Summary
Bu çalışmada, plastik ürünlerin günlük kullanımından mikroplastiklerin toplanması ve tespiti için güvenilir ve uygun maliyetli bir protokol ayrıntılı olarak açıklanmıştır.
Abstract
Mikroplastikler (milletvekilleri) insan sağlığına yönelik potansiyel risk nedeniyle küresel bir endişe haline gelmektedir. Plastik ürünlerin (örneğin, plastik tek kullanımlık bardaklar ve su ısıtıcıları) örnek çalışmaları, günlük kullanım sırasında MP salınımının son derece yüksek olabileceğini göstermektedir. MP salınım seviyesinin tam olarak belirlenmesi, maruz kalma kaynağını tanımlamak ve ölçmek ve bu maruziyetten kaynaklanan ilgili riskleri değerlendirmek / kontrol etmek için çok önemli bir adımdır. Deniz veya tatlı sudaki MP seviyelerini ölçme protokolleri iyi geliştirilmiş olsa da, ev plastik ürünlerinin yaşadığı koşullar büyük ölçüde değişebilir. Birçok plastik ürün sık yüksek sıcaklıklara (100 °C'ye kadar) maruz kalır ve günlük kullanım sırasında oda sıcaklığına geri soğutulur. Bu nedenle, her bir ürün için gerçek günlük kullanım senaryosunu taklit eden bir örnekleme protokolü geliştirmek çok önemlidir. Bu çalışma, birçok plastik ürünün MP salınım çalışmaları için uygun maliyetli bir protokol geliştirmek için yaygın olarak kullanılan polipropilen bazlı bebek besleme şişelerine odaklanmıştır. Burada geliştirilen protokol şunları sağlar: 1) örnekleme ve tespit sırasında potansiyel kontaminasyonun önlenmesi; 2) günlük kullanım senaryolarının gerçekçi bir şekilde uygulanması ve DSÖ yönergelerine göre bebek besleme şişelerinden serbest bırakılan milletvekillerinin doğru toplanması; ve 3) bebek besleme şişelerinden salınan milletvekillerinin uygun maliyetli kimyasal tespiti ve fiziksel topografya haritalaması. Bu protokole dayanarak, standart polistiren MP (2 μm çapında) kullanan geri kazanım yüzdesi% 92.4-101.2 iken, tespit edilen boyut tasarlanan boyutun yaklaşık% 102.2'si idi. Burada ayrıntılı olarak açıklanan protokol, MP numune hazırlama ve algılama için güvenilir ve uygun maliyetli bir yöntem sağlar ve bu da gelecekteki plastik ürünlerden MP salınımı çalışmalarına önemli ölçüde fayda sağlayabilir.
Introduction
Çoğu plastik türü biyolojik olarak parçalanamaz, ancak oksidasyon ve mekanik sürtünme gibi kimyasal ve fiziksel işlemler nedeniyle küçük parçalara ayrılabilir1,2. 5 mm'den küçük plastik parçalar mikroplastik (milletvekilleri) olarak sınıflandırılır. Milletvekilleri her yerde bulunur ve dünyanın hemen hemen her köşesinde bulunur. İnsanlar ve yaban hayatı için potansiyel risk nedeniyle küresel bir endişe haline geldiler3,4. Bugüne kadar, balıklarda, kuşlarda, böceklerde5, 6vememelilerde (fare, bağırsak, böbrek ve karaciğerde 7,8)önemli miktarda milletvekili birikimi bulunmuştur. Çalışmalar, milletvekillerinin maruz kalmasının ve birikmesinin farelerin lipid metabolizmasına zarar verebileceğini buldu7,8. Balıklara odaklanan bir risk değerlendirmesi, mikron altı milletvekillerinin kandan beyne bariyere nüfuz haline geldiğini ve beyin hasarına neden olabileceğini buldu9. Bugüne kadar insan sağlığına özgü risk hala bilinmemekle birlikte, hayvan çalışmalarından tüm MP risk sonuçlarının elde edildiği belirtilmelidir.
