Микропластик — это крошечные фрагменты пластика, многие из которых слишком малы, чтобы их можно было увидеть невооружённым глазом. Они встречаются в воздухе, почве и воде. Определение их количества в природе помогает правильно распределить ресурсы для очистки, но существующие методы обнаружения медленные, дорогие или требуют сложных технических решений.
Теперь исследователи, публикующие свои результаты в ACS Sensors, разработали живой датчик, который прикрепляется к пластику и излучает зелёное свечение. В ходе первоначального тестирования на реальных пробах воды биосенсор смог легко обнаружить экологически значимые уровни микропластика.
Существующие методы обнаружения микропластика
В настоящее время учёные обнаруживают микропластик в пробах воды с помощью микроскопов или аналитических инструментов, таких как инфракрасная или рамановская спектроскопия. Хотя эти методы точны, для подготовки проб перед анализом требуется несколько шагов, что может быть дорогостоящим и трудоёмким.
Создание живого датчика микропластика
Song Lin Chua и её коллеги создали живой датчик микропластика из бактерии Pseudomonas aeruginosa. Эта бактерия обычно встречается в окружающей среде и может естественным образом образовывать биоплёнки на пластиковых материалах, хотя некоторые штаммы являются условно-патогенными для человека. Команда хотела слегка модифицировать бактерию, чтобы создать живой датчик, который легко обнаруживает микропластик в пробах воды.
Исследователи добавили два гена в неинфекционный лабораторный штамм P. aeruginosa, чтобы создать датчик. Один ген производит белок, который активируется при контакте бактериальных клеток с пластиком, а другой ген производит зелёный флуоресцентный белок в ответ.
В лабораторных тестах модифицированные бактерии флуоресцировали в пробирках, содержащих кусочки пластика и питательную среду, но не в отдельных пробирках с другими материалами, такими как стекло и песок.
Результаты тестирования
Измеримая флуоресценция была получена в течение 3 часов для различных видов пластика, включая полиэтилентерефталат (символ переработки 1) и полистирол (символ переработки 6). Кроме того, модифицированные бактериальные клетки оставались активными до 3 дней в холодильнике (39 градусов по Фаренгейту, 4 градуса по Цельсию), что, по словам исследователей, указывает на возможность транспортировки в полевые условия.
Для проверки живого датчика микропластика в качестве инструмента экологического мониторинга исследователи добавили модифицированную P. aeruginosa в морскую воду из городского водоёма. Морская вода была сначала профильтрована, а затем обработана для удаления органических веществ, прежде чем были добавлены бактерии.
На основе значений интенсивности флуоресценции пробы воды содержали до 100 частей на миллион микропластика. Дальнейший анализ воды с помощью рамановской микроспектроскопии показал, что микропластик в основном состоял из биоразлагаемых видов, таких как полиакриламид, поликапролактон и метилцеллюлоза, которые биосенсор обнаружил, несмотря на то, что первоначальные тесты были проведены на традиционных полимерах.
«Наш биосенсор предлагает быстрый, доступный и чувствительный способ обнаружения микропластика в пробах окружающей среды в течение нескольких часов», — говорит Чуа. «Действуя как инструмент быстрого скрининга, он может преобразовать крупномасштабные усилия по мониторингу и помочь определить горячие точки загрязнения для более детального анализа».
Предоставлено:
American Chemical Society