Agilent 8700 LDIR Chemical Imaging System (Recent Publications)

Význam tématu

Microplasty představují nový globální environmentální problém kvůli své perzistenci, schopnosti transportu kontaminantů a snadné inhalaci či požití organizmy. Efektivní a rychlé analytické metody jsou nezbytné pro kvantifikaci a identifikaci polymerních částic v komplexních matricích.

Cíle a přehled studie

Cílem je shrnout aplikace a výkonnost laserové přímé infračervené (LDIR) zobrazovací technologie Agilent 8700 pro analýzu mikroplastů v různých prostředích (mořské, sladkovodní, půdní, potravinové a biologické vzorky) na základě přehledu nedávných publikací.

Použitá metodika a instrumentace

Laser Direct Infrared Imaging (LDIR) Agilent 8700 kombinuje mikroskopii a infračervenou spektroskopii pro automatizovanou vysokovýkonnou analýzu:

• Spektrální rozsah: identifikace polymerů 20–500 µm
• Automatizace: analýza až 1000 částic/fiber za 1–2 h
• Vysoká přesnost (>97 % správné identifikace)
• Minimální potřeba postupu subsamplingu

Hlavní výsledky a diskuse

Analýzy publikací ukazují široké využití LDIR:

• Mořské prostředí: detekce MP v řece Mississippi, estuárech (Great Bay), tropickém Indickém oceánu a akvakultuře; přesné určení typu polymers (PE, PP, PS, PVC, PET).
• Půdní a sladkovodní matrice: mapování MP v zemědělské půdě i lesních půdách, sedimentu, čističkách odpadních vod, septikových nádržích a v městských řekách; vysoká koncentrace částic 10–500 µm, lineární růst s dobou filmového mulčování.
• Podzemní a pitné vody: průnik MP do akviferů a účinnost úpravy vody; sledování přítoku do zátoky Port Phillip a detekce v balené vodě.
• Biologické vzorky: kvantifikace MP v lidském sputu, plicních uzlících (GGN), střevních tkáních prasat, rybích GIT, placenta a mléku; identifikovány převážně PA, PU, PES.
• Spotřební a outdoorové aktivity: uvolňování mikrovláken z obuvi, oblečení a plastových lahví; mobilita částic na turistických stezkách.

Přínosy a praktické využití metody

LDIR nabízí kombinaci rychlosti, automatizace a spolehlivosti:

• Nízká meze detekce (10–20 µm) a specifická polymerní identifikace
• Možnost vysokoprůchodného měření v laboratorních i terénních studiích
• Minimalizace subsamplingových a postprocessingových chyb
• Vhodnost pro standardizaci metodik v environmentální analytice

Budoucí trendy a možnosti využití

Vývoj směřuje k integraci LDIR s dalšími technikami (FTIR, Raman), využití pokročilých ML/deep learning modelů pro automatickou klasifikaci a validaci, aplikaci laserové mikrodisekce (LMPC) pro přesné odstraňování a přesné kvantitativní studie jednotlivých částic, a k zavádění jednotných protokolů pro monitoring MNPs.

Závěr

Přehled recentních studií potvrzuje, že Agilent 8700 LDIR výrazně zrychluje a zpřesňuje detekci mikroplastů v různých prostředích. Díky automatizaci a spolehlivé identifikaci polymerů má LDIR klíčový potenciál pro standardizaci analýz a podporu dalších ekologických i zdravotních výzkumů.

