Jutta Witte, Stuttgart Universiteti

Gaby Clark tərəfindən redaktə edilmiş , Robert Eqan tərəfindən nəzərdən keçirilmişdir

 Redaktorların qeydləriOptik ələk nanoplastik hissəciklər test zolağında müvafiq ölçülü dəliklərə düşür. Deliklərin rəngi dəyişir. Yeni rəng hissəciklərin ölçüsü və sayı haqqında məlumat verir. Kredit: Stuttgart Universiteti

Almaniyanın Ştutqart Universiteti və Avstraliyanın Melburn Universitetinin birgə komandası ətraf mühit nümunələrindəki kiçik nanoplastik hissəciklərin birbaşa analizi üçün yeni üsul hazırlayıb. Yalnız adi optik mikroskop və yeni hazırlanmış sınaq zolağı – optik ələk lazımdır. Tədqiqatın nəticələri Nature Photonics jurnalında dərc olunub .

Ştutqart Universitetinin 4-cü Fizika İnstitutunun rəhbəri, professor Harald Gissen belə izah edir: “Test zolağı ətraf mühit və sağlamlıq tədqiqatlarında sadə analiz vasitəsi kimi xidmət edə bilər”. “Yaxın gələcəkdə biz nanoplastik konsentrasiyaları birbaşa saytda təhlil etməyə çalışacağıq . Lakin bizim yeni metodumuz qan və ya toxumada nanoplastik hissəcikləri yoxlamaq üçün də istifadə edilə bilər.”

Plastik tullantılar 21-ci əsrin mərkəzi və kəskin qlobal problemlərindən biridir. O, təkcə okeanları, çayları və çimərlikləri çirkləndirmir, həm də mikroplastiklər şəklində canlı orqanizmlərdə aşkar edilmişdir. İndiyədək ətraf mühit üzrə elm adamları diqqətlərini daha böyük plastik qalıqlara yönəldirdilər.

Bununla belə, bir müddətdir ki, üfüqdə daha böyük təhlükənin ola biləcəyi məlumdur: nanoplastik hissəciklər. Bu kiçik hissəciklər insan saçından çox kiçikdir və daha böyük plastik hissəciklərin parçalanması nəticəsində yaranır. Onları çılpaq gözlə görmək olmaz. Sub-mikrometr diapazonunda olan bu hissəciklər dəri və ya qan-beyin baryeri kimi üzvi maneələri də asanlıqla keçə bilər.

Kiçik hissəcik ölçüsünə görə onların aşkarlanması xüsusi çətinlik yaradır. Nəticə olaraq, hissəciklərin orqanizmlərə necə təsir etdiyinə dair anlayışımızda təkcə boşluqlar deyil, həm də sürətli və etibarlı aşkarlama üsullarının olmamasıdır.

Avstraliyanın Melburndan bir araşdırma qrupu ilə birlikdə Ştutqart Universitetinin tədqiqatçıları indi bu cür kiçik hissəcikləri tez və sərfəli şəkildə aşkar edə bilən yeni bir üsul hazırlayıblar. Xüsusi test zolağındakı rəng dəyişiklikləri nanoplastikləri optik mikroskopda görünən edir və tədqiqatçılara hissəciklərin sayını hesablamağa və onların ölçüsünü müəyyən etməyə imkan verir.

4-cü Fizika İnstitutunun Mikrostruktur Laboratoriyasının rəhbəri Dr. Mario Hentşel izah edir: “Skan edən elektron mikroskopiya kimi ənənəvi və geniş istifadə olunan üsullarla müqayisədə , yeni üsul xeyli ucuzdur, işləmək üçün təlim keçmiş personal tələb etmir və ətraflı təhlil üçün tələb olunan vaxtı azaldır”.

“Optik ələk” nanoplastik hissəcikləri görünən etmək üçün kiçik dəliklərdə rezonans effektlərindən istifadə edir. Belə dəliklərdə optik effektlər üzrə araşdırma ilk dəfə 2023-cü ildə Ştutqart Universitetində tədqiqat qrupu tərəfindən nəşr edilib. Proses yarımkeçirici substrata çevrilmiş Mie boşluqları kimi tanınan kiçik çökəkliklərə əsaslanır.

