Analisi multimodale delle microplastiche nell'acqua potabile utilizzando una tubazione di analisi della nanomembrana di silicio

I nostri obiettivi di ricerca sono migliorare l'analisi delle microplastiche presenti in più tipi di campioni, nonché migliorare i dati generati da quelle particelle di interesse. Gli attuali metodi analitici delle microplastiche sono soggetti all'introduzione di contaminazioni estrinseche. I metodi che descriviamo qui eliminano le fasi di trasferimento e alleviano questo problema di contaminazione.

Stiamo fornendo un protocollo che utilizza una nanomembrana di silicio che consente ai ricercatori di condurre analisi multimodali delle loro particelle di interesse con maggiore efficienza e minore contaminazione. L'analisi delle microplastiche è efficace solo quanto i metodi utilizzati, che combinano tecniche di imaging ottico, elettronico e spettroscopico, consentono di ottenere il quadro più completo. Le nanomembrane di silicio consentono queste analisi multiple.

[Narratore] Per iniziare, indossa un camice da laboratorio in cotone al 100% e guanti in nitrile. Usando alcol isopropilico al 99%, spruzzare i guanti in nitrile, strofinare accuratamente le mani e risciacquare con circa 18 megaohm di acqua filtrata da 0,22 micrometri. Piegare una salvietta delicata in fibra naturale in quarti, quindi spruzzare con alcol isopropilico al 70%. Strofinare la superficie della cappa da dietro in avanti e con movimenti lunghi. Ripiegando l'attività delicata, strofinare su una superficie inutilizzata ogni due passate. Ora arrotola un tappetino in silicone sulla superficie del cofano per raccogliere eventuali particelle rimanenti. Spruzzare il rullo in silicone con alcol isopropilico al 99% e strofinare con una mano guantata. Sciacquare il rullo con acqua filtrata. Dopo aver ripetuto il processo di pulizia tre volte, lasciare asciugare il rullo all'aria all'interno della cappa. Per generare acqua ultrapura e alcol isopropilico, riempire un becher da un litro con l'acqua da 18 megaohm sotto il cofano. Adescare una siringa da 60 millimetri e collegare un filtro per siringa con taglio da 0,22 micrometri spingendo almeno 200 millilitri di acqua filtrata attraverso la siringa e il gruppo filtro. Quindi sciacquare tre volte un contenitore con tappo a vite di vetro con acqua filtrata e riempire il contenitore con acqua filtrata da 18 megaohm e 0,22 micrometri filtrata con siringa. Ripetere le fasi di riempimento del becher, di adescamento della siringa e di risciacquo del contenitore utilizzando la percentuale desiderata di concentrazione di alcol isopropilico invece di acqua per generare alcol isopropilico ultrapuro. Indossare dispositivi di protezione individuale e guanti in nitrile. Spruzzare una guarnizione in silicone con alcol isopropilico ultrapuro al 99% e strofinare la guarnizione con le dita guantate. Quindi sciacquare la guarnizione con acqua ultrapura. Innanzitutto, genera il processo vuoto. Utilizzando la siringa innescata, aspirare 30 millilitri di acqua ultrapura e 30 millilitri di aria nella siringa da 60 millilitri. Avvitare un filtro per siringa. Agitare energicamente la siringa ed erogare il liquido e l'aria attraverso il filtro. Dopo aver risciacquato tre volte, assemblare l'apparato di filtrazione secondo la grafica visiva di montaggio. Accendere l'aspirapolvere sull'apparato di filtrazione per creare un flusso negativo attraverso la pila di dischi filtranti. Per misurare la contaminazione di fondo del bianco di processo, erogare lentamente 50 millilitri di acqua ultrapura sulla nanomembrana al centro del disco superiore utilizzando la siringa risciacquata. Lasciare filtrare l'acqua ultrapura. Una volta che il campione è asciutto, spegnere il vuoto. Utilizzando una pinzetta pulita, rimuovere con cura i dischi filtranti dalle guarnizioni e metterli in un contenitore pulito con etichetta, come una capsula di Petri di vetro o una scatola oscurata. Visualizzare i dischi filtranti al microscopio per l'analisi