Reference

• Cizdziel J.C. (2020) Microplastics in the Mississippi River and Mississippi Sound. Mississippi Water Resources Research Institute.
• Scircle A., Cizdziel J.V., Tisinger L., Anumol T., Robey D. (2020) Occurrence of Microplastic Pollution at Oyster Reefs and Other Coastal Sites in the Mississippi Sound, USA: Impacts of Freshwater Inflows from Flooding. Toxics.
• Cheng M.L.H. et al. (2021) A baseline for microplastic particle occurrence and distribution in Great Bay Estuary. Marine Pollution Bulletin.
• Bringer A. et al. (2021) Coastal ecosystem inventory with characterization and identification of plastic contamination and additives from aquaculture materials. Marine Pollution Bulletin.
• Hildebrandt L. et al. (2022) Spatial distribution of microplastics in the tropical Indian Ocean based on laser direct infrared imaging and microwave-assisted matrix digestion. Environmental Pollution.
• Ourgaud M. et al. (2022) Identification and Quantification of Microplastics in the Marine Environment Using the Laser Direct Infrared (LDIR) Technique. Environmental Science & Technology.
• Li Q. et al. (2021) Are microplastics correlated to phthalates in facility agriculture soil? Journal of Hazardous Materials.
• Ng E.L. et al. (2021) Microplastic pollution alters forest soil microbiome. Journal of Hazardous Materials.
• Jia W. et al. (2022) Automated identification and quantification of invisible microplastics in agricultural soils. Science of The Total Environment.
• Cheng Y.-L. et al. (2022) Characterization of microplastics in sediment using stereomicroscopy and laser direct infrared (LDIR) spectroscopy. Gondwana Research.
• Zhang Y. et al. (2021) Comparison of Detection Methods of Microplastics in Landfill Mineralized Refuse and Selection of Degradation Degree Indexes. Environmental Science & Technology.
• Xing R. et al. (2023) Enhanced degradation of microplastics during sludge composting via microbially-driven Fenton reaction. Journal of Hazardous Materials.
• Liu N. et al. (2022) Characterization of microplastics in the septic tank via laser direct infrared spectroscopy. Water Research.
• Gao Z. et al. (2023) Research progress on microplastics in wastewater treatment plants: A holistic review. Journal of Environmental Management.
• Tian Y. et al. (2021) An innovative evaluation method based on polymer mass detection to evaluate the contribution of microfibers from laundry process to municipal wastewater. Journal of Hazardous Materials.
• Forster N.A., Wilson S.C., Tighe M.K. (2023) Trail running events contribute microplastic pollution to conservation and wilderness areas. Journal of Environmental Management.
• Forster N.A., Wilson S.C., Tighe M.K. (2023) Microplastic surface retention and mobility on hiking trails. Environmental Science and Pollution Research.
• Forster N.A., Wilson S.C., Tighe M.K. (2023) Microplastic pollution on hiking and running trails in Australian protected environments. Science of The Total Environment.
• Mughini-Gras L. et al. (2021) Riverine microplastic and microbial community compositions: A field study in The Netherlands. Water Research.
• Fan Y. et al. (2022) Spatiotemporal dynamics of microplastics in an urban river network area. Water Research.
• Samandra S. et al. (2023) Quantifying environmental emissions of microplastics from urban rivers in Melbourne, Australia. Marine Pollution Bulletin.
• Whiting Q.T. et al. (2022) A high-throughput, automated technique for microplastics detection, quantification, and characterization in surface waters using laser direct infrared spectroscopy. Analytical and Bioanalytical Chemistry.
• Samandra S. et al. (2022) Microplastic contamination of an unconfined groundwater aquifer in Victoria, Australia. Science of The Total Environment.
• Kumar V. et al. (2023) Micro- and nano-plastics (MNPs) as emerging pollutant in ground water: Environmental impact, potential risks, limitations and way forward towards sustainable management. Chemical Engineering Journal.
• Kutralam-Muniasamy G., Perez-Guevara F., Shruti V.C. (2021) A critical synthesis of current peer-reviewed literature on the environmental and human health impacts of COVID-19 PPE litter: New findings and next steps. Journal of Hazardous Materials.
• Li L. et al. (2021) COVID-19: Performance study of microplastic inhalation risk posed by wearing masks. Journal of Hazardous Materials.
• Huang S. et al. (2022) Detection and analysis of microplastics in human sputum. Environmental Science & Technology.
• Chen Q. et al. (2021) An emerging role of microplastics in the etiology of lung ground glass nodules. Preprint.
• Zheng-gang H. et al. (2021) Microplastics detected in intestinal tissue of a pig raised near a sludge dump site: a pilot study. Chinese Journal of Public Health.
• López-Rosales A. et al. (2022) A reliable method for the isolation and characterization of microplastics in fish gastrointestinal tracts using an infrared tunable quantum cascade laser system. Marine Pollution Bulletin.
• Liu S. et al. (2023) Detection of various microplastics in placentas, meconium, infant feces, breastmilk and infant formula: A pilot prospective study. Science of The Total Environment.
• Meng K. et al. (2023) Fragmentation and depolymerization of microplastics in the earthworm gut: A potential for microplastic bioremediation? Journal of Hazardous Materials.
• Song K. et al. (2021) Microparticles and microplastics released from daily use of plastic feeding and water bottles and plastic injectors: potential risks to infants and children in China. Environmental Science and Pollution Research.
• Bäuerlein P.S. et al. (2022) Fate of microplastics in the drinking water production. Water Research.
• Samandra S. et al. (2022) Assessing exposure of the Australian population to microplastics through bottled water consumption. Science of The Total Environment.
• Dong M. et al. (2021) Automated analysis of microplastics based on vibrational spectroscopy: Are we measuring the same metrics? Preprint.
• Bäuerlein P.S. et al. (2022) Microplastic discharge from a wastewater treatment plant: long term monitoring to compare two analytical techniques, LDIR and optical microscopy while also assessing the removal efficiency of a bubble curtain. Water Science and Technology.
• Tian X. et al. (2023) Identification of Polymers with a Small Data Set of Mid-infrared Spectra: A Comparison between Machine Learning and Deep Learning Models. Environmental Science & Technology Letters.
• Govindu D. et al. (2023) Methodology of Assessing Microplastics and Nanoplastics in the Environment: Recent Advances in the Practical Approaches. In: Micro and Nanoplastics in Soil: Threats to Plant-Based Food.
• Hildebrandt L., Zimmermann T., Pröfrock D. (2023) Laser microdissection pressure catapulting (LMPC): a new technique to handle single microplastic particles for number-based validation strategies. Analytical and Bioanalytical Chemistry.