Ученые создали микрочип для обнаружения и подсчета нанопластика

Обнаружение нанопластика с помощью оптического сита. Автор: Nature Photonics (2025). DOI: 10.1038/s41566-025-01733-x

Международный консорциум исследователей разработал первый в своем роде метод обнаружения вредных частиц нанопластика, который отличается дешевизной, портативностью и высокой эффективностью. Это открытие имеет далеко идущие последствия для глобального здравоохранения и экологии.

Хотя опасность микропластика широко признана, более мелкие частицы нанопластика являются еще более коварными — они проникают в пищу, воду и даже человеческие органы, а их обнаружение до сих пор было сложным и дорогостоящим.

Как описано в статье, опубликованной сегодня в журнале Nature Photonics, исследователи из Мельбурнского университета (Австралия) и Штутгартского университета (Германия) разработали новое «оптическое сито» для экономически эффективного обнаружения, классификации и подсчета частиц нанопластика в реальных условиях.

Доктор Лукас Веземанн, руководивший австралийской частью исследования, заявил, что эта инновация позволяет выявить масштабы загрязнения нанопластиком, который может сохраняться веками, и дает надежду на масштабируемый мониторинг этого глобального экологического и медицинского кризиса.

«До сих пор обнаружение и определение размеров пластиковых частиц диаметром менее микрометра — одной миллионной метра — зависело от дорогостоящих инструментов, таких как сканирующие электронные микроскопы, и было почти невозможно за пределами современных лабораторий, оставляя нас в неведении об их истинном воздействии», — пояснил доктор Веземанн.

«Наше новое оптическое сито представляет собой массив крошечных полостей различных размеров на микрочипе из арсенида галлия».

Когда жидкость, содержащая нанопластик, пропускается через сито, каждая пластиковая частица захватывается в полости соответствующего размера, сортируя их по категориям вплоть до диаметра 200 нанометров.

«Ключевым моментом является то, что для наблюдения отчетливых изменений цвета света, отражающегося от сита, требуется только оптический микроскоп и обычная камера, что позволяет нам обнаруживать и подсчитывать отсортированные частицы», — добавил доктор Веземанн.

Доцент Мельбурнского университета Брэд Кларк, соавтор исследования, отметил, что это изобретение может сделать мониторинг загрязнения значительно более доступным, доступным и мобильным.

«Понимание количества и распределения нанопластика по размерам имеет критическое значение для оценки его воздействия на глобальное здоровье, а также на водные и почвенные экосистемы», — заявил он.

«В отличие от микропластика, более мелкие частицы нанопластика могут преодолевать биологические барьеры — включая гематоэнцефалический барьер — и накапливаться в тканях организма, вызывая серьезные опасения по поводу токсического воздействия».

Исследователи проверили методику на воде из озера, смешанной с нанопластиком, а в будущем планируют тестировать метод для идентификации нанопластика в образцах крови.

«В отличие от существующих методов, таких как динамическое рассеяние света, наш новый метод не требует отделения пластика от биологического материала», — подчеркнул доктор Веземанн.

В настоящее время исследователи изучают возможности масштабирования этой инновации в коммерчески доступное решение для экологического тестирования.

В команду вошли ученые из Австралийского исследовательского совета Центра передового опыта в области преобразующих мета-оптических систем и Австралийской лаборатории возникающих загрязнителей на химическом факультете.

Дополнительная информация: D. Ludescher et al, Optical sieve for nanoplastic detection, sizing and counting, Nature Photonics (2025). DOI: 10.1038/s41566-025-01733-x

Источник: University of Melbourne