Agilent 8700 LDIR Chemical Imaging System (Recent Publications)

Význam tématu

V posledních letech se znečištění mikroplasty stalo celosvětovým problémem v ekosystémech i lidském zdraví. Vysoce výkonné a spolehlivé analytické metody jsou nezbytné pro kvantifikaci, identifikaci polymerů a sledování prostorového i časového rozložení částic v nejrůznějších matricích.

Cíle a přehled studie

Publikace shrnuté v tomto dokumentu se věnují vývoji, optimalizaci a validaci laserové přímé infračervené (LDIR) mikroskopie a komplementárních metod (FTIR, Raman, optická mikroskopie) pro detekci mikroplastů v mořských, sladkovodních, půdních, odpadních i biologických vzorcích. Klíčové studie se zaměřily na:

• Analýzu mikroplastů v řekách, zálivech a pobřežních oblastech.
• Výzkum půdních mikroplastů v zemědělských a lesních ekosystémech.
• Detekci v odpadních vodách, nápojích a potravinách.
• Vyhodnocení expozice a možných dopadů na lidské a živočišné organismy.

Použitá metodika a instrumentace

Hlavním nástrojem je systém Agilent 8700 LDIR Chemical Imaging, který umožňuje automatizovanou analýzu až 1 000 částic/fibril do velikosti 300 µm za 1–2 h s identifikací polymerů (>97 % správnost). Doplňující metody zahrnují:

• FTIR mikroskopie (transmise, ATR) pro validaci a přesnou spektrální analýzu.
• Ramanova spektroskopie pro charakterizaci specifických vláken.
• Optická a stereomikroskopie pro počáteční třídění a vizuální posouzení morfologie.
• Laser microdissection pressure catapulting (LMPC) pro manipulaci s jednotlivými částicemi.

Hlavní výsledky a diskuse

Analýzy potvrdily vysokou vnímavost LDIR k rozlišení běžných polymerů (PP, PE, PS, PVC, PET, PA) ve velikostním rozmezí 10–500 µm. Studie demonstrovaly:

• Význam sezónních a environmentálních faktorů pro koncentrace mikroplastů v řekách, mořích a estuáriích.
• Vliv zemědělských praktik (film mulching, kompostování) na akumulaci mikroplastů v půdách a jejich interakci s mikrobiální komunitou.
• Přítomnost mikroplastů v biologických vzorcích (sputum, placenta, rybí GIT, mléko) a souvislosti s expozicí.
• Komparativní výhody LDIR oproti optické mikroskopii v detekčním limitu (10–20 µm vs. 50 µm) a v identifikaci polymerního složení.

Přínosy a praktické využití metody

LDIR imaging system přináší následující výhody:

• Automatizace a vysoká propustnost dat.
• Přesná polymerní identifikace s minimem falešných pozitiv.
• Možnost standardizace postupů pro monitorování kvality vody, půdy, potravin a biologických vzorků.
• Rychlá zpětná vazba v laboratoři pro QA/QC v průmyslové a výzkumné praxi.

Budoucí trendy a možnosti využití

Další směřování výzkumu zahrnuje:

• Integraci s umělou inteligencí a strojovým učením pro zlepšení automatické klasifikace spekter.
• Vývoj real-time monitorovacích stanic pro kontinuální sledování mikroplastů v životním prostředí.
• Rozšíření metod na nanočástečky (<10 µm) a aerosoly.
• Standardizaci mezinárodních protokolů a ověřování mezi laboratořemi.

Závěr

Technologie LDIR představuje robustní nástroj pro analýzu mikroplastů díky vysoké rychlosti, citlivosti a přesnosti identifikace polymerů. Její aplikace napříč různými matricemi významně přispívá k lepšímu pochopení distribuce, zdrojů a ekologických i zdravotních dopadů mikroplastů.

Reference

1. Ourgaud M., Phuong N.N., Papillon L. et al. Identification and Quantification of Microplastics in the Marine Environment Using the Laser Direct Infrared Technique. Environmental Science & Technology, 2022.
2. Hildebrandt L., El Gareb F., Zimmermann T. et al. Spatial distribution of microplastics in the tropical Indian Ocean based on LDIR imaging. Environmental Pollution, 2022.
3. Whiting Q.T., O’Connor K.F., Potter P.M., Al-Abed S.R. A high-throughput, automated technique for microplastics detection by LDIR. Analytical and Bioanalytical Chemistry, 2022.
4. Jia W., Karapetrova A., Zhang M. et al. Automated identification and quantification of microplastics in agricultural soils combining LDIR and FTIR. Science of The Total Environment, 2022.
5. Bäuerlein P.S., Pieke E.N., Oesterholt F.I.H.M. et al. Microplastic discharge from a wastewater treatment plant: comparison of LDIR and optical microscopy. Water Science and Technology, 2022.
6. Tian X., Beén F., Sun Y. et al. Identification of Polymers with a Small Data Set of Mid-infrared Spectra: Comparison between Machine Learning and Deep Learning Models. Environmental Science & Technology Letters, 2023.