Son 2 yılda, milletvekilinin insan sağlığına yönelik tehdidine ilişkin endişeler, insanların milletvekillerine maruz kalma seviyelerinin onaylanmasıyla önemli ölçüde arttı. Milletvekillerinin birikimi insan kolonu10, hamile kadınların plasentası11 ve yetişkin tabure12bulundu. Mp salınım seviyelerinin kesin bir şekilde belirlenmesi, maruz kalma kaynaklarını belirlemek, sağlık riskini değerlendirmek ve olası kontrol önlemlerinin verimliliğini değerlendirmek için çok önemlidir. Son birkaç yılda, bazı vaka çalışmaları günlük kullanılan plastiklerin (yani plastik su ısıtıcısı13 ve tek kullanımlık bardaklar14)son derece yüksek miktarlarda milletvekili serbest bırakabileceğini bildirmektedir. Örneğin, tek kullanımlık kağıt bardaklar (polietilen-PE veya koalyolimer filmlerle lamine edilmiş iç mekanlarla), 85-90 °C sıcak suya maruz kalmanın ardından her mililitre sıvıya yaklaşık 250 mikron büyüklüğünde milletvekili ve 102 milyon mikron altı parçacık saldı14. Polipropilen (PP) gıda kapları üzerinde yapılan bir çalışmada, tek bir kullanım sırasında kaptan 7,6 mg'a kadar plastik partikül salındığıbildirilmiştir 15. Polietilen tereftalat (PET) ve naylondan yapılan çay poşetlerinden daha da yüksek seviyeler kaydedildi, bu da yaklaşık 11,6 milyar milletvekili ve 3,1 milyar nano boyutlu milletvekilini içeceğin tek bir bardağına (10 mL) serbest bıraktı16. Günlük kullanılan bu plastik ürünlerin yiyecek ve içecek hazırlama için tasarlandığı göz önüne alındığında, yüksek miktarda milletvekilinin serbest bırakılması muhtemeldir ve tüketimleri insan sağlığı için potansiyel bir tehdittir.
Ev plastik ürünlerinden MP salınımı ile ilgili çalışmalar (örneğin, plastik su ısıtıcısı13 ve tek kullanımlık bardaklar14)erken aşamadadır, ancak bu konunun araştırmacılardan ve genel halktan giderek daha fazla ilgi görmesi beklenmektedir. Bu çalışmalarda gerekli olan yöntemler, iyi kurulmuş protokollerin zaten mevcut olduğu oda sıcaklığı deniz veya tatlı su çalışmalarında kullanılanlardan önemli ölçüde farklıdır17. Buna karşılık, ev plastik ürünlerinin günlük kullanımını içeren çalışmalar çok daha yüksek sıcaklık (100 ° C'ye kadar) içerir ve çoğu durumda oda sıcaklığına tekrar tekrar bisiklete biner. Önceki çalışmalar, sıcak su ile temas eden plastiklerin milyonlarca milletvekilini serbest bırakabileceğine işaret etti16,18. Ek olarak, plastik ürünlerin günlük kullanımı zamanla plastiğin özelliklerini değiştirebilir. Bu nedenle, en yaygın günlük kullanım senaryolarını doğru bir şekilde taklit eden bir örnekleme protokolü geliştirmek çok önemlidir. Mikro boyutlu parçacıkların tespiti de bir diğer büyük zorluktur. Önceki çalışmalar, milletvekillerinin plastik ürünlerden salındığının 20 μm16 , 19,20'den küçükolduğunaişaret etti. Bu tür milletvekillerinin tespiti, küçük gözenek boyutuna sahip pürüzsüz membran filtrelerinin kullanılmasını gerektirir. Ek olarak, milletvekillerini filtre tarafından yakalanan olası kirleticilerden ayırmak gerekir. Yüksek hassasiyet Raman spektroskopisi, küçük parçacıkları kolayca yok ettiği bilinen yüksek lazer gücü ihtiyacını önleme avantajına sahip kimyasal bileşim analizi için kullanılır20. Bu nedenle, protokol kontaminasyonsuz elleçleme prosedürlerini optimum membran filtrelerinin kullanımıyla ve hızlı ve doğru MP tanımlamaya izin veren bir karakterizasyon yöntemiyle birleştirmelidir.
Burada bildirilen çalışma, günlük hayatta en sık kullanılan plastik ürünlerden biri olan PP bazlı bebek besleme şişesine (BFB) odaklanmıştır. Formül hazırlama sırasında plastik BFB'den çok sayıda milletvekilinin salındığı tespit edildi18. Günlük plastiklerden MP salınımının daha fazla incelenmesi için, BFB için numune hazırlama ve algılama yöntemi burada ayrıntılı olarak açıklanmıştır. Numune hazırlama sırasında, WHO21 tarafından önerilen standart formül hazırlama işlemi (temizleme, sterilizasyon ve karıştırma) dikkatle takip edildi. DSÖ yönergeleri etrafında protokoller tasarlayarak, BFF'lerden MP sürümünün ebeveynler tarafından kullanılan bebek formülü hazırlama sürecini taklit ettiğini sağladık. Filtre süreci, BFF'lerden serbest bırakılan milletvekillerini doğru bir şekilde toplamak için tasarlanmıştır. Milletvekillerinin kimyasal tanımlaması için, Raman spektroskopisinin çalışma koşulları, milletvekillerinin temiz ve kolay tanımlanmış spektrumlarını elde etmek için optimize edildi, aynı zamanda hedef parçacıkları yakma olasılığından kaçındı. Son olarak, atomik kuvvet mikroskopisi (AFM) kullanılarak milletvekillerinin doğru 3 boyutlu topografya haritalamasını sağlamak için optimum test prosedürü ve uygulanan kuvvet geliştirilmiştir. Burada ayrıntılı olarak açıklanan protokol (Şekil 1), MP numune hazırlama ve tespiti için güvenilir ve uygun maliyetli bir yöntem sağlar ve bu da gelecekteki plastik ürünlerin çalışmalarına önemli ölçüde fayda sağlayabilir.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
1. Sıcak su hazırlama
- Numunelerle temas eden tüm donanımlar için, olası kirlenmeyi önlemek için borosilikat 3.3'den yapılmış temiz cam kullanın. Tüm cam eşyaları iyice temizleyin.
