Desarrollan sensor capaz de detectar nanoplásticos en el aire

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Los pedazos grandes de plástico pueden descomponerse en partículas de tamaño nanométrico que a menudo encuentran su camino hacia el suelo y el agua.

Quizás menos conocido es que también pueden flotar en el aire.

No está claro cómo los nanoplásticos afectan la salud humana, pero los estudios en animales sugieren que son potencialmente dañinos.

Como un paso hacia una mejor comprensión de la prevalencia de los nanoplásticos en el aire, investigadores han desarrollado un sensor que detecta estas partículas y determina los tipos, cantidades y tamaños de los plásticos utilizando películas de puntos de carbono de colores.

“Los nanoplásticos son una gran preocupación si están en el aire que respiras, entran en tus pulmones y pueden causar problemas de salud”, dice Raz Jelinek, Ph.D., investigador principal del proyecto.

“Un detector simple y económico como el nuestro podría tener enormes implicaciones y, algún día, alertar a las personas sobre la presencia de nanoplásticos en el aire, permitiéndoles tomar medidas”.

Cada año se producen y desechan millones de toneladas de plástico.

Algunos materiales plásticos se erosionan lentamente mientras se usan o después de desecharlos, lo que contamina el entorno circundante con partículas micro y nanométricas.

Los nanoplásticos son tan pequeños, generalmente de menos de 1 µm de ancho, y livianos que incluso pueden flotar en el aire, donde las personas pueden respirarlos sin saberlo.

Los estudios en animales sugieren que ingerir e inhalar estas nanopartículas puede tener efectos dañinos.

Por lo tanto, podría ser útil conocer los niveles de contaminación por nanoplásticos en el aire en el medio ambiente.

Previamente, el equipo de investigación de Jelinek en la Universidad Ben-Gurion del Negev desarrolló una nariz electrónica para monitorear la presencia de bacterias al absorber y detectar la combinación única de moléculas de vapor de gas que liberan.

Los investigadores querían ver si esta misma tecnología basada en puntos de carbono podría adaptarse para crear un sensor nanoplástico sensible para el monitoreo ambiental continuo.

Los puntos de carbono se forman cuando un material de partida que contiene mucho carbono, como azúcar u otra materia orgánica, se calienta a una temperatura moderada durante varias horas, dice Jelinek.

Este proceso incluso se puede hacer usando un microondas convencional.

Durante el calentamiento, el material que contiene carbono se convierte en partículas coloridas y, a menudo, fluorescentes, de tamaño nanométrico, llamadas “puntos de carbono“.

Y al cambiar el material de partida, los puntos de carbono pueden tener diferentes propiedades superficiales que pueden atraer varias moléculas.

Para crear la nariz electrónica bacteriana, el equipo extendió capas delgadas de diferentes puntos de carbono en pequeños electrodos, cada uno del tamaño de una uña.

Utilizaron electrodos interdigitados, que tienen dos lados con estructuras intercaladas en forma de peine.

Entre los dos lados, se desarrolla un campo eléctrico y la carga almacenada se llama capacitancia.

“Cuando algo le sucede a los puntos de carbono, ya sea que adsorban moléculas de gas o piezas de nanoplástico, entonces hay un cambio de capacitancia, que podemos medir fácilmente”, dice Jelinek.

Luego, los investigadores probaron un sensor de prueba de concepto para nanoplásticos en el aire, eligiendo puntos de carbono que adsorberían tipos comunes de plástico: poliestireno, polipropileno y poli(metacrilato de metilo).

En los experimentos, se aerosolizaron partículas de plástico a nanoescala, haciéndolas flotar en el aire.

Y cuando los electrodos recubiertos con películas de puntos de carbono se expusieron a los nanoplásticos en el aire, el equipo observó señales que eran diferentes para cada tipo de material, dice Jelinek.

Debido a que la cantidad de nanoplásticos en el aire afecta la intensidad de la señal generada, Jelinek agrega que actualmente, el sensor puede informar la cantidad de partículas de un determinado tipo de plástico por encima o por debajo de un umbral de concentración predeterminado.

Además, cuando se aerosolizaron partículas de poliestireno en tres tamaños (100 nm de ancho, 200 nm de ancho y 300 nm de ancho), la intensidad de la señal del sensor estuvo directamente relacionada con el tamaño de las partículas.

El próximo paso del equipo es ver si su sistema puede distinguir los tipos de plástico en mezclas de nanopartículas.

Así como la combinación de películas de puntos de carbono en la nariz electrónica bacteriana distingue entre gases con diferentes polaridades, Jelinek dice que es probable que puedan modificar el sensor de nanoplásticos para diferenciar entre tipos y tamaños adicionales de nanoplásticos.

La capacidad de detectar diferentes plásticos en función de sus propiedades superficiales haría que los sensores nanoplásticos fueran útiles para rastrear estas partículas en escuelas, edificios de oficinas, hogares y exteriores, dice.

Fuente: ACS