Rapid, Large-Area, Analysis of Microplastics from Plastic Bottles Using Laser Direct Infrared Imaging

Význam tématu

Analýza mikroplastů je kritická pro hodnocení jejich dopadu na životní prostředí a lidské zdraví. Malé plastové částice < 5 mm se objevují v přírodních ekosystémech, v potravinách i ve vodě. Spolehlivá charakterizace počtu, velikosti, tvaru a polymerního složení částic je základem objektivního porozumění jejich distribučním a toxikologickým vlastnostem.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem této studie bylo demonstrovat rychlou a přesnou analýzu mikroplastů získaných z PET lahví za použití systému Agilent 8700 LDIR (Laser Direct Infrared) chemické zobrazovací techniky. Autoři testovali přímé měření částic na infračerveně reflexním skle a na zlatem pokrytých membránových filtrech a srovnali účinnost, přesnost identifikace a časovou úsporu oproti tradičním FTIR a Raman metodám.

Použitá metodika a instrumentace

Vzorky:

• Zdroj: mletý prášek z PET lahve suspendovaný v ethanolu.
• Příprava na sklo: nanesení 10 µl roztoku na MirrIR sklíčko a vysušení.
• Příprava na filtr: vakuová filtrace 5 ml roztoku přes zlatem pokryté polyesterové (PETG) membránové filtry (0,8 µm póry).

Instrumentace:

• Agilent 8700 LDIR chemický zobrazovací systém s kvantovým kaskádovým laserem (QCL) pokrývajícím spektrální oblast 1 800–900 cm⁻¹.
• Agilent Clarity software pro plně automatizované snímání, rozpoznání a kvantifikaci částic.
• Vizuální kamery (nízkého a vysokého zvětšení) pro dokumentaci částic.
• Vakuový systém JAVAC CC-81 s manuálním regulátorem pro šetrné filtrování.

Hlavní výsledky a diskuse

Analýza na infračerveně reflexním skle:

• Celkem detekováno 7 949 částic (10–486 µm).
• 95,2 % identifikováno jako PET, 4,6 % jako polyamid a stopové množství dalších polymery.

Analýza na zlatem pokrytých filtrech:

• Filtr 1: 4 384 částic (11–413 µm), 99,2 % PET.
• Filtr 2: 5 411 částic, 98,4 % PET.

Vysoká hodnota Hit Quality Index (> 0,8) potvrzuje spolehlivost identifikace i částic o velikosti ~10 µm. Přímé měření na filtru minimalizuje riziko kontaminace a zkracuje dobu přípravy vzorků.

Přínosy a praktické využití metody

• Výrazné zrychlení analýzy (minuty až hodiny místo dní až týdnů).
• Automatizovaný tok měření umožňuje práci i méně zkušeným operátorům bez nutnosti složitého školení.
• Rozsáhlá plocha skla a možnost analýzy dvou filtrů současně zvyšují průchodnost vzorků.
• Přímá filtrační metoda snižuje manipulaci se vzorky a riziko kontaminace.

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se rozvoj rozsáhlejších, uživatelsky definovaných knihoven spekter pro široké spektrum plastů a polymerů. Dále lze přejít k plně automatizované robotické manipulaci a online monitoringu v prostředí vodárenských či výrobních procesů. Integrace LDIR s AI-řízenou analýzou spekter může zvýšit rychlost a přesnost hodnocení environmentálních vzorků.

Závěr

Agilent 8700 LDIR prokázal vysokou přesnost a rychlost identifikace mikroplastů z PET lahví. Metoda kombinuje výhody plné automatizace, minimální přípravy vzorků a spolehlivé spektrální identifikace v pásem „otisků prstů“ (> 95 % shoda). Technologie nabízí perspektivu pro každodenní rutinní testování v ekologii, průmyslové kontrole kvality i akademickém výzkumu.

Reference

1. XiaoZhi L. Microplastics Are Everywhere—But Are They Harmful? Nature. 2021; d41586-021-01143-3.
2. Schymanski D. et al. Analysis of Microplastics in Drinking Water and Other Clean Water Samples With Micro-Raman and Micro-Infrared Spectroscopy. Anal. Bioanal. Chem. 413:5969–5994. 2021.
3. Danence L. et al. Quick and Easy Characterization of Microplastics in Surface Water and Treated Effluent. Agilent. 5994-3932EN.