Un gruppo di ricerca guidato dal Dr. Ho Sang Jung del Dipartimento di Nano-Bio Convergenza presso il Korea Institute of Materials Science (KIMS), un istituto di ricerca sotto il Ministero della Scienza e delle ICT, in collaborazione con il KOTITI Testing &Research Institute, ha sviluppato la prima tecnologia al mondo per rilevare in modo rapido e altamente sensibile le microplastiche (MP), che possono causare tossicità umana e genetica attraverso l'inquinamento ambientale e la catena alimentare.
I risultati della ricerca sono stati pubblicati il 10 settembre in Advanced Functional Materials .
La tecnologia di rilevamento delle MP applicabile in loco sviluppata dal gruppo di ricerca è una tecnologia di tipo kit. Se filtrato attraverso un kit di rilevamento MP del tipo a filtro a siringa, il tipo, il numero e la distribuzione degli MP possono essere identificati entro 20 minuti senza alcun pretrattamento.
Il gruppo di ricerca si è concentrato sul fatto che i MP possono essere filtrati. Il team ha sintetizzato un materiale plasmonico sotto forma di nanotasca in grado di catturare MP sulla superficie di un filtro di carta con pori su microscala e amplificare il segnale ottico dei MP catturati. Quando una soluzione campione contenente MP viene iniettata attraverso una siringa, il segnale spettrale Raman degli MP viene amplificato sul materiale plasmonico di tipo nanopocket, consentendo un rilevamento altamente sensibile. La tecnologia può essere utilizzata anche per rilevare MP su scala nanometrica.
Inoltre, il gruppo di ricerca ha pre-addestrato un sistema di intelligenza artificiale (AI) sugli esclusivi segnali di spettroscopia Raman dei MP, in modo che l'intelligenza artificiale (AI) possa determinare se il segnale rilevato corrisponde ai MP, anche se sono presenti elementi interferenti nel il campione. Questa tecnologia consente di identificare con precisione le MP in ambienti complessi o campioni umani, nonché la loro concentrazione, distribuzione e tipo.
Le tecnologie esistenti per il rilevamento dei MP sono state difficili da utilizzare sul campo. Questo perché richiede un pretrattamento complesso, apparecchiature ad alte prestazioni e analisi da parte di ricercatori qualificati. Questa tecnologia sostituisce il processo di pretrattamento sotto forma di filtro e migliora la sensibilità del materiale, anziché aumentare le prestazioni dell'apparecchiatura.
Il principale elemento di differenziazione è che le capacità analitiche dei ricercatori esperti sono state sostituite dall’apprendimento automatico. Inoltre, il dispositivo di rilevamento ha il vantaggio di utilizzare uno spettrometro Raman portatile, che aumenta la possibilità di rilevamento in loco.
Attualmente continuano a sorgere interrogativi sull’inquinamento ambientale e sul rischio umano legati ai parlamentari in patria e all’estero. È stato riferito che gli MP vengono facilmente rilasciati dai nostri prodotti di uso quotidiano come contenitori per bevande e sacchetti di snack. Tuttavia, ad oggi, non esiste un metodo per rilevare piccoli MP di dimensioni micro o nano, quindi è necessario sviluppare una tecnologia per stabilire un metodo di rilevamento standard internazionale.
Poiché ciò potrebbe portare a future normative sui prodotti in plastica e sui contenitori per alimenti e bevande, è significativo che abbiamo sviluppato una tecnologia per superare preventivamente le normative su importazione ed esportazione dovute a futuri problemi ambientali attraverso lo sviluppo della tecnologia di origine. Un altro vantaggio di questa tecnologia è che il grande pubblico può utilizzarla facilmente in caso di necessità poiché il sensore è realizzato in kit.
Il dottor Ho Sang Jung, un ricercatore senior del KIMS che ha sviluppato questa tecnologia, ha affermato:"Se questa tecnologia verrà commercializzata, la tecnologia per il rilevamento dei MP a livello universale sarà diffusa più facilmente e rapidamente" e "Sulla base di ciò, KIMS continuerà a non risparmiare nulla sforzo nello sviluppo di tecnologie materiali per la sicurezza delle persone e delle generazioni future", ha aggiunto.
Il gruppo di ricerca prevede di collaborare con il KOTITI Testing &Research Institute per standardizzare in futuro la tecnologia di rilevamento delle MP. Nel frattempo, il gruppo di ricerca sta attualmente conducendo ricerche di follow-up per rilevare le MP in base alle dimensioni e valutare la loro tossicità per il corpo umano.
Ulteriori informazioni: Jun Young Kim et al, Struttura 3D di nanotasche in oro plasmonico per il rilevamento di microplastiche basato sull'apprendimento automatico SERS, Materiali funzionali avanzati (2023). DOI:10.1002/adfm.202307584
Informazioni sul giornale: Materiali funzionali avanzati
Fornito dal Korea Institute of Science and Technology