Dikkat: Cam eşyalarda önceden var olan çizikler veya kusur lekeleri, ısıtma ve sallama işlemi sırasında parçacıkları serbest bırakabilir. Kullanıcıların cam eşyaları kontrol ettiğini ve çizilmiş cam eşyaların kullanımından kaçınmasını öneririz. Farklı bardaklardan (soda-kireç ve borosilikat gibi) yapılmış cam eşyaları karşılaştırmamız, borosilikat 3.3'ün en düşük miktarda cam parçacık salgıladığını gösterdi (Raman spektroskopisi ile taranabilir) ve tüm testlerde borosilikat 3.3 camlarının kullanılmasını öneririz. - Bir cam kabın içine 360 mL DI suyu dökün. Kabı temiz bir cam diskle örtün. Daha sonra yepyeni bir mikrodalga fırına taşıyın ve tam fırın gücünde 2,5 dakika ısıtın. Düzensiz ısıtma nedeniyle olası sıcaklık gradyanlarını gidermek için hafifçe sallanan, kabın içindeki suyun sıcaklığı 70 ° C'dir ve numune hazırlamaya hazırdır.
- Züccaciyeye 1 L DI suyu dökerek ve mikrodalga fırında 14 dakika ısıtarak BFB sterilizasyonu için 95 °C su hazırlayın.
Dikkat: Sıcak su hazırlamak için asla plastik su ısıtıcıları kullanmayın. Plastik su ısıtıcısının kendisi, kaynama işlemi sırasında milyonlarca milletvekilini sıcak suya bırakır13.
2. Formül hazırlığı sırasında MP sürümü
NOT: WHO21tarafından önerilen standart formül hazırlama işlemini (temizleme, sterilizasyon ve karıştırma) dikkatle takip ederek, formül hazırlama sırasında BGB'lerden salınan milletvekilleri aşağıdaki 3 adımda taklit edilir.
- Eczane mağazalarından yepyeni BFB ürünlerini toplayın ve ürünü ambalajından çıkardıktan sonra iyice temizleyin. Her BFB'yi deterjanlı su (oda sıcaklığında 3 kez tekrarlayın-RT) ve damıtılmış su (3 kez tekrarlanır, RT) kullanarak yıkayın. Son olarak, RT'de DI suyu kullanarak BFB'yi 3 kez durulayın.
Dikkat: Sonication kullanarak BFB'nin temizlenmesini yapmayın. Sonication karıştırma ve temizlik için laboratuvarlarda yaygın olarak kullanılsa da, BFB sonication ciddi şişe yüzeyine zarar verebilir ve 1 dakika içinde PP ürünlerinden MP salınımına neden olabilir. - Şişeyi sterilize etmek için BFB'yi 95 °C DI suya (bölüm 1.3) batırın. BFB'nin yüzmesini önlemek için, paslanmaz çelik bir cımbız kullanarak BFB'nin dış kısmına hafifçe bastırın ve tüm şişe gövdesinin suya daldığından emin olun.
- 5 dakika sonra şişeyi çıkar ve temiz bir cam diske taşıyın. Hava kurutma adımı sırasında, damlacık kanıtı olmayana kadar şişeyi cam diskte ters çevirin.
- Havayla kurutulmuş şişeye 180 mL sıcak DI suyu (DSÖ yönergelerine karşılık gelen Bölüm 1.2'den 70 °C) dökün. Ardından şişeyi hemen bir cam Petri kabı kullanarak örtün ve sallanan bir yatağa yerleştirin.
- Formül karıştırma işlemini simüle etmek için şişeyi 60 saniye boyunca 180 rpm hızında sallayın. Salladıktan sonra şişeyi temiz bir cam tabağa taşıyın ve soğumasını bekleyin.
