Le tecniche di analisi ottica e di apprendimento automatico possono ora rilevare facilmente le microplastiche in ambienti marini e di acqua dolce utilizzando substrati metallici porosi economici. I dettagli del metodo, sviluppato dai ricercatori dell'Università di Nagoya con collaboratori dell'Istituto nazionale per le scienze dei materiali in Giappone e altri, sono pubblicati sulla rivista Nature Communications .
Rilevare e identificare le microplastiche nei campioni di acqua è essenziale per il monitoraggio ambientale, ma è impegnativo in parte a causa della somiglianza strutturale delle microplastiche con i composti organici naturali derivati da biofilm, alghe e materia organica in decomposizione. I metodi di rilevamento esistenti generalmente richiedono tecniche di separazione complesse che richiedono molto tempo e sono costose.
"Il nostro nuovo metodo può separare e misurare simultaneamente l'abbondanza di sei tipi chiave di microplastiche:polistirene, polietilene, polimetilmetacrilato, politetrafluoroetilene, nylon e polietilene tereftalato", afferma la dott.ssa Olga Guselnikova dell'Istituto nazionale per la scienza dei materiali (NIMS).
Il sistema utilizza una schiuma metallica porosa per catturare le microplastiche dalla soluzione e rilevarle otticamente utilizzando un processo chiamato spettroscopia Raman potenziata dalla superficie (SERS). "I dati SERS ottenuti sono molto complessi", spiega il dottor Joel Henzie del NIMS, "ma contengono modelli distinguibili che possono essere interpretati utilizzando le moderne tecniche di apprendimento automatico."
Per analizzare i dati, il team ha creato un algoritmo informatico di rete neurale chiamato SpecATNet. Questo algoritmo impara come interpretare i modelli nelle misurazioni ottiche per identificare le microplastiche target più rapidamente e con maggiore precisione rispetto ai metodi tradizionali.
"La nostra procedura ha un immenso potenziale per il monitoraggio delle microplastiche in campioni ottenuti direttamente dall'ambiente, senza necessità di pretrattamento, e al tempo stesso non è influenzata da possibili contaminanti che potrebbero interferire con altri metodi", afferma il professor Yusuke Yamauchi dell'Università di Nagoya.
I ricercatori sperano che la loro innovazione possa aiutare notevolmente la società a valutare l’importanza dell’inquinamento da microplastiche sulla salute pubblica e sulla salute di tutti gli organismi negli ambienti marini e di acqua dolce. Creando sensori di microplastica poco costosi e algoritmi open source per interpretare i dati, sperano di consentire il rilevamento rapido delle microplastiche, anche in laboratori con risorse limitate.
Attualmente, i materiali necessari per il nuovo sistema consentono un risparmio sui costi dal 90% al 95% rispetto alle alternative disponibili in commercio. Il gruppo prevede di ridurre ulteriormente il costo di questi sensori e di rendere i metodi semplici da replicare senza la necessità di strutture costose. Inoltre, i ricercatori sperano di espandere la capacità della rete neurale SpecATNet di rilevare una gamma più ampia di microplastiche e persino di accettare diversi tipi di dati spettroscopici oltre ai dati SERS.
Ulteriori informazioni: Comunicazioni sulla natura (2024). DOI:10.1038/s41467-024-48148-w
Informazioni sul giornale: Comunicazioni sulla natura
Fornito dall'Università di Nagoya
