Detección de nanoplásticos en fracciones de segundo
La base de los nuevos dispositivos de medición
Las diminutas partículas de plástico son un problema medioambiental. Incluso pueden penetrar en las células vivas. En la Universidad Técnica de Viena se ha desarrollado un método para detectarlas con rapidez y alta sensibilidad.
Es bien sabido que los microplásticos son un problema: son partículas de plástico diminutas y apenas visibles que pueden dañar el medio ambiente, por ejemplo, si se las comen los animales. Sin embargo, ha sido difícil evaluar el efecto de partículas aún más pequeñas, que apenas pueden detectarse con los métodos convencionales: Las partículas de plástico con un diámetro inferior a un micrómetro, comúnmente denominadas "nanoplásticos". Estas partículas diminutas pueden incluso ser absorbidas por células vivas.
La Universidad Técnica de Viena ha conseguido desarrollar un método de medición capaz de detectar incluso partículas individuales de nanoplástico, con una rapidez mucho mayor que las técnicas anteriores. Los resultados se han publicado en la revista Scientific Reports. El nuevo método puede convertirse en la base de nuevos dispositivos de medición para análisis medioambientales.
Detección de moléculas por longitud de onda
"Utilizamos un principio físico que también se ha empleado a menudo en el análisis químico: la dispersión Raman", explica Sarah Skoff, jefa del grupo de investigación "Óptica cuántica de estado sólido y nanofotónica" de la Universidad Técnica de Viena. En este proceso, las moléculas se iluminan con un rayo láser que las hace vibrar. Parte de la energía de la luz láser se convierte así en energía vibracional, mientras que el resto de la energía se reemite en forma de luz.
Midiendo esta luz y comparando su energía con la de la luz láser emitida originalmente, se determina la energía vibracional de la molécula, y como las distintas moléculas vibran de forma diferente, es posible averiguar de qué molécula se trata.
"Sin embargo, la espectroscopia Raman ordinaria no sería adecuada para detectar los nanoplásticos más pequeños", afirma Sarah Skoff. "Sería demasiado insensible y llevaría demasiado tiempo". Por tanto, el equipo de investigación tuvo que buscar efectos físicos que pudieran mejorar significativamente esta técnica.
El truco de la rejilla de oro
Para ello, adaptaron un método que ya se ha utilizado de forma similar para detectar biomoléculas. La muestra se coloca en una rejilla de oro extremadamente fina. Cada uno de los hilos de oro tiene un grosor de sólo 40 nanómetros y una separación de unos 60 nanómetros. "Esta rejilla metálica actúa como una antena", explica Sarah Skoff. "La luz láser se amplifica en determinados puntos, de modo que allí se produce una interacción mucho más intensa con las moléculas. También se produce una interacción entre la molécula y los electrones de la red metálica, lo que garantiza una amplificación adicional de la señal luminosa procedente de las moléculas."
En la espectroscopia Raman ordinaria, la luz que emiten las moléculas se descompone normalmente en todas sus longitudes de onda para identificar de qué molécula se trata. Sin embargo, el equipo de TU Wien pudo demostrar que la técnica también puede simplificarse: "Sabemos cuáles son las longitudes de onda características de las partículas nanoplásticas, por lo que buscamos señales muy específicas precisamente en esas longitudes de onda", explica Skoff. "Hemos podido demostrar que esto puede mejorar la velocidad de medición en varios órdenes de magnitud. Antes había que medir durante diez segundos para obtener un solo píxel de la imagen que se buscaba; con nosotros, sólo se tarda unos milisegundos". Los experimentos con poliestireno (Styrofoam) demostraron que, incluso a esta velocidad tan alta, las partículas nanoplásticas pueden detectarse con fiabilidad, incluso en concentraciones extremadamente bajas. A diferencia de otros métodos, esta técnica permite incluso detectar partículas individuales.
La base para nuevos dispositivos de medición
El equipo de investigadores quiere ahora investigar con más detalle las posibles aplicaciones de la nueva técnica, por ejemplo, cómo puede utilizarse para detectar nanoplásticos en muestras biológicas y de interés medioambiental, como la sangre. "En cualquier caso, ahora hemos podido demostrar que el principio físico básico funciona", afirma Sarah Skoff. "En principio, esto sienta las bases para el desarrollo de nuevos dispositivos de medición que podrían utilizarse para examinar muestras directamente en la naturaleza fuera del laboratorio en el futuro".
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
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