3. MP tanımlama ve niceleme için örnek hazırlık
- DI suyu kullanarak cam filtrenin tüm parçalarını (25 mm çapında, cam huni, frit cam destek tabanı ve alıcı şişesi) sonicate edin ve iyice durulayın.
- Cam tabanın ortasına bir parça altın kaplı polikarbonat PC membran filtresi (0,8 μm gözenek boyutu, 40 nm Au kaplama tabakası kalınlığı) yerleştirin.
- Membran filtresini sabitlemek için cam hunisini ve paslanmaz çelik kelepçeyi monte edin. Son olarak monte edilmiş cam filtreyi bir vakum pompasına bağlayın (Şekil 2).
Dikkat: Membran cam tabanın yüzeyine düzgün bir şekilde yapıştığından emin olmak için cam tabanı ıslak tutmak önemlidir. Gerekirse, membran filtresini yerleştirmeden önce cam tabanın yüzeyine 1-2 damla DI suyu bırakılmalıdır.
- Soğutulmuş su örneğini BFB'de (Bölüm 2.3'ten) dikkatlice karıştırın ve ardından bir cam pipet kullanarak belirli miktarda su örneğini cam hunine aktarın. Su örneğinin membran filtresinden yavaşça filtrelenebilmesi için vakum pompasını kapatın.
- Filtreden sonra, huni üzerinde partikül olmadığından emin olmak için cam hunisinin içini DI suyu kullanarak yıkayın.
Dikkat: Membran filtresinin yüzeyindeki parçacıkların çakışmasını önlemek için, filtreden geçirilen doğru su hacmini dikkatlice seçmek önemlidir. BFF'ler çok sayıda parçacık serbest bırakır, böylece su örneğinin tüm hacmini filtrelemek için 3-5 membran filtresi gerekir.
- Filtreden sonra, huni üzerinde partikül olmadığından emin olmak için cam hunisinin içini DI suyu kullanarak yıkayın.
- Vakum pompasını çıkarın ve cam filtreyi sökün. Ardından, paslanmaz çelik bir cımbız kullanarak membran filtresini dikkatlice çıkartın ve temiz bir kapak camına taşıyın. Zar filtresini küçük bir kağıt bant kullanarak kapak camına sabitleyin. Örneği hemen temiz bir cam Petri kabında saklayın.
4. AFM topografya karakterizasyonu için örnek hazırlık
- Temiz bir silikon gofret hazırlayın. Silikon gofret yüzeyine 50 μL'lik bir su örneği (Bölüm 2.3'ten) bırakın ve yaklaşık 103 °C sıcaklıkta bir fırında kurutun. Su numuneslerindeki MP seviyesi düşükse bu işlemi tekrarlayın.
- 1 saat kuruduktan sonra, gofredi temiz bir cam Petri kabına taşıyın ve bir kurutucuda soğumasını bekleyin.
- Gofret soğuduktan sonra, numuneyi kuru ve temiz bir cam petri kabında saklayın.
5. Raman spektroskopisi kullanılarak MP tanımlama ve niceleme
- Raman sistemini sıfır sıra düzeltme ve silikon gofret kullanarak kalibre edin. Silikon gofretin en yüksek konumunun 520,7 cm-1 seviyesinde olduğundan ve lazer yoğunluğu %100 olduğunda bu pik yoğunluğunun 6000 a.u'dan yüksek olduğundan emin olun.
- Milletvekillerinin yanmasını önlerken yüksek sinyalden gürültüye MP spektrumları elde etmek için Raman sisteminin parametrelerini ayarlayın. Sistemi aşağıdaki gibi ayarlayın: 532 nm ekscitasyon lazer, kozmik ışın kaldırmak, lazer yoğunluğu% 10 (lazer gücü 0.18 mW), spektral çözünürlük 1.5 cm-1,maruz kalma süresi 10-20 saniye, birikimler 10-40 kez ve spektral aralığı 200-3200 cm-1. Şekil 3, 1 sn ile 400 s arasında birikim süreleri olan tipik milletvekilleri tayfını gösterdi.
Dikkat: Hızlı yanmayı önlemek için doğrudan %100 lazer kullanarak parçacıkları test etmeyin (parçacık küçükse 1 dakika içinde yakılabilir). Düşük yoğunluklu kullanın (%10-50) önce testi yapmak için. - Filtre örneğini (Bölüm 3.3'ten) Raman örnek aşamasının ortasına yerleştirin. Testi yapmak için membran filtresinde dört temsili nokta seçin (2 nokta orta alanda, diğer 2 nokta ise çalışma alanının kenarına yakın, Şekil 3C).
- Membran filtresinin yüzeyindeki parçacıkları optik mikroskop (100x) ve ardından Raman spektroskopisi kullanılarak kimyasal tanımlama kullanarak gözlemleyin ve fotoğraflayın.
