Probenahme, Identifizierung und Charakterisierung von Mikroplastik, das aus der Babyflasche aus Polypropylen während des täglichen Gebrauchs frei wird
24. Juli 2021
Diese Studie beschreibt ein zuverlässiges und kostengünstiges Protokoll für die Sammlung und Erkennung von Mikroplastik aus dem täglichen Gebrauch von Kunststoffprodukten.
Mikroplastik wird aufgrund des potenziellen Risikos für die menschliche Gesundheit zu einem globalen Problem. Diese Studie konzentrierte sich auf weit verbreitete Babyflaschen auf Polypropylenbasis, um ein kostengünstiges Protokoll zu entwickeln, das für eine MP-Studie vieler Kunststoffprodukte geeignet ist. Dieses Protokoll enthält die Details der Probenvorbereitung, Identifizierung und Charakterisierung.
Es kann zukünftigen Studien von Mikroplastik, das aus Kunststoffprodukten freigesetzt wird, erheblich zugute kommen. Mikroplastik, das bei der Zubereitung von Formeln freigesetzt wird. Die Babyflasche in 95 Grad Celsius entionisiertem Wasser einweichen, um die Flasche zu sterilisieren.
Um zu vermeiden, dass die Flasche schwimmt, drücken Sie sie leicht mit einer Edelstahlpinzette, um sicherzustellen, dass der gesamte Flaschenkörper in das Wasser eingetaucht ist. Nehmen Sie die Flasche nach fünf Minuten heraus und bewegen Sie sie auf eine saubere Glasscheibe, um auf die Lufttrocknung zu warten. Nach der Lufttrocknung 180 Milliliter entionisiertes Wasser von 70 Grad Celsius in die Flasche gießen.
Dann decken Sie die Flasche sofort mit einer Glas-Petrischale ab und legen Sie sie auf ein Schüttelbett. Um den Formelmischprozess zu stimulieren, schütteln Sie die Flasche mit einer Geschwindigkeit von 180 U / min für 60 Sekunden. Nach dem Schütteln die Flasche auf eine saubere Glasplatte bringen und abkühlen lassen.
Probenvorbereitung zur Identifizierung und Quantifizierung von Mikroplastik. Membranfilter sind entscheidend für die Erfassung, Visualisierung und Detektion von Mikroplastik. Wir haben den goldbeschichteten Polycarbonat-Membranfilter verwendet, um Mikroplastik aufzufangen.
Legen Sie ein Stück Membranfilter in die Mitte eines Glasbodens. Dann montieren Sie den Glastrichter und die Edelstahlklemme, um den Membranfilter zu fixieren und den Glasfilter mit einer Vakuumpumpe zu verbinden, nachdem Sie die gekühlte Wasserprobe in der Babyflasche vorsichtig geschüttelt haben. Dann wird eine bestimmte Menge Wasserprobe mit einer Glaspipette in den Glastrichter übertragen.
Schalten Sie die Vakuumpumpe ein, damit die Wasserprobe langsam durch den Membranfilter filtern kann. Waschen Sie nach dem Filtern das Innere des Glastrichters mit entionisiertem Wasser, um sicherzustellen, dass keine Partikel am Trichter haften. Trennen Sie die Vakuumpumpe und demontieren Sie den Glasfilter.
Nehmen Sie dann vorsichtig den Membranfilter mit einer Edelstahlpinzette heraus und bewegen Sie ihn in ein sauberes Deckglas. Bewahren Sie die Probe sofort in einer sauberen Glas-Petrischale auf. Identifizierung und Quantifizierung von Mikroplastik.
Nehmen Sie die Probe vorsichtig aus der Glas-Petrischale und legen Sie die Filterprobe in die Mitte der Raman-Probenstufe. Wählen Sie die repräsentativen Stellen im Membranfilter aus. Beobachten und fotografieren Sie die Partikel auf der Oberfläche des Membranfilters mit einem optischen Mikroskop.
Richten Sie das Raman-System ein und testen Sie diese Partikel nacheinander mit einem 532-Nanometer-Anregungslaser mit einer Intensität von 10%. Vergleichen Sie das erhaltene Raman-Spektrum mit referenzierten Standardspektren. Die AFM- und Raman-Spektroskopie sind in einem System zusammengefasst.
Schalten Sie daher das System in den AFM-Modus und testen Sie die Topographie interessanter Mikroplastikpartikel. Mikroplastik Testergebnisse. Um dieses Protokoll zu validieren, wurden die Standard-Polystyrol-Mikroplastikkugeln zu DI-Wasser hinzugefügt und mit dem entwickelten Protokoll getestet.
Das PS-Mikroplastik wurde erfolgreich gesammelt und nachgewiesen. Das Partikel in der roten Box wurde als typisches Polystyrol-Mikroplastik bestätigt. Nach dem Protokoll betrug die Rückgewinnungsrate von Mikroplastik 92 bis 101%, daher ist das entwickelte Protokoll für den Baby-Feeding-Flaschentest zuverlässig.
