Extracción Óptica de Microplásticos Individuales Seguido de Caracterización Molecular y Elemental en Línea

Área de la Ciencia:

• Ciencia Ambiental
• Química Analítica
• Ciencia de Materiales

Sus antecedentes:

• La caracterización precisa de microplásticos (MP) en matrices complejas es un desafío.
• La espectrometría de masas con plasma acoplado inductivamente de partículas individuales (SP ICP-MS) detecta MPs por masa y tamaño de carbono, pero tiene dificultades con partículas pequeñas y la distinción de polímeros.
• Los métodos existentes carecen de la capacidad de identificar tipos de polímeros y reducir el ruido de fondo en muestras complejas.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar y demostrar una novedosa plataforma analítica trimodal para la caracterización de microplásticos en línea y a nivel de partícula individual.
• Integrar la inducción de fuerza optofluidica (OF2i), la espectroscopía Raman de partículas individuales (SP Raman) y la SP ICP-MS.
• Mejorar las capacidades de detección y calibración de microplásticos en matrices complejas.

Principales métodos:

• Se desarrolló un mecanismo de extracción óptica utilizando un haz de vórtice láser para inmovilizar microplásticos.
• Se integró OF2i con SP Raman para la identificación de polímeros y SP ICP-MS para el análisis elemental y la determinación del tamaño.
• Se demostró el intercambio de matriz mediante captura óptica para reducir las señales de fondo para SP ICP-MS.

Principales resultados:

• Se lograron límites de detección de masa y tamaño mejorados para microplásticos (1,0 μm y 0,6 pg C/partícula para poliestireno de 5 μm).
• Se identificaron con éxito tipos de polímeros (por ejemplo, poliamida-6) y se cuantificó la masa de carbono en matrices complejas como el suelo.
• Se demostró una mejora de 28 veces en el límite de detección de masa y una mejora de 3,1 veces en el límite de detección de tamaño.

Conclusiones:

• La novedosa plataforma trimodal permite la caracterización multimodal en línea de microplásticos a resolución de partícula individual.
• La extracción óptica mejora significativamente las capacidades de detección de microplásticos y la identificación de polímeros, superando las limitaciones de la SP ICP-MS tradicional.
• El método desarrollado ofrece una herramienta poderosa para analizar microplásticos en muestras ambientales complejas y puede extenderse a otras nano y microestructuras.