- Elde edilen Raman spektrumunu referans standart polimer spektrumu ile karşılaştırın (BFB'nin dökme malzemesinden ve önceki yayın22).
- Polimer malzemelerle ilişkili CH/CH 2 /CH 3 ve C-C gruplarının germe titreşimlerine karşılık gelen 2780-2980,1400-1640ve 709-850 cm-1 aralığındaki yoğun zirveleri kullanarak parçacıkların kimyasal özelliğini belirleyin (Şekil 3).
- ImageJ kullanarak tanımlanan milletvekillerinin boyutunu ve miktarını analiz edin.
- Test edilen alana, toplam çalışma alanına (227 mm2)ve bilinen filtrelenmiş numune hacmine göre su numunesinde milletvekilleri konsantrasyonu elde edin.
- Onaylanan milletvekillerini boyut açısından 5 gruba sınıflandırın: 0,8-5 μm, 5-20 μm, 20-50 μm, 50-100 μm ve > 100 μm.
- Son olarak, filtrelenmiş numune hacmine, kaydedilen milletvekili sayısına ve membran filtresinin test edilen alanına göre milletvekillerinin miktarını bir litre su numunesinde belirleyin.
6. AFM kullanarak MP topografik karakterizasyon
- AFM sistemini (NT-MDT) dokunma modu probuyla donatın. Sistemi bir adım yüksekliği standardı (SHS) kullanarak kalibre et. Sistemi en uygun çalışma koşullarında kurun: tarama hızı 1 Hz, tarama boyutu 10-50 μm, ayar frekansı yaklaşık 160 kHz ve tarama çizgisi 512 pikseldir.
- Silikon gofretini (Bölüm 4.3'ten itibaren) AFM örnek aşamasında sabitle. Silikon gofret yüzeyindeki hedef parçacıkları gözlemleyin ve fotoğraflayın, ardından Bölüm 5'teki yöntemi kullanarak kimyasal tanımlama.
- Sistemi AFM moduna geçirin (Raman spektroskopisi ve AFM tek bir sistemde monte edilir) ve tanımlanan milletvekillerinin topografyasını test edin.
- Gwyddion 2.54 yazılımını kullanarak 3d verileri analiz edin. 3D yapı elde etmek için 3D görünüm iken parçacık boyutlarını ve ortalama yükseklikleri elde etmek için profil seçeneğini kullanın.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Bu protokolü doğrulamak için, su numunesi DI suyuna standart polistiren mikroplastik küreler (2.0 ± 0.1 μm çapında) eklenerek hazırlanmıştır. Eklenen MP miktarı, BFB'lerin MP yayın seviyesine benzer şekilde 4.500.000 parçacık / L'ye karşılık gelir. Protokol bölüm 2-3'ün ardından milletvekilleri başarıyla toplandı (Şekil 4A) ve iyileşme oranı %92,4-101,2 olarak gerçekleşti. Bu iyileşme oranı milletvekilleri üzerinde daha önce yapılan bir çalışma ile karşılaştırılabilir23. ImageJ kullanılarak, standart milletvekillerinin algılanan çapı 2.04±0.08 μm idi (burada ± ortalama değerin standart hatasını temsil ediyor), bu da tasarlanan boyutun yaklaşık% 102.2'si (2.0 ± 0.1 μm). Bu arada, PP ve PE gibi diğer milletvekillerinin potansiyel müdahalesi de test edildi, ancak bu standart PS su örneklerinde hiçbirine rastlanmadı. Bu nedenle, geliştirilen protokol kirlenmeyi önler ve BFB'lerden mp sürümünün güvenilir bir testidir.
Bu protokol, sekiz popüler BFB ürününden MP sürümünü test etmek için kullanıldı. Şekil 4B, membran filtresinin yüzeyinde toplanan tipik milletvekillerini gösterdi. Raman spektroskopisi kullanılarak kimyasal belirleme sırasında (Şekil 3), 2830-2970 cm-1 aralığındaki zirveler, artan biriktirme süresi ile daha da önemli hale geldi. Bu tepeler, milletvekillerini tanımlamak için kullanılabilecek CH/CH2/CH3 gruplarının germe titreşimlerini yansıtır. BFF'lerin kullanımı sırasında çok sayıda milletvekili serbest bırakıldı. Milletvekillerinin seviyeleri litre başına 1,31 milyon ila 16,20 milyon partikül arasında değişmektedir (Şekil 5). Bu sonuç, içme suyunda daha önce bildirilen milletvekilleri seviyelerinden 3-5 büyüklükemridir 24. Bebeklerin büyük olasılıkla yüksek düzeyde milletvekili maruziyeti yaşadığı açıktır.