Das Protokoll wurde verwendet, um Mikroplastik zu testen, das aus acht beliebten Baby-Fütterungsflaschenprodukten freigesetzt wurde, und stellte fest, dass die freigesetzten Mikroplastikwerte während der Zubereitung von Formeln zwischen 1,3 Millionen und 16,2 Millionen Partikeln pro Liter lagen. Das topographische 3D-Bild zeigte weiter, dass die Oberflächenbeschaffenheit des freigesetzten Mikroplastiks reich an nanogroßen Unebenheiten und Tälern ist, die ihre Absorptionsfähigkeit erheblich erhöhen können. Schlussfolgerung. Die Studie zeigte, dass Kunststoffprodukte, die täglich verwendet werden, sehr wichtige Quellen für die Exposition gegenüber menschlichem Mikroplastik sind.
Das hier beschriebene Protokoll bietet eine zuverlässige und kostengünstige Methode zur Vorbereitung und zum Nachweis von Mikroplastikproben, die zukünftigen Studien zur Freisetzung von Mikroplastik aus Kunststoffprodukten erheblich zugute kommen kann.
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Übersicht
Diese Studie stellt ein detailliertes, kostengünstiges Protokoll zur Quantifizierung von Mikroplastikpartikeln (MPs), die aus auf Polypropylen basierenden Babyflaschen unter realistischen Alltagsbedingungen freigesetzt werden, vor. Das Protokoll legt den Schwerpunkt auf die Vermeidung von Kontaminationen, die genaue Simulation realer Szenarien sowie die zuverlässige Identifizierung und Charakterisierung der MPs mithilfe fortschrittlicher analytischer Methoden. Die Methode wurde mit standardisierten Mikroplastikproben validiert und auf kommerzielle Produkte angewandt, wobei sich eine erhebliche Freisetzung von Mikroplastikpartikeln während der Zubereitung von Säuglingsnahrung zeigte.
Wichtige Studienkomponenten
Bereich der Wissenschaft
- Umweltwissenschaften
- analytische Chemie
- Materialwissenschaften
Hintergrund
- Mikroplastik ist aufgrund möglicher Gesundheitsrisiken eine zunehmende globale Sorge.
- Plastikprodukte, insbesondere solche, die für Lebensmittel und Getränke verwendet werden, können während des täglichen Gebrauchs erhebliche Mengen an Mikroplastik freisetzen.
- Bestehende Protokolle zur Messung von Mikroplastik sind auf Umweltproben, nicht auf Haushaltsprodukte zugeschnitten.
- Es besteht Bedarf an standardisierten, realistischen Protokollen zur Bewertung der Mikroplastik-Exposition durch Verbraucherplastik.
Zweck der Studie
- Entwicklung eines zuverlässigen und kostengünstigen Protokolls zur Quantifizierung von aus Babyflaschen freigesetzten Mikroplastikpartikeln (MPs).
- Simulation realer Nutzungsszenarien, einschließlich der Exposition gegenüber hohen Temperaturen und dem Mischen von Säuglingsnahrung.
- Vermeidung von Kontaminationen während der Probenahme und Detektion.
- Möglichmachung einer genauen Identifizierung und Charakterisierung der freigesetzten MPs.
Verwendete Methoden
- Sterilisation der Flaschen in 95 °C heißem entionisiertem Wasser, gefolgt von Lufttrocknung.
- Simulierte Zubereitung der Nahrung mit 70 °C heißem entionisiertem Wasser und mechanischem Schütteln.
- Filtration der Wasserproben durch goldbeschichtete Polycarbonat-Membranfilter unter Verwendung einer Vakuumpumpe.
- Optische Mikroskopie und Raman-Spektroskopie zur Identifizierung von Mikroplastik und chemischen Analysen.
- Atomare Kraftmikroskopie (AFM) zur dreidimensionalen Topographieabbildung von Mikroplastikpartikeln.
- Validierung mittels standardisierter Polystyrol-Mikroplastik-Kügelchen.
Hauptergebnisse
- Das Protokoll erreichte eine Wiedergewinnungsrate von 92–101 % für Standard-2-μm-Polystyrol-MPs.
- Die ermittelten MP-Größen stimmten eng mit dem erwarteten Standard überein (rund 102,2 %).
- Die Untersuchung von acht handelsüblichen Babyflaschen ergab Freisetzungslevel von MPs zwischen 1,3 Millionen und 16,2 Millionen Teilchen pro Liter während der Zubereitung der Säuglingsnahrung.
- 3D-Aufnahmen zeigten, dass die freigesetzten MPs nanostrukturierte Oberflächenmerkmale aufweisen, wodurch ihre Aufnahmefähigkeit möglicherweise erhöht wird.
Schlussfolgerungen
- Das entwickelte Protokoll ist zuverlässig, reproduzierbar und kostengünstig für Studien zur Freisetzung von Mikroplastik aus Kunststoffprodukten.
- Alltagsgegenstände aus Kunststoff, wie zum Beispiel Babyflaschen, sind bedeutende Quellen der menschlichen Exposition gegenüber Mikroplastik.
- Diese Methode kann zukünftige Forschungsarbeiten zu Mikroplastikkontamination und Expositionsbeurteilung erheblich unterstützen.