ottica e il conteggio delle particelle. Per i campioni liquidi sperimentali, ripetere il processo di risciacquo della siringa con un'ulteriore guarnizione pulita e un'unità filtro della siringa. Quindi, prelevare la quantità desiderata del nuovo campione e dispensare lentamente il campione sulla nanomembrana al centro del disco superiore. Una volta completata la filtrazione del campione, sciacquare la membrana tre volte con un millilitro di acqua ultrapura. Sciacquare tre volte due contenitori di vetro con tappo a vite con acqua ultrapura. Preparare una soluzione di 0,1 milligrammi per millilitro di rosso del Nilo in alcol isopropilico ultrapuro al 99% in un contenitore di vetro pulito. Capovolgere delicatamente il contenitore 10 volte per mescolare la soluzione. Filtrare la soluzione di rosso del Nilo nel secondo contenitore di vetro con tappo a vite. Posizionare il disco filtrante da colorare sulla fritta di supporto del pallone di raccolta sottovuoto e pipettare 20 microlitri della soluzione di rosso del Nilo da 0,1 milligrammi per millilitro sulla nanomembrana al centro del disco filtrante. Incubare la macchia sulla nanomembrana per cinque minuti e poi filtrare sottovuoto la macchia. Sciacquare il disco filtrante tre volte con un millilitro di alcol isopropilico ultrapuro al 99%. Per rimuovere l'eccesso di macchia rossa del Nilo. Lasciare riposare il disco filtrante sulla fritta di supporto con l'aspirapolvere acceso per due minuti per filtrare e asciugare il liquido residuo. Se dopo due minuti non si asciuga ancora, trasferiscilo in un forno a 70 gradi Celsius per due o cinque minuti utilizzando una piastra di Petri di vetro pulita. Per la quantificazione delle particelle, immobilizzare il disco filtrante su un vetrino da microscopio utilizzando una guarnizione in silicone e spostarlo sul tavolino del microscopio. Visualizzare la nanomembrana utilizzando l'illuminazione a campo chiaro in modo che i conteggi massimi rilevati siano circa il 90% della portata massima della telecamera del rivelatore. Fotografare la nanomembrana utilizzando l'illuminazione fluorescente in modo che l'intensità massima dei pixel sia circa il 25% della portata massima della telecamera del rivelatore. Infine, salva le immagini acquisite come file TIFF composito a 16 bit. Le nanomembrane nude di nitruro di silicio e nitruro di silicio rivestite d'oro erano adatte per tipi di analisi specifici. Il nitruro di silicio nudo era adatto per le tecniche ottiche basate sulla trasmissione e la spettroscopia, mentre le nanomembrane di silicio rivestite d'oro erano adatte per le tecniche basate sulla riflessione. Viene mostrata una cascata ideale di dati che è stata generata da una singola nanomembrana di silicio. Le particelle di microplastica sospette colorate con rosso del Nilo indicavano che i campioni di acqua del rubinetto testati avevano un numero significativamente più elevato di particelle superiori a 20 micron rispetto alla sottofrazione da 8 a 20 micron. Gli spettri Raman raccolti con un laser a 830 nanometri avevano un alto coefficiente di correlazione sulla stessa particella analizzata con microscopia ottica. Spectra ha rivelato che la particella era composta da polietilene. La microscopia elettronica a scansione ha rivelato caratteristiche morfologiche dettagliate delle particelle catturate sulla nanomembrana di silicio. L'analisi della spettroscopia a raggi X a dispersione di energia ha mostrato che la composizione principale delle particelle era principalmente carbonio e azoto. Questo, insieme a una colorazione blu tripano, suggerisce che la particella è probabilmente di origine organica. Una preparazione non ottimale del campione ha prodotto dati poco chiari. La macchia rossa del Nilo risciacquata in modo improprio rende difficile l'identificazione delle particelle e si sono ottenuti spettri Raman non ottimali con un basso coefficiente di correlazione, suggerendo che l'identità chimica della particella non può essere confermata in modo affidabile.