Detectar nanoplásticos en el aire

Los pedazos grandes de plástico pueden descomponerse en nanopartículas que a menudo terminan en el suelo y el agua. Lo que quizás sea menos conocido es que también pueden flotar en el aire. El impacto de los nanoplásticos en la salud humana no está claro, pero los estudios en animales sugieren que son potencialmente dañinos. Para comprender mejor la prevalencia de los nanoplásticos en el aire, los investigadores desarrollaron un sensor que detecta estas partículas y determina los tipos, cantidades y tamaños de los plásticos utilizando películas de puntos de carbono de colores.

Los investigadores presentarán sus resultados hoy en la reunión de otoño de la American Chemical Society (ACS).

«Los nanoplásticos son una gran preocupación si entran en contacto con el aire que respiras, entran en tus pulmones y pueden causar problemas de salud», dice el investigador principal del proyecto, Raz Jelinek, Ph.D. «Un detector simple y económico como el nuestro podría tener enormes implicaciones y algún día alertaría a las personas sobre la presencia de nanoplásticos en el aire, lo que les permitiría tomar medidas».

Cada año se producen y desechan millones de toneladas de plástico. Algunas materiales plásticos se erosionan lentamente durante el uso o después de su eliminación, contaminando el entorno circundante con partículas a micro y nanoescala. Los nanoplásticos son tan pequeños (normalmente de menos de 1 µm de ancho) y tan ligeros que incluso pueden flotar en el aire, donde las personas pueden respirarlos sin saberlo. Los estudios en animales sugieren que ingerir e inhalar estas nanopartículas puede tener efectos adversos. Por tanto, podría ser útil conocer los niveles de contaminación atmosférica por nanoplásticos en el medio ambiente.

Previamente, el equipo de investigación de Jelinek en la Universidad Ben-Gurion del Negev desarrolló una nariz electrónica o «e-nose» para monitorear la presencia de bacterias mediante la adsorción y detección de la combinación única de moléculas de vapor de gas que liberan. Los investigadores querían ver si este mismo carbón-La tecnología basada en puntos podría adaptarse para crear un sensor nanoplástico sensible para el monitoreo ambiental continuo.

Los puntos de carbono se forman cuando un material de partida con mucho carbono, como el azúcar u otro material orgánico, se calienta a una temperatura moderada durante varias horas, explica Jelinek. Este proceso incluso se puede hacer usando un microondas convencional. Durante el calentamiento, el material que contiene carbono se transforma en partículas a nanoescala coloridas y, a menudo, fluorescentes llamadas «puntos de carbono». Y al cambiar el material de partida, los puntos de carbono pueden tener diferentes propiedades superficiales que pueden atraer varias moléculas.

Para crear la nariz electrónica bacteriana, el equipo untó capas delgadas de diferentes puntos de carbón en pequeños electrodos, cada uno del tamaño de una uña. Usaron electrodos interdigitales, que tienen dos lados con estructuras en forma de peine intercaladas. Entre los dos lados se desarrolla un campo eléctrico y la carga almacenada se llama capacitancia. «Cuando algo le sucede a los puntos de carbono, ya sea que adsorban moléculas de gas o piezas de nanoplástico, entonces hay un cambio en la capacitancia, que podemos medir fácilmente», dice Jelinek.

A continuación, los investigadores probaron un sensor de prueba de concepto para nanoplásticos en el aire, eligiendo puntos de carbono que adsorberían tipos comunes de plástico: poliestireno, polipropileno y poli(metacrilato de metilo). En los experimentos, las partículas de plástico a nanoescala se han aerosolizado, haciendo que floten en el aire. Y cuando los electrodos cubiertos con películas de puntos de carbono se expusieron a los nanoplásticos en el aire, el equipo observó diferentes señales para cada tipo de material, dice Jelinek. Dado que la cantidad de nanoplásticos en el aire afecta la intensidad de la señal generada, Jelinek agrega que actualmente el sensor puede reportar la cantidad de partículas de cierto tipo de plástico por encima o por debajo de un umbral de concentración predeterminado. Además, cuando se aerosolizaron partículas de poliestireno de tres tamaños (100 nm de ancho, 200 nm de ancho y 300 nm de ancho), la intensidad de la señal del sensor estuvo directamente relacionada con el tamaño de las partículas.

El siguiente paso del equipo es ver si su sistema puede distinguir entre tipos de El plastico en mezclas de nanopartículas. Así como la combinación de películas de puntos de carbono en la nariz electrónica bacteriana distinguió gases de diferentes polaridades, Jelinek dice que es probable que puedan modificar el sensor de nanoplásticos para diferenciar entre tipos y tamaños adicionales de nanoplásticos. La capacidad de detectar diferentes plásticos en función de sus propiedades superficiales haría nanoplástico sensores útiles para rastrear estas partículas en escuelas, edificios de oficinas, hogares y exteriores, dice.