실리콘 나노멤브레인 분석 파이프라인을 사용한 식수 내 미세 플라스틱의 멀티모달 분석

우리의 연구 목표는 여러 샘플 유형에 존재하는 미세 플라스틱에 대한 분석을 개선하고 관심 입자에서 생성된 데이터를 개선하는 것입니다. 현재의 미세 플라스틱 분석 방법은 외인성 오염이 도입되기 쉽습니다. 여기에 설명하는 방법은 이송 단계를 제거하고 이러한 오염 문제를 완화합니다.

우리는 연구자들이 효율성을 높이고 오염을 줄이면서 관심 입자에 대한 다중 모드 분석을 수행할 수 있도록 실리콘 나노멤브레인을 활용하는 프로토콜을 제공하고 있습니다. 미세 플라스틱 분석은 광학, 전자, 분광 이미징 기술을 결합하여 가장 완전한 그림을 얻을 수 있도록 활용된 방법만큼만 효과적입니다. 실리콘 나노멤브레인은 이러한 다중 분석을 가능하게 합니다.

[해설자] 시작하려면 면 100% 실험실 가운과 니트릴 장갑을 착용하십시오. 99% 이소프로필 알코올을 사용하여 니트릴 장갑을 뿌리고 손을 완전히 문지른 다음 약 18메가옴 0.22마이크로미터의 여과수로 헹굽니다. 천연 섬유의 섬세한 작업용 물티슈를 4등분한 다음 70% 이소프로필 알코올을 뿌립니다. 후드 표면을 후처에서 앞쪽으로 길게 닦습니다. 섬세한 작업 물티슈를 두 번마다 사용하지 않는 표면에 다시 접습니다. 이제 후드 표면을 가로질러 실리콘 매트를 굴려 남아 있는 입자를 빨아냅니다. 실리콘 롤러에 99% 이소프로필 알코올을 뿌리고 장갑을 낀 손으로 문지릅니다. 여과된 물로 롤러를 헹굽니다. 청소 과정을 세 번 반복한 후 롤러를 후드 내부에서 자연 건조시키십시오. 초순수와 이소프로필 알코올을 생성하려면 후드 아래에 18메그옴의 물로 1리터 비커를 채우십시오. 60mm 주사기를 프라이밍하고 주사기와 필터 어셈블리를 통해 최소 200밀리리터의 여과수를 밀어 넣어 0.22마이크로미터 차단 주사기 필터를 부착합니다. 그런 다음 유리 스크류 캡 용기를 여과수로 세 번 헹구고 주사기로 여과된 18메가옴 0.22마이크로미터 여과수로 용기를 채웁니다. 초순수 이소프로필 알코올을 생성하기 위해 물 대신 원하는 비율의 이소프로필 알코올을 사용하여 비커 충전 주사기 프라이밍 및 용기 헹굼 단계를 반복합니다. 개인 보호 장비와 니트릴 장갑을 착용하십시오. 실리콘 개스킷에 초순수 99% 이소프로필 알코올을 뿌리고 장갑을 낀 손가락으로 개스킷을 문지릅니다. 그런 다음 초순수로 개스킷을 헹굽니다. 먼저 프로세스 공백을 생성합니다. 프라이밍된 주사기를 활용하여 30밀리리터의 초순수와 30밀리리터의 공기를 60밀리리터 주사기에 흡수합니다. 주사기 필터를 조입니다. 주사기를 세게 흔들고 필터를 통해 액체와 공기를 분배합니다. 세 번 헹군 후 시각적 조립 그래픽에 따라 여과 장치를 조립합니다. 여과 장치에 대한 진공을 켜서 필터 디스크 스택을 통해 음의 흐름을 생성합니다. 공정 블랭크의 배경 오염을 측정하려면 헹군 주사기를 사용하여 상단 디스크 중앙의 나노멤브레인 위에 50밀리리터의 초순수를 천천히 분배합니다. 초순수가 걸러지도록 합니다. 샘플이 건조되면 진공을 끕니다. 깨끗한 핀셋을 사용하여 개스킷에서 필터 디스크를 조심스럽게 제거하고 유리 페트리 접시나 어두운 상자와 같은 깨끗한 라벨이 붙은 용기에 넣습니다. 