Şekil 6, 1, 2, 4 ve 6 protokol bölümleri kullanılarak kaydedilen milletvekillerinin tipik topografya haritalarını göstermektedir. Yanal boyutta yaklaşık 8 μm'lik büyük milletvekilleri için (Şekil 6'daP1), ortalama kalınlık 0,82 μm'dir. Yanal boyutta yaklaşık 3 μm civarındaki küçük milletvekilleri için (Şekil 6'daP2), kalınlık 0,25 μm'ye yakındır. Genel olarak, BFB'den serbest bırakılan milletvekillerinin kalınlığı yanal büyüklüğün onda biri civarındadır. Milletvekillerinin yüzey dokusunun nano boyutlu tümsekler ve vadilerle zengin olduğu ve bu da emilim kapasitelerini önemli ölçüde artırabileceği de göze çarpıyor. Önceki çalışmalar, milletvekillerinin pestisitler25,26gibi kirleticiler için etkili taşıyıcılar olduğunu buldu. Burada bulunan milletvekillerinin gözlemlenen topografyası, milletvekillerinin yüksek taşıma kapasitesine büyük olasılıkla önemli bir katkıda bulunuyor.
Şekil 1: Örnek hazırlama ve test şeması. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 2: Cam filtre ve pompanın montajı. BFB'de 1 soğutulmuş su numunesi; 2 monte cam filtre; 3 cam transfer pipet; 4 vakumlu pompa; 5- Karşılıklı çalkalayıcı. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 3: Milletvekillerinin belirlenmesi için tipik Raman tayfı. (A) Sırasıyla BFB' den bir dökme parçanın Raman tayfı, membran filtresi ve membran filtresindeki milletvekilleri. (B) Farklı alım süresine sahip potansiyel bir MP'nin Raman spektrumları (1 s, 10 s, 100 s, 400 s). (C) Test edilen temsili noktalar. Filtre membranının toplam çapı 17 mm çapında gerçek çalışma alanı ile 25 mm çapındadır. Dört beyaz kutu, Raman testi için tam temsili noktaları gösterir. 2 nokta orta alanda, diğer 2 nokta ise çalışma alanının kenarına yakındır. Toplamda, dört noktanın test edilen alanı 1,5 mm2 'dir. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 4: Standart PS milletvekillerinin ve milletvekillerinin tipik optik görüntüsü sırasıyla BFB'den yayınlar. (A) Standart PS milletvekillerinin optik görüntüsü. Kırmızı kutunun içindeki parçacığın tipik PS MP olduğu doğrulandı. (B) BFF'lerden MP sürümünün optik görüntüsü. Kırmızı kutunun içindeki parçacık tipik bir MP olarak doğrulandı. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 5: Plastik BFB ürünlerinden çıkan milletvekili miktarı. Çalışmada 8 popüler ürün seçildi. Hata çubuğu, ortalama değerin standart hatasını gösterir. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 6: Milletvekillerinin tipik 3D görüntüsü BFB'den serbest bırakılır. (A) Tipik milletvekillerinin AFM görüntüsü BFB'den yayınlanmıştır. (B) Milletvekillerinin kesit profilleri çıkarılmış. (C) Serbest bırakılan milletvekillerinin 3D topografik görüntüsü. Bu rakamın daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Milletvekillerinin deniz ve tatlı su alanındaki çalışmaları yaygın olarak rapor edilmiş ve ilgili standart protokol geliştirilmiş olmasına rağmen17, günlük kullanılan plastik ürünlerin incelenmesi önemli bir gelişmekte olan araştırma alanıdır. Ev plastik ürünlerinin yaşadığı farklı çevre koşulları, güvenilir sonuçlar elde etmek için ekstra bakım ve çabaya ihtiyaç duyulduğu anlamına gelir. Çalışma protokolü gerçek günlük kullanım senaryolarıyla tutarlı olmalıdır. Örneğin, sonication örnekleri temizlemek için laboratuvar testlerinde yaygın olarak kullanılır. Bununla birlikte, 1 dakikalık sonication'ın BFB'nin yüzeyine ciddi şekilde zarar verebileceği ve mp seviyelerinin daha yüksek bir büyüklük sırası serbest bırakmasına neden olduğu bulunmuştur. Sonikasyona bağlı benzer polimer kırılması daha öncebildirilmiştir 27Mp çalışmalarında sonication plastik numune hazırlama için uygun bir temizlik yöntemi olmadığını gösterir.
