显微镜、绿色LED灯和一个激发滤光片。为了测量塑料，他们使用机器学习算法定制了MATLAB软件，并将其与图像采集软件相结合

结果是一种便携式工具，可以与智能手机或其他移动设备配合使用，以显示样品中塑料颗粒的数量。该工具只需要一个微小的液体样本——不到一滴水——并使塑料颗粒在显微镜中的绿色LED灯下发光，以对其进行可视化和测量。结果很容易理解，无论是食品加工实验室的技术人员，还是对早上一杯咖啡好奇的人

在这项研究中，杨的团队测试了一次性聚苯乙烯杯。他们用50毫升蒸馏沸水装满杯子，让它冷却30分钟。结果显示，这些杯子释放了数亿个纳米级塑料颗粒，大约是人类头发宽度的百分之一，甚至更小

“一旦盒子里的显微镜捕捉到荧光图像，该应用程序就会将图像的像素面积与塑料的数量相匹配，”合著者、土地与粮食系统学院硕士生Haoming（Peter）Yang说。“读数显示塑料是否存在以及含量。每次测试只需1.5美分。”

该工具目前已校准为测量聚苯乙烯，但机器学习算法可以调整为测量不同类型的塑料，如聚乙烯或聚丙烯。接下来，研究人员的目标是将该设备商业化，以分析塑料颗粒，用于其他现实世界的应用

从饮料、食品甚至空气中的塑料颗粒中摄入塑料的长期影响仍在研究中，但值得关注

杨博士说：“为了减少塑料摄入，重要的是考虑避免使用石油基塑料制品，选择玻璃或不锈钢等替代品作为食品容器。开发可生物降解的包装材料对于取代传统塑料和迈向更可持续的世界也很重要。” More information: Haoxin Ye et al, Cost-Effective and Wireless Portable Device for Rapid and Sensitive Quantification of Micro/Nanoplastics, ACS Sensors (2024). DOI: 10.1021/acssensors.4c00957

Journal information: ACS Sensors