Os microplásticos são partículas de plástico minúsculas e pouco visíveis que podem prejudicar o ambiente, por exemplo, se forem consumidas por animais. No entanto, tem sido difícil avaliar o efeito de partículas ainda menores, que dificilmente podem ser detectadas usando métodos convencionais – partículas de plástico com diâmetro inferior a um micrômetro, comumente chamadas de “nanoplásticos”. Essas minúsculas partículas podem até ser absorvidas pelas células vivas.



Cientistas da TU Wien (Viena) conseguiram agora desenvolver um método de medição que pode detectar partículas nanoplásticas individuais em ordens de magnitude mais rápidas do que as técnicas anteriores. Esses resultados foram publicados na revista Scientific Reports . O novo método tem potencial para se tornar a base para novos dispositivos de medição para análise ambiental.

Detecção de moléculas por comprimento de onda

"Usamos um princípio físico que também tem sido frequentemente usado em análises químicas, nomeadamente a dispersão Raman, "explica Sarah Skoff, líder do grupo de pesquisa Solid State Quantum Optics and Nanophotonics na TU Wien. Nesse processo, as moléculas são iluminadas por um feixe de laser, fazendo-as vibrar. Parte da energia da luz laser é assim convertida em energia vibracional, enquanto o resto da energia é reemitida na forma de luz.

Medindo esta luz e comparando a sua energia com a luz laser que foi originalmente emitida, a energia vibracional da molécula é determinada – e como moléculas diferentes vibram de maneiras diferentes, é possível descobrir de que molécula se trata.

“A espectroscopia Raman comum, entretanto, não seria adequada para detectar os menores nanoplásticos”, diz Skoff. "Seria muito insensível e demoraria muito." A equipe de pesquisa teve, portanto, que procurar efeitos físicos que pudessem melhorar significativamente esta técnica.

O truque da grade dourada

Para isso, adaptaram um método que já foi utilizado de forma semelhante para detectar biomoléculas. A amostra é colocada em uma grade extremamente fina feita de ouro. Os fios de ouro individuais têm apenas 40 nanômetros de espessura e cerca de 60 nanômetros de distância. “Esta grade metálica funciona como uma antena”, diz Skoff. "A luz do laser é amplificada em determinados pontos - então há uma interação muito mais intensa com as moléculas ali. Há também uma interação entre a molécula e os elétrons na rede metálica, o que garante que o sinal de luz das moléculas seja adicionalmente amplificado."

Na espectroscopia Raman comum, a luz que é então emitida pelas moléculas é normalmente dividida em todos os seus comprimentos de onda para identificar qual molécula é. No entanto, a equipe da TU Wien conseguiu mostrar que a técnica também pode ser simplificada. “Sabemos quais são os comprimentos de onda característicos das partículas nanoplásticas e, por isso, procuramos sinais muito específicos precisamente nesses comprimentos de onda”, explica Skoff.

"Conseguimos mostrar que isso pode melhorar a velocidade de medição em várias ordens de grandeza. Anteriormente, era necessário medir por 10 segundos para obter um único pixel da imagem que procurava - conosco, leva apenas alguns milissegundos ." Experimentos com poliestireno (isopor) mostraram que mesmo nessa velocidade muito alta, as partículas nanoplásticas podem ser detectadas com segurança, mesmo em concentrações extremamente baixas. Ao contrário de outros métodos, esta técnica permite até a detecção de partículas individuais.

A base para novos dispositivos de medição

A equipa de investigação quer agora investigar mais detalhadamente as potenciais aplicações da nova técnica, por exemplo, como pode ser usada para detectar nanoplásticos em amostras biológicas e ambientalmente relevantes, como o sangue.

“De qualquer forma, conseguimos agora mostrar que o princípio físico básico funciona”, diz Skoff. "Em princípio, isto estabelece as bases para o desenvolvimento de novos dispositivos de medição que poderão ser usados ​​para examinar amostras diretamente na natureza, fora do laboratório, no futuro."

Mais informações: Ambika Shorny et al, Imagem e identificação de partículas e aglomerados nanoplásticos únicos, Relatórios Científicos (2023). DOI:10.1038/s41598-023-37290-y
Informações do diário: Relatórios Científicos

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