광학 분석 및 입자 계수를 위해 현미경으로 필터 디스크를 이미지화합니다. 실험용 액체 샘플의 경우 추가로 세척된 개스킷과 주사기 필터 장치를 사용하여 주사기 헹굼 과정을 반복합니다. 다음으로, 원하는 양의 새 샘플을 흡수하고 상단 디스크 중앙에 있는 나노멤브레인 위에 샘플을 천천히 분배합니다. 샘플 여과가 완료되면 1밀리리터의 초순수로 멤브레인을 세 번 헹굽니다. 두 개의 유리 나사 캡 용기를 초순수로 세 번 헹굽니다. 깨끗한 유리 용기에 초순수 99% 이소프로필 알코올에 담긴 나일 레드 용액 밀리리터당 0.1mg을 준비합니다. 용기를 부드럽게 10번 뒤집어 용액을 혼합합니다. 나일강 적색 용액을 두 번째 유리 나사 캡 용기에 걸러냅니다. 염색할 필터 디스크를 진공 수집 플라스크의 지지 프릿에 놓고 밀리리터당 0.1밀리그램의 나일강 용액 20마이크로리터를 필터 디스크 중앙의 나노멤브레인에 피펫으로 넣습니다. 나노멤브레인에서 얼룩을 5분 동안 배양한 다음 얼룩을 진공 여과합니다. 1밀리리터의 초순수 99% 이소프로필 알코올로 필터 디스크를 세 번 헹굽니다. 과도한 나일 레드 얼룩을 제거합니다. 필터 디스크를 진공이 켜진 상태에서 지지 프릿 위에 2분 동안 놓아 잔류 액체를 걸러내고 건조시킵니다. 2분이 지나도 마르지 않으면 깨끗한 유리 페트리 접시를 사용하여 섭씨 70도 오븐에 2-5분 동안 옮깁니다. 입자 정량화를 위해 실리콘 개스킷을 사용하여 필터 디스크를 현미경 슬라이드에 고정하고 현미경 스테이지로 이동합니다. 최대 검출 횟수가 검출기 카메라 최대 범위의 약 90%가 되도록 명시야 조명을 사용하여 나노멤브레인을 이미지화합니다. 최대 픽셀 강도가 검출기 카메라 최대 범위의 약 25%가 되도록 형광 조명을 사용하여 나노멤브레인을 이미지화합니다. 마지막으로 획득한 이미지를 16비트 컴포지트 TIFF 파일로 저장합니다. 베어 질화규소 및 금으로 코팅된 질화규소 나노멤브레인은 특정 분석 유형에 적합했습니다. 베어 질화규소는 분광학뿐만 아니라 투과 기반 광학 기술에 적합했으며, 금으로 코팅된 실리콘 나노멤브레인은 반사 기반 기술에 적합했습니다. 단일 실리콘 나노멤브레인에서 생성된 이상적인 데이터 캐스케이드가 표시됩니다. 나일 레드로 염색된 의심되는 미세 플라스틱 입자는 테스트된 수돗물 샘플이 8-20미크론 하위 분획에 비해 20미크론보다 큰 입자 수가 훨씬 더 많았음을 나타냅니다. 830나노미터 레이저로 수집한 라만 스펙트럼은 광학 현미경으로 분석한 동일한 입자에 대해 높은 상관 계수를 가졌습니다. 스펙트럼은 입자가 폴리에틸렌으로 구성되어 있음을 밝혔습니다. 주사 전자 현미경은 실리콘 나노막에 포획된 입자의 상세한 형태학적 특징을 밝혔습니다. 에너지 분산형 X선 분광법 분석은 주요 입자 구성이 주로 탄소와 질소인 것으로 나타났습니다. 이것은 트리판 블루 염색 흡수와 함께 입자가 유기물일 가능성이 있음을 시사합니다. 최적이 아닌 샘플 전처리로 인해 데이터가 불분명했습니다. 부적절하게 헹궈진 나일강 적색 염색은 입자 식별을 어렵게 만들고 상관 계수가 낮은 최적이 아닌 라만 스펙트럼을 얻어 입자의 화학적 정체성을 안정적으로 확인할 수 없음을 시사합니다.