Häufig gestellte Fragen
Aussagekräftige Relevanz für die Industrie
Die quantitative Bewertung von Mikroplastik (MPs), das aus Verbraucherprodukten aus Polypropylen freigesetzt wird, ist entscheidend für die Identifizierung von Expositionsquellen und die Risikobewertung in biopharmazeutischen und umweltmedizinischen Untersuchungen. Dieses Protokoll ermöglicht eine standardisierte, kontaminationskontrollierte Probenahme sowie eine robuste analytische Charakterisierung und unterstützt so die Vorhersagegenauigkeit bei der Expositionsmodellierung und der Bewertung der Materialsicherheit. Eine zuverlässige Quantifizierung von Mikroplastik bildet die Grundlage für Entscheidungen im Materialinnovationsprozess und für die Einhaltung regulatorischer Anforderungen bei der Produktentwicklung.
Strategische Anwendungen in der Biopharma-Forschung und -Entwicklung
Frühe Entdeckung und Zielvalidierung
- Ermöglicht die präzise Quantifizierung von MPs als Expositionsagenten zur Untersuchung toxikologischer Wirkwege.
- Unterstützt die mechanistische Risikominderung, indem validierte Daten zur Partikelabgabe unter realen Bedingungen bereitgestellt werden.
- Erleichtert die funktionelle Validierung der Materialsicherheit für Anwendungen im Bereich der Verbrauchergesundheit.
Screening und Assay-Entwicklung
- Gewährleistet reproduzierbare Probenvorbereitung und Verhinderung von Kontaminationen für nachgeschaltete analytische Workflows.
- Standardisiert die Erfassung und Identifizierung von Mikroplastik mithilfe von Membranfiltration und Raman-Spektroskopie.
- Ermöglicht quantitative Auswertungen für den vergleichenden Screening von Polymerformulierungen.
Translationale und präklinische Forschung
- Ermöglicht bei Relevanz die Abstimmung der Quantifizierung der MP-Exposition mit translationsbezogenen Biomarker-Studien in präklinischen Modellen.
- Gewährleistet Kontinuität von der Materialcharakterisierung bis zur Expositionsbeurteilung in Risikoevaluations-Pipelines.
- Unterstützt die risikoadjustierte Weiterentwicklung sichererer Materialalternativen.
Pipeline- und Workflow-Integration
Dieses Protokoll integriert sich in die Entdeckungs- bis präklinische Kontinuum zur Bewertung der Materialverträglichkeit und Exposition und unterstützt sowohl die Hypothesenprüfung in frühen Stadien als auch die nachgeschaltete analytische Validierung.
- Entdeckungsbioanalytik: Ermöglicht die hypothesengeleitete Untersuchung der Freisetzung und Exposition von Mikroplastik unter simulierten Anwendungsbedingungen.
- Screening: Bietet standardisierte, reproduzierbare Filtration und Detektion für vergleichende Analysen mit hoher Zuverlässigkeit.
- Analytik: Liefert quantitative Partikelzahlen und Größenverteilungen unter Verwendung validierter Rückgewinnungsraten und fortschrittlicher Bildgebung.
- Translationale Forschung: Unterstützt die Modellierung der Exposition und Risikobewertung im Kontext von Studien zur menschlichen Gesundheit.
- Unternehmensweite Wiederverwendung: Das Protokoll ist an verschiedene Kunststoffprodukte anpassbar und ermöglicht eine breite Anwendung über verschiedene Forschungs- und Entwicklungsportfolios hinweg.
Operative und unternehmerische Auswirkungen
- Wissenschaftlicher Wert: Erhöht die Vorhersagesicherheit bei der Expositionserfassung und Bewertung der Materialsicherheit.
- Operationaler Wert: Standardisiert Arbeitsabläufe für Reproduzierbarkeit und Vergleichbarkeit zwischen Studien.
- Strategischer Wert: Unterstützt Go/No-Go-Entscheidungen für Materialauswahl und Produktdesign basierend auf Expositionsrisiken.
- Portfolio-Wirkung: Ermöglicht eine risikoadjustierte Priorisierung sicherer Materialien und fördert die regulatorische Vorbereitung.
Durchführungsüberlegungen
- Erfordert Fachkenntnisse in analytischer Chemie und Methoden zum Nachweis von Mikroplastik.
- Benötigt Zugang zu Membranfiltration, Raman-Spektroskopie und AFM-Geräten.
- Setzt strenge Kontaminationskontrolle und standardisierte Protokolle über Teamgrenzen hinweg voraus.
- Anpassbar an verschiedene Arten von Kunststoffprodukten mit anwendungsspezifischen Modifikationen.
- Einschränkungen bestehen in der Abhängigkeit von analytischer Infrastruktur und möglicher Variabilität bei der Simulation realer Anwendungsbedingungen.
Biopharma-FAQs
Chapters in this video
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Introduction
0:32
Microplastics Release During Formula Preparation
1:38
Sample Prepared for Microplastics Identification and Quantification
3:09
Microplastics Identification, Quantification and Characterization using Raman Spectroscopy and AFM
4:07
Microplastics Test Results
5:21
Conclusion
