Mide con precisión el plástico liberado desde fuentes cotidianas como vasos desechables y botellas de agua
Los microplásticos y los nanoplásticos están presentes en los alimentos, el agua y el aire que respiramos. Están apareciendo en nuestro cuerpo, desde los testículos hasta la materia cerebral.
Ahora, investigadores de la Universidad de Columbia Británica han desarrollado una herramienta portátil de bajo costo para medir con precisión el plástico liberado desde fuentes cotidianas como vasos desechables y botellas de agua.
El dispositivo, emparejado con una aplicación, utiliza un etiquetado fluorescente para detectar partículas de plástico que van desde 50 nanómetros a 10 micrones de tamaño (demasiado pequeñas para ser detectadas a simple vista) y ofrece resultados en minutos.
"La descomposición de piezas plásticas de mayor tamaño en microplásticos y nanoplásticos presenta significativas amenazas para los sistemas alimentarios, los ecosistemas y la salud humana", dijo la Dra. Tianxi Yang, profesora asistente en la facultad de sistemas alimentarios y de tierras, quien desarrolló la herramienta. "Esta nueva técnica permite detectar de forma rápida y barata estos plásticos, lo que podría ayudar a proteger nuestra salud y nuestros ecosistemas".
Los nano y microplásticos son subproductos de la degradación de materiales plásticos como loncheras, tazas y utensilios. Los nanoplásticos, al ser partículas muy pequeñas con una gran superficie, son especialmente preocupantes para la salud humana debido a su mayor capacidad para absorber toxinas y penetrar las barreras biológicas dentro del cuerpo humano.
La detección de estos plásticos suele requerir personal especializado y costosos equipos. El equipo de la Dra. Yang quería que la detección fuera más rápida, más accesible y más fiable.
Imagen: Detector de microplásticos. Crédito: ACS Sensors (2024). DOI: 10.1021/acssensors.4c00957
Crearon una pequeña caja biodegradable impresa en 3D que contiene un microscopio digital inalámbrico, una luz LED verde y un filtro de excitación. Para medir los plásticos, personalizaron el software MATLAB con algoritmos de aprendizaje automático y lo combinaron con un software de captura de imágenes.
El resultado es una herramienta portátil que funciona con un teléfono inteligente u otro dispositivo móvil para revelar la cantidad de partículas de plástico en una muestra. La herramienta solo necesita una pequeña muestra de líquido (menos de una gota de agua) y hace que las partículas de plástico brillen bajo la luz LED verde del microscopio para visualizarlas y medirlas. Los resultados son fáciles de entender, ya sea para un técnico en un laboratorio de procesamiento de alimentos o simplemente para alguien que siente curiosidad por su taza de café de la mañana.
Para el estudio, el equipo de la Dra. Yang probó vasos desechables de poliestireno. Los llenaron con 50 ml de agua destilada hirviendo y los dejaron enfriar durante 30 minutos. Los resultados mostraron que las copas liberaron cientos de millones de partículas de plástico de tamaño nanométrico, aproximadamente una centésima parte del ancho de un cabello humano y más pequeñas.
"Una vez que el microscopio en la caja captura la imagen fluorescente, la aplicación hace coincidir el área de píxeles de la imagen con la cantidad de plásticos", dijo el coautor Haoming (Peter) Yang, estudiante de maestría en la facultad de sistemas terrestres y alimentarios. "El indicador muestra si hay plásticos presentes y en qué cantidad. Cada prueba cuesta sólo 1,5 centavos".
Imagen: Partículas micro y nanoplásticas bajo el microscopio. Crédito de la fotografía: Peter Yang.
La herramienta está actualmente calibrada para medir poliestireno, pero el algoritmo de aprendizaje automático podría ajustarse para medir diferentes tipos de plásticos como polietileno o polipropileno. A continuación, los investigadores pretenden comercializar el dispositivo para analizar partículas de plástico para otras aplicaciones del mundo real.
Los impactos a largo plazo de la ingestión de plástico proveniente de bebidas, alimentos e incluso de partículas plásticas transportadas por el aire aún se están estudiando, pero son motivo de preocupación.
"Para reducir la ingestión de plástico, es importante considerar evitar los productos plásticos derivados del petróleo y optar por alternativas como el vidrio o el acero inoxidable para los envases de alimentos. El desarrollo de materiales de embalaje biodegradables también es importante para sustituir los plásticos tradicionales y avanzar hacia un mundo más sostenible", afirmó la Dra. Yang.
El método y los resultados se detallan en la revista ACS Sensors: Cost-Effective and Wireless Portable Device for Rapid and Sensitive Quantification of Micro/Nanoplastics
