Durchbruchstechnologie erkennt Mikrokunststoffe mit beispielloser Empfindlichkeit

In einer bahnbrechenden Leistung hat ein Forschungsteam unter der Leitung von Dr. Ho Sang Jung von der Abteilung für Nano-Bio-Konvergenz am Korea Institute of Materials Science (KIMS) in Zusammenarbeit mit dem KOTITI Testing & Research Institute eine revolutionäre Technologie entwickelt, die Mikrokunststoffe (MPs) schnell und hochsensitiv erkennen kann. 

Diese winzigen Kunststoffpartikel stellen aufgrund ihrer weit verbreiteten Präsenz in der Nahrungskette und der Umwelt erhebliche Risiken für die menschliche Gesundheit und die Umwelt dar. Die Forschungsergebnisse wurden kürzlich in der renommierten Zeitschrift Advanced Functional Materials veröffentlicht.

Kit-basierte Technologie revolutioniert die Erkennung von Mikrokunststoffen

Die innovative Technologie zur Erkennung von Mikrokunststoffen, die vom Forschungsteam entwickelt wurde, liegt in Form eines Kits vor, was sie für den Einsatz vor Ort geeignet macht. Im Gegensatz zu bestehenden Methoden, die eine komplexe Vorbehandlung und Hochleistungsgeräte erfordern, vereinfacht diese Kit-basierte Technologie den Prozess. In nur 20 Minuten kann die Technologie die Art, Anzahl und Verteilung von Mikrokunststoffen ohne jegliche Vorbehandlung identifizieren.

Der Schlüssel zu diesem Durchbruch liegt in einem plasmonischen Material, das als Nanotasche konzipiert ist und in der Lage ist, Mikrokunststoffe auf der Oberfläche eines Papierfilters mit mikroskaligen Poren einzufangen. Diese Nanotasche verstärkt das optische Signal der eingefangenen Mikrokunststoffe und ermöglicht eine hochsensitive Erkennung. Wenn eine Probenlösung, die Mikrokunststoffe enthält, durch eine Spritze injiziert wird, wird das Raman-Spektralsignal der Mikrokunststoffe auf dem nanopocket-artigen plasmonischen Material verstärkt, was eine präzise Erkennung sowohl im Mikro- als auch im Nanometerbereich ermöglicht.

KI verbessert die Erkennungsgenauigkeit

Um die Genauigkeit der Mikrokunststoff-Erkennung weiter zu verbessern, hat das Forschungsteam künstliche Intelligenz (KI) in das System integriert. Das KI-System wurde mit den einzigartigen Raman-Spektroskopie-Signalen von Mikrokunststoffen trainiert, was es ihm ermöglicht, Mikrokunststoff-Signale von potenziellen Störungen in der Probe zu unterscheiden. Dieser Fortschritt ermöglicht die genaue Identifizierung von Mikrokunststoffen in komplexen Umgebungen oder menschlichen Proben, einschließlich der Bestimmung ihrer Konzentration, Verteilung und Art.

Eines der unterscheidenden Merkmale dieser Technologie ist die Verwendung eines tragbaren Raman-Spektrometers zur Erkennung. Dieses tragbare Gerät erhöht die Machbarkeit der Vor-Ort-Erkennung erheblich und eliminiert die Notwendigkeit umfangreicher Laboreinrichtungen und hochqualifizierter Forscher. Die Kombination der Kit-basierten Technologie und des tragbaren Spektrometers bietet eine praktische Lösung zur Identifizierung von Mikrokunststoffen in realen Szenarien.

Die Verschmutzung durch Mikroplastik ist weltweit zu einem drängenden Problem geworden, wobei Berichte über die Freisetzung dieser winzigen Kunststoffpartikel aus alltäglichen Produkten wie Getränkebehältern und Snackverpackungen vorliegen. Bisher gab es jedoch keine Methode zur Detektion von Mikroplastik in Mikro- oder Nanogröße, was die dringende Notwendigkeit zuverlässiger Nachweismethoden unterstreicht.

Die Entwicklung dieser hochmodernen Technologie ist von großer Bedeutung, da sie nicht nur aktuelle Umwelt- und Gesundheitsbedenken adressiert, sondern auch das Potenzial hat, den Weg für künftige Vorschriften für Kunststoffprodukte sowie Lebensmittel- und Getränkeverpackungen zu ebnen. Die präzise Detektion und Quantifizierung von Mikroplastik ist ein entscheidender Schritt zur Minderung ihrer schädlichen Auswirkungen auf Umwelt und menschliche Gesundheit.

Vielfversprechende Implikationen für eine breitere Akzeptanz

Dr. Ho Sang Jung, leitender Forscher am KIMS, der diese bahnbrechende Entwicklung vorangetrieben hat, äußerte sich optimistisch bezüglich des potenziellen Einflusses der Technologie. Er erklärte: „Wenn diese Technologie kommerzialisiert wird, wird die Technologie zur universellen Detektion von Mikroplastik leichter und schneller verbreitet sein.“ Dr. Jung betonte das Engagement von KIMS bei der Entwicklung von Materialtechnologien für die Sicherheit aktueller und zukünftiger Generationen.

Das Forschungsteam plant die Zusammenarbeit mit dem KOTITI Testing & Research Institute, um die Technologie zur Detektion von Mikroplastik zu standardisieren. Diese Zusammenarbeit ist ein entscheidender Schritt, um die Zuverlässigkeit und Konsistenz der Ergebnisse der Technologie zu gewährleisten, was für die weitverbreitete Akzeptanz und regulatorische Anerkennung unerlässlich ist.

Darüber hinaus engagiert sich das Forschungsteam aktiv in laufenden Forschungsarbeiten zur Detektion von Mikroplastik nach Größe und zur Bewertung ihrer Toxizität für den menschlichen Körper. Diese zusätzlichen Forschungsarbeiten werden zu einem tieferen Verständnis der mit Mikroplastik verbundenen Risiken beitragen und zu umfassenderen Minderungsstrategien beitragen.