{"id":92713,"date":"2023-07-21T02:57:00","date_gmt":"2023-07-21T00:57:00","guid":{"rendered":"https:\/\/www.sonnenseite.com\/?p=92713"},"modified":"2023-07-19T14:58:17","modified_gmt":"2023-07-19T12:58:17","slug":"nanoplastik-in-sekundenschnelle-nachweisbar","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.sonnenseite.com\/de\/wissenschaft\/nanoplastik-in-sekundenschnelle-nachweisbar\/","title":{"rendered":"Nanoplastik in Sekundenschnelle nachweisbar"},"content":{"rendered":"\n
Winzige Plastikpartikel sind ein Umweltproblem. Sie k\u00f6nnen sogar in lebende Zellen eindringen. An der TU Wien wurde nun eine Methode entwickelt, solche Partikel pr\u00e4zise und schnell zu detektieren.<\/p>\n\n\n\n
Dass Mikroplastik ein Problem ist, ist mittlerweile bekannt: Es handelt sich dabei um winzige, kaum sichtbare Plastikpartikel, die in die Umwelt gelangen und Schaden anrichten k\u00f6nnen, zum Beispiel, wenn sie von Tieren gefressen werden. Schwer abzusch\u00e4tzen ist bisher aber der Effekt von noch kleineren Partikeln, die mit herk\u00f6mmlichen Methoden kaum nachgewiesen werden k\u00f6nnen: Bei Plastikteilchen mit einem Durchmesser von weniger als einem Mikrometer spricht man von \u201eNanoplastik\u201c. Solche winzigen Partikel k\u00f6nnen sogar in lebende Zellen eindringen.<\/p>\n\n\n\n
An der TU Wien gelang es nun, eine Messmethode zu entwickeln, mit der sogar einzelne Nanoplastik-Partikel nachgewiesen werden k\u00f6nnen \u2013 und das um Gr\u00f6\u00dfenordnungen schneller als mit bisherigen Techniken. Diese Resultate wurde nun im Fachjournal Scientific Reports publiziert. Die neue Methode soll nun zur Grundlage neuer Messger\u00e4te f\u00fcr die Umweltanalytik werden.<\/p>\n\n\n\n
Molek\u00fcle an der Wellenl\u00e4nge erkennen<\/h4>\n\n\n\n
\u201eWir verwenden ein physikalisches Prinzip, das auch bisher schon oft in der chemischen Analytik verwendet wurde, n\u00e4mlich die Raman-Streuung\u201c, erkl\u00e4rt Sarah Skoff, Gruppenleiterin der Forschungsgruppe \u201eFestk\u00f6rperquantenoptik und Nanophotonik\u201c vom Atominstitut der TU Wien. Dabei werden Molek\u00fcle mit einem Laserstrahl beleuchtet und dadurch zum Vibrieren gebracht. Ein Teil der Energie des Laserlichts wird somit in Vibrationsenergie umgewandelt, der Rest der Energie wird wieder in Form von Licht abgestrahlt.<\/p>\n\n\n\n
Wenn man dieses Licht misst und seine Energie mit dem urspr\u00fcnglich eingestrahlten Laserlicht vergleicht, wei\u00df man, mit welcher Energie das Molek\u00fcl vibriert \u2013 und weil unterschiedliche Molek\u00fcle auf unterschiedliche Weise vibrieren, l\u00e4sst sich auf diese Weise herausfinden, um welches Molek\u00fcl es sich handelt.<\/p>\n\n\n\n
\u201eGew\u00f6hnliche Raman-Spektroskopie w\u00e4re aber f\u00fcr den Nachweis von kleinstem Nanoplastik nicht geeignet\u201c, sagt Sarah Skoff. \u201eDas w\u00e4re viel zu wenig empfindlich und w\u00fcrde viel zu lange dauern.\u201c Das Forschungsteam musste sich daher auf die Suche nach komplizierteren physikalischen Effekten machen, mit denen sich diese Technik deutlich verbessern l\u00e4sst.<\/p>\n\n\n\n