Ek olarak, potansiyel kontaminasyon kaynakları tespit edilmeli ve ortadan kaldırılmalıdır. Su ısıtıcıları, BFB testi için gerekli olan sıcak suyu hazırlamak için yaygın olarak kullanılır. Bununla birlikte, tek bir kaynama plastik bir su ısıtıcısında litre başına 30 milyona kadar parçacık üretebilir13. Mikrodalga fırınlar, yerel ısıtmayı ortadan kaldırmaya özen sarfedilirken sıcak su hazırlamak için temassız bir yöntemdir. Filtrasyon için, plastik olan yerine bir cam transfer pipeti önerilir (genellikle PP'den yapılır). Yepyeni PP ürünleri için, üretim süreci nedeniyle yüzeye yüksek miktarda milletvekilinin bağlı olduğu bildirilmiştir 15 bu nedenle test başlamadan önce tüm ürünlerin düzgün bir şekilde temizlenmesine özen belirtilmelidir. Özetle, araştırmacı, BFF'lerden ölçülen MP serbest bırakma seviyelerini olumsuz yönde etkileyebilecek herhangi bir prosedürden kaçınmak için uyanık olmalıdır.
Protokolün her tür MP sürümünü hesaba katamayacağı belirtilmelidir. 0,8 μm gözenek boyutuna sahip bir filtrenin kullanılması nedeniyle, 0,8 μm'den küçük nanopartiküller bu yöntemin kapsamı dışındadır. Buna ek olarak, bireysel ebeveynler protokolün dayandığı WHO yönergelerine uymayabilir, böylece gerçek hayatta milletvekillerinin hazırlanan formüldeki seviyesi burada bildirilenden önemli ölçüde farklı olabilir.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Yazarların açıklayacak bir şeyi yok. Materyalin bu yayında sunulması, Trinity College Dublin'in belirli şirketler veya belirli üreticilerin ürünleri hakkında herhangi bir görüş beyan ettiği anlamına gelmez ve Trinity College Dublin tarafından benzer nitelikteki diğer şirketlere tercih olarak onaylandıkları, önerildikleri, eleştirildikleri veya başka bir şekilde desteklendikleri anlamına gelmez. Hatalar ve ihmaller hariç. Bu yayında yer alan bilgilerin doğrulanması için tüm makul önlemler alınmıştır. Ancak, yayınlanan materyaller herhangi bir garanti olmaksızın, açık veya zımni olarak dağıtılmaktadır. Materyalin yorumlanması ve kullanılması sorumluluğu okuyucuyadır. Trinity College Dublin hiçbir durumda kullanımından kaynaklanan zararlardan sorumlu olmayacaktır.
Acknowledgments
Yazarlar, finansal destek için Enterprise Ireland (CF20180870 hibe numarası) ve Science Foundation Ireland'ı (hibe numaraları: 20/FIP/PL/8733, 12/RC/2278_P2 ve 16/IA/4462) takdir ediyor. Ayrıca Trinity College Dublin ve Çin Burs Konseyi Mühendislik Bursu Okulu'ndan (201506210089 ve 201608300005) finansal destek kabul ediyoruz. Buna ek olarak, Trinity Sivil, Yapısal ve Çevre Bölümü ve AMBER Araştırma Merkezi'nden Prof. Sarah Mc Cormack ve teknisyen ekiplerinin (David A. McAulay, Mary O'Shea, Patrick L.K. Veale, Robert Fitzpatrick ve Mark Gilligan vb.) profesyonel yardımlarını takdir ediyoruz.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| AFM cantilever | NANOSENSORS | PPP-NCSTAuD-10 | To obtain three-dimensional topography of PP MPs |
| Atomic force microscope | Nova | NT-MDT | To obtain three-dimensional topography of PP MPs |
| Detergent | Fairy Original | 1015054 | To clean the brand-new product |
| Gold-coated polycarbonate-PC membrane filter-0.8 um | APC, Germany | 0.8um25mmGold | To collect microplastics in water and benefit for Raman test |
| Gwyddion software | Gwyddion | Gwyddion2.54 | To determine MPs topography |
| ImageJ software | US National Institutes of Health | No, free for use | To determine MPs size |
| Microwave oven | De'longhi, Italy | 815/1195 | Hot water preparation |
| Optical microscope, x100 | Mitutoyo, Japan | 46-147 | To find and observe the small MPs |
| Raman spectroscopy | Renishaw | InVia confocal Raman system | To checmically determine the PP-MPs |
| Shaking bed-SSL2 | Stuart, UK | 51900-64 | To mimic the mixing process during sample preparaton |
| Standard polystyrene microplastic spheres | Polysciences, Europe | 64050-15 | To validate the robusty of current protocol |
| Tansfer pipette with glass tip | Macro, Brand | 26200 | To transfer water sample to glass filter |
| Ultrasonic cleaner | Witeg, Germany | DH.WUC.D06H | To clean the glassware |
| Vacuum pump | ILMVAC GmbH | 105697 | To filter the water sample |
References
- Law, K. L., Thompson, R. C.
