En forskargrupp ledd av Dr Ho Sang Jung från avdelningen för nano-biokonvergens vid Korea Institute of Materials Science (KIMS), ett forskningsinstitut under ministeriet för vetenskap och IKT, i samarbete med KOTITI Testing &Research Institute, har utvecklat världens första teknologi för att snabbt och mycket känsligt detektera mikroplaster (MP), som kan orsaka mänsklig och genetisk toxicitet genom miljöföroreningar och näringskedjan.
Forskningsresultaten publicerades den 10 september i Advanced Functional Materials .
Den på plats tillämpliga MPs-detektionsteknologin som utvecklats av forskargruppen är en teknik av kittyp. När de filtreras genom ett MP-detektionskit av sprutfiltertyp kan typen, antalet och fördelningen av MP identifieras inom 20 minuter utan någon förbehandling.
Forskargruppen fokuserade på att riksdagsledamöter kan filtreras bort. Teamet syntetiserade ett plasmoniskt material i form av en nanopocket som kan fånga MPs på ytan av ett pappersfilter med mikroskaliga porer och förstärka den optiska signalen från de fångade MPs. När en provlösning som innehåller MPs injiceras genom en spruta, förstärks MPs Raman-spektrala signal på det plasmoniska materialet av nanopocket-typ, vilket möjliggör mycket känslig detektion. Tekniken kan också användas för att upptäcka MP på nanometerskala.
Dessutom har forskargruppen förtränat ett system för artificiell intelligens (AI) på de unika Raman-spektroskopisignalerna från MP, så att den artificiella intelligensen (AI) kan avgöra om den detekterade signalen motsvarar MP:er, även om det finns störande element i provexemplaret. Denna teknik gör det möjligt att exakt identifiera MPs i komplexa miljöer eller mänskliga prover, såväl som deras koncentration, distribution och typ.
Befintlig teknik för att upptäcka MP har varit svår att använda i fält. Detta beror på att det kräver komplex förbehandling, högpresterande utrustning och analys av skickliga forskare. Denna teknologi ersätter förbehandlingsprocessen i form av ett filter och förbättrar materialets känslighet snarare än att utrustningens prestanda ökar.
Den största skillnaden är att den analytiska förmågan hos skickliga forskare har ersatts av maskininlärning. Detekteringsenheten har också fördelen av att använda en bärbar Raman-spektrometer, vilket ökar möjligheten till detektering på plats.
För närvarande fortsätter frågor att uppstå om miljöföroreningar och mänskliga risker relaterade till riksdagsledamöter hemma och utomlands. Det har rapporterats att parlamentsledamöter lätt släpps från våra vardagsprodukter som dryckesförpackningar och snackspåsar. Men hittills finns det ingen metod för att upptäcka små MP av mikro- eller nanostorlek, så det finns ett behov av att utveckla teknologi för att etablera en internationell standarddetektionsmetod.
Eftersom detta kan leda till framtida regler för plastprodukter och mat- och dryckesförpackningar, är det meningsfullt att vi har utvecklat teknologi för att förebyggande övervinna import- och exportregler på grund av framtida miljöproblem genom utveckling av källteknologi. En annan fördel med denna teknik är att allmänheten enkelt kan använda den när det behövs eftersom sensorn är tillverkad som ett kit.
Dr Ho Sang Jung, en senior forskare vid KIMS som utvecklade denna teknik sa:"Om denna teknik kommersialiseras kommer tekniken för att upptäcka parlamentsledamöter universellt att spridas lättare och snabbare" och "Baserat på detta kommer KIMS att fortsätta att spara inga ansträngningar för att utveckla materialteknik för människors och framtida generationers säkerhet", tillade han.
Forskargruppen planerar att samarbeta med KOTITI Testing &Research Institute för att standardisera MPs detektionsteknologi i framtiden. Samtidigt bedriver forskargruppen för närvarande uppföljningsforskning för att upptäcka parlamentsledamöter efter storlek och utvärdera deras toxicitet för människokroppen.
Mer information: Jun Young Kim et al, 3D Plasmonic Gold Nanopocket Structure for SERS Machine Learning-Based Microplastic Detection, Avancerade funktionella material (2023). DOI:10.1002/adfm.202307584
Journalinformation: Avancerat funktionsmaterial
Tillhandahålls av Korea Institute of Science and Technology