Çaplarından və dərinliyindən asılı olaraq, deşiklər düşən işıqla xarakterik şəkildə qarşılıqlı təsir göstərir. Bu, optik mikroskopla görülə bilən parlaq rəng əksi ilə nəticələnir. Əgər hissəcik girintilərdən birinə düşərsə, onun rəngi nəzərəçarpacaq dərəcədə dəyişir. Beləliklə, dəyişən rəngdən boşluqda bir hissəciyin olub-olmadığını müəyyən etmək olar.

“Sınaq zolağı klassik ələk kimi işləyir” deyə Ph.D Dominik Ludescher izah edir. tələbə və nəşrin ilk müəllifi. Beləliklə, 0,2 ilə 1 µm arasında dəyişən hissəciklər çətinlik çəkmədən araşdırıla bilər. Deliklərin ölçüsünü və dərinliyini nanoplastik hissəciklərə uyğunlaşdırmaq və sonradan yaranan rəng dəyişikliyini aşkar etmək mümkün olan ələkdən istifadə edərək hissəciklər mayedən süzülür. Bu, boşluqların dolu və ya boş olduğunu müəyyən etməyə imkan verir”.

İstifadə edilən yeni aşkarlama metodu daha çox şey edə bilər. Əgər ələk müxtəlif ölçülü boşluqlarla təmin olunarsa, hər bir çuxurda yalnız uyğun ölçülü bir hissəcik yığılacaqdır. Ludescher deyir: “Əgər hissəcik çox böyükdürsə, o, boşluğa sığmayacaq və təmizləmə prosesi zamanı sadəcə yuyulacaq”.

Əgər hissəcik çox kiçik olarsa, quyuya pis yapışacaq və təmizlənmə zamanı yuyulacaq”. Bu yolla, test zolaqları uyğunlaşdırıla bilər ki, əks olunan rəngdən hər bir fərdi çuxurdakı hissəciklərin ölçüsü və sayı müəyyən edilə bilər.

Tədqiqatçılar ölçmələri üçün müxtəlif diametrli sferik hissəciklərdən istifadə ediblər. Bunlar xüsusi nanohissəcikləri olan sulu məhlullarda mövcuddur. Nanohissəciklərin konsentrasiyası məlum olan su obyektlərindən real nümunələr hələ mövcud olmadığı üçün komanda özləri uyğun nümunə hazırladılar.

Tədqiqatçılar qum və digər üzvi komponentlərin qarışığı olan və məlum miqdarda sferik hissəciklər əlavə edən göldən su nümunəsindən istifadə ediblər. Plastik hissəciklərin konsentrasiyası 150 µg/ml olmuşdur. Bu nümunə üçün nanoplastik hissəciklərin sayı və ölçüləri də optik ələkdən istifadə etməklə müəyyən edilə bilər.

“Uzun müddətdə optik ələk ətraf mühit və sağlamlıq tədqiqatlarında sadə analiz aləti kimi istifadə olunacaq . Texnologiya suda və ya torpaqda nanoplastiklərin tərkibinə dair məlumatı bilavasitə yerində təmin edən mobil sınaq zolağı rolunu oynaya bilər”, – Hentschel izah edir.

Komanda indi sferik olmayan nanoplastik hissəciklərlə təcrübələr planlaşdırır. Tədqiqatçılar həmçinin bu prosesin müxtəlif plastiklərin hissəciklərini ayırd etmək üçün istifadə olunub-olunmayacağını araşdırmağı planlaşdırırlar. Onlar həmçinin su hövzələrindən real nümunələrin emalı üzrə xüsusi təcrübəyə malik tədqiqat qrupları ilə əməkdaşlıqda maraqlıdırlar.

Ətraflı məlumat: D. Ludescher et al, Optical sieve for nanoplastic aşkar, ölçü və sayma. Təbiət Fotonikası (2025). DOI: 10.1038/s41566-025-01733-x . www.nature.com/articles/s41566-025-01733-x

Jurnal məlumatı: Nature Photonics Stuttgart Universiteti tərəfindən təmin edilmişdir