Der Trick mit dem Goldgitter<\/h4>\n\n\n\n
Man adaptierte daf\u00fcr ein Verfahren, das in \u00e4hnlicher Form schon zum Nachweis von Biomolek\u00fclen verwendet wurde. Das Laserlicht wird nicht direkt auf die Probe geschickt, sondern auf einem extrem feinen Gitter aus Gold platziert, welches mit einem Laser bestrahlt wird. Die einzelnen Golddr\u00e4hte sind nur 40 Nanometer dick und rund 60 Nanometer voneinander entfernt. \u201eDieses Metallgitter wirkt wie eine Antenne\u201c, sagt Sarah Skoff. \u201eDurch das Gitter wird das Laserlicht an bestimmten Stellen verst\u00e4rkt \u2013 dort kommt es daher zu einer viel intensiveren Wechselwirkung mit den gesuchten Molek\u00fclen. Au\u00dferdem kommt es zu einer Wechselwirkung zwischen dem Molek\u00fcl und den Elektronen im Metallgitter, die daf\u00fcr sorgt, dass das Lichtsignal der Molek\u00fcle zus\u00e4tzlich verst\u00e4rkt wird.\u201c<\/p>\n\n\n\n
Das Licht, das dann von den Molek\u00fclen ausgesandt wird, muss bei gew\u00f6hnlicher Raman-Spektroskopie normalerweise in all seine Wellenl\u00e4ngen zerlegt werden, um daraus ablesen zu k\u00f6nnen, um welches Molek\u00fcl es sich handelt. Das Team der TU Wien konnte aber zeigen, dass es auch einfacher geht: \u201eWir wissen, was die charakteristischen Wellenl\u00e4ngen der Nanoplastik-Partikeln sind und suchen daher ganz gezielt nach Signalen bei genau diesen Wellenl\u00e4ngen\u201c, erkl\u00e4rt Skoff. \u201eWir konnten zeigen, dass sich die Messgeschwindigkeit dadurch um mehrere Gr\u00f6\u00dfenordnungen verbessern l\u00e4sst: Bisher musste man zehn Sekunden messen, um einen einzigen Pixel des gesuchten Bildes zu erhalten \u2013 bei uns dauert es blo\u00df einige Millisekunden.\u201c Versuche mit Polystyrol (Styropor) zeigten, dass auch bei dieser sehr hohen Geschwindigkeit die Nanoplastik-Partikel zuverl\u00e4ssig nachgewiesen werden k\u00f6nnen \u2013 und zwar auch bei extrem niedriger Konzentration. Im Gegensatz zu anderen Methoden erlaubt diese Technik sogar den Nachweis einzelner Partikel.<\/p>\n\n\n\n
Die Basis f\u00fcr neue Messger\u00e4te<\/h4>\n\n\n\n
Das Forschungsteam will nun die Einsatzm\u00f6glichkeiten der neuen Technik noch genauer untersuchen \u2013 etwa die Frage, wie man damit Nanoplastik in umweltrelevanten oder biologischen Proben nachweisen kann, beispielsweise in Blut. \u201eDass das physikalische Grundprinzip funktioniert, konnten wir nun jedenfalls zeigen\u201c, sagt Sarah Skoff. \u201eDamit ist prinzipiell das Fundament f\u00fcr die Entwicklung neuer Messger\u00e4te gelegt, mit denen man in Zukunft auch au\u00dferhalb des Labors direkt in der Natur Proben untersuchen kann.\u201c<\/p>\n\n\n\n
Diese Forschungsarbeit wurde von der \u00d6sterreichischen Forschungsf\u00f6rderungsgesellschaft (FFG, PhoQus2D) und dem Fonds zur F\u00f6rderung der wissenschaftlichen Forschung (FWF, Quantoom) unterst\u00fctzt.<\/p>\n\n\n\n