Las partículas nanoplásticas de tamiz óptico caen en agujeros del tamaño apropiado en la tira de prueba. El color de los agujeros cambia. El nuevo color proporciona información sobre el tamaño y el número de partículas. Crédito: Universidad de Stuttgart
Un equipo conjunto de la Universidad de Stuttgart en Alemania y la Universidad de Melbourne en Australia ha desarrollado un nuevo método para el análisis directo de pequeñas partículas nanoplásticas en muestras ambientales. Uno solo necesita un microscopio óptico ordinario y una tira de prueba recientemente desarrollada: el tamiz óptico. Los resultados de la investigación han sido ahora publicado en la naturaleza fotónica.
“La tira de prueba puede servir como una herramienta de análisis simple en la investigación ambiental y de salud”, explica el profesor Harald Giessen, jefe del 4to Instituto de Física de la Universidad de Stuttgart. “En el futuro cercano, trabajaremos para analizar las concentraciones nanoplásticas directamente en el sitio. Pero nuestro nuevo método también podría usarse para probar la sangre o el tejido para las partículas nanoplásticas”.
Los desechos plásticos son uno de los problemas globales centrales y agudos del siglo XXI. No solo contamina océanos, ríos y playas, sino que también se ha detectado en organismos vivos en forma de microplásticos. Hasta ahora, los científicos ambientales han centrado su atención en residuos de plástico más grandes.
Sin embargo, se ha sabido desde hace algún tiempo que puede ser un peligro aún mayor en el horizonte: partículas nanoplásticas. Estas pequeñas partículas son mucho más pequeñas que un cabello humano y se crean a través de la descomposición de partículas de plástico más grandes. No se pueden ver a simple vista. Estas partículas en el rango submicrómetro también pueden cruzar fácilmente las barreras orgánicas, como la piel o la barrera hematoencefálica.
Debido al pequeño tamaño de partícula, su detección plantea un desafío particular. Como resultado, no solo hay brechas en nuestra comprensión de cómo las partículas afectan los organismos, sino también la falta de métodos de detección rápidos y confiables.
En colaboración con un grupo de investigación de Melbourne en Australia, investigadores de la Universidad de Stuttgart ahora han desarrollado un método novedoso que puede detectar de manera rápida y asequible partículas pequeñas. Los cambios en el color en una tira de prueba especial hacen que los nanoplásticos sean visibles en un microscopio óptico y permitan a los investigadores contar el número de partículas y determinar su tamaño.
“En comparación con los métodos convencionales y ampliamente utilizados, como la microscopía electrónica de barrido, el nuevo método es considerablemente menos costoso, no requiere que el personal capacitado funcione y reduce el tiempo requerido para un análisis detallado”, explica el Dr. Mario Hentschel, jefe del Laboratorio de Microestructura en el 4to Instituto de Física.
El “tamiz óptico” utiliza efectos de resonancia en pequeños agujeros para hacer que las partículas nanoplásticas sean visibles. El Grupo de Investigación de la Universidad de Stuttgart en 2023 publicaron por primera vez un estudio sobre efectos ópticos en tales agujeros.
Dependiendo de su diámetro y profundidad, los agujeros interactúan característicamente con la luz incidente. Esto da como resultado una reflexión de color brillante que se puede ver con un microscopio óptico. Si una partícula cae en una de las hendiduras, su color cambia notablemente. Por lo tanto, uno puede inferir del color cambiante si una partícula está presente en el vacío.
“La tira de prueba funciona como un tamiz clásico”, explica Dominik Ludescher, Ph.D. estudiante y primer autor de la publicación. Por lo tanto, las partículas que van desde 0.2 a 1 µm se pueden examinar sin dificultad. Las partículas se filtran fuera del líquido utilizando el tamiz en el que se puede adaptar el tamaño y la profundidad de los agujeros a las partículas nanoplásticas, y posteriormente se puede detectar por el cambio de color resultante. Esto nos permite determinar si los vacíos están llenos o vacíos “.
El nuevo método de detección utilizado puede hacer aún más. Si el tamiz está provisto de vacíos de diferentes tamaños, solo una partícula de un tamaño adecuado se recogerá en cada orificio. “Si una partícula es demasiado grande, no encajará en el vacío y simplemente se eliminará durante el proceso de limpieza”, dice Ludescher.
“Si una partícula es demasiado pequeña, se adherirá mal al pozo y se lavará durante la limpieza”. De esta manera, las tiras de prueba se pueden adaptar para que el tamaño y el número de partículas en cada orificio individual se puedan determinar a partir del color reflejado.
Para sus mediciones, los investigadores utilizaron partículas esféricas de varios diámetros. Estos están disponibles en soluciones acuosas con nanopartículas específicas. Debido a que las muestras reales de cuerpos de agua con concentraciones de nanopartículas conocidas aún no están disponibles, el equipo produjo una muestra adecuada.
Los investigadores utilizaron una muestra de agua de un lago que contenía una mezcla de arena y otros componentes orgánicos y agregó partículas esféricas en cantidades conocidas. La concentración de partículas de plástico fue de 150 µg/ml. La distribución de número y tamaño de las partículas nanoplásticas también podría determinarse para esta muestra utilizando el tamiz óptico.
“A largo plazo, el tamiz óptico se utilizará como una herramienta de análisis simple en la investigación ambiental y de salud. La tecnología podría servir como una franja de prueba móvil que proporcionaría información sobre el contenido de los nanoplásticos en el agua o el suelo directamente en el sitio”, explica Hentschel.
El equipo ahora está planeando experimentos con partículas nanoplásticas que no son esféricas. Los investigadores también planean investigar si el proceso puede usarse para distinguir entre partículas de diferentes plásticos. También están particularmente interesados en colaborar con grupos de investigación que tienen experiencia específica en el procesamiento de muestras reales de cuerpos de agua.
Más información: D. Ludescher et al, tamiz óptico para detección nanoplástica, dimensionamiento y conteo. Nature Photonics (2025). Dos: 10.1038/s41566-025-01733-x. www.nature.com/articles/s41566-025-01733-x
Proporcionado por la Universidad de Stuttgart
Cita: la franja de cambio de color permite un análisis nanoplástico asequible utilizando microscopio ordinario (2025, 13 de septiembre) Recuperado el 13 de septiembre de 2025 de https://techxplore.com/news/2025-09-NABLES-NANOPLASTIC-ANALISE-Ordinary-Microscope.html
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