- Thompson, R. C., et al. Lost at sea: where is all the plastic. Science. 304 (5672), 838 (2004).
- Coburn, C. Microplastics and gastrointestinal health: how big is the problem. The Lancet Gastroenterology & Hepatology. 4 (12), 907 (2019).
- The Lancet Planetary Health. Microplastics and human health-an urgent problem. The Lancet Planetary Health. 1 (7), 254 (2017).
- Foley, C. J., Feiner, Z. S., Malinich, T. D., Höök, T. O. A meta-analysis of the effects of exposure to microplastics on fish and aquatic invertebrates. Science of the Total Environment. 631, 550-559 (2018).
- Chae, Y., An, Y. -J. Effects of micro-and nanoplastics on aquatic ecosystems: Current research trends and perspectives. Marine Pollution Bulletin. 124 (2), 624-632 (2017).
- Lu, L., Wan, Z., Luo, T., Fu, Z., Jin, Y. Polystyrene microplastics induce gut microbiota dysbiosis and hepatic lipid metabolism disorder in mice. Science of the total environment. 631, 449-458 (2018).
- Yang, Y. -F., Chen, C. -Y., Lu, T. -H., Liao, C. -M. Toxicity-based toxicokinetic/toxicodynamic assessment for bioaccumulation of polystyrene microplastics in mice. Journal of Hazardous Materials. 366, 703-713 (2019).
- Mattsson, K., et al. Brain damage and behavioural disorders in fish induced by plastic nanoparticles delivered through the food chain. Scientific Reports. 7 (1), 11452 (2017).
- Ibrahim, Y. S., et al. Detection of microplastics in human colectomy specimens. JGH Open. , (2021).
- Ragusa, A., et al. Plasticenta: First evidence of microplastics in human placenta. Environment International. 146, 106274 (2021).
- Schwabl, P., et al. Detection of various microplastics in human stool: a prospective case Series. Annals of Internal Medicine. 171 (7), 453-457 (2019).
- Sturm, M. T., Kluczka, S., Wilde, A., Schuhen, K. Determination of particles produced during boiling in differenz plastic and glass kettles via comparative dynamic image analysis using FlowCam. Analytik News. , (2019).
- Ranjan, V. P., Joseph, A., Goel, S. Microplastics and other harmful substances released from disposable paper cups into hot water. Journal of Hazardous Materials. 404, 124118 (2020).
- Fadare, O. O., Wan, B., Guo, L. -H., Zhao, L. Microplastics from consumer plastic food containers: Are we consuming it. Chemosphere. 253, 126787 (2020).
- Hernandez, L. M., et al. Plastic teabags release billions of microparticles and nanoparticles into tea. Environmental Science & Technology. 53 (21), 12300-12310 (2019).
- Frias, J., et al. Standardised protocol for monitoring microplastics in sediments. Deliverable 4.2. , (2018).
- Li, D., et al. Microplastic release from the degradation of polypropylene feeding bottles during infant formula preparation. Nature Food. , (2020).
- Imhof, H. K., et al. Pigments and plastic in limnetic ecosystems: A qualitative and quantitative study on microparticles of different size classes. Water Research. 98, 64-74 (2016).
- Oßmann, B. E., et al. Small-sized microplastics and pigmented particles in bottled mineral water. Water Research. 141, 307-316 (2018).
- World Health Organization. How to prepare formula for bottle-feeding at home. World Health Organization. , (2007).
- Käppler, A., et al. Analysis of environmental microplastics by vibrational microspectroscopy: FTIR, Raman or both. Analytical and Bioanalytical Chemistry. 408 (29), 8377-8391 (2016).
- Zhao, S., Danley, M., Ward, J. E., Li, D., Mincer, T. J. An approach for extraction, characterization and quantitation of microplastic in natural marine snow using Raman microscopy. Analytical Methods. 9 (9), 1470-1478 (2017).
- World Health Organization.
- Sunta, U., Prosenc, F., Trebše, P., Bulc, T. G., Kralj, M. B. Adsorption of acetamiprid, chlorantraniliprole and flubendiamide on different type of microplastics present in alluvial soil. Chemosphere. 261, 127762 (2020).
- Gong, W., et al. Comparative analysis on the sorption kinetics and isotherms of fipronil on nondegradable and biodegradable microplastics. Environmental Pollution. 254, 112927 (2019).
- Wong, M., Moyse, A., Lee, F., Sue, H. -J. Study of surface damage of polypropylene under progressive loading. Journal of Materials Science. 39 (10), 3293-3308 (2004).
