Measurement of Microplastics in Mouse Lung Tissue by 3D Measuring Laser Microscope and Infrared and Raman Microscope

Význam tématu

Vliv mikroplastů na životní prostředí a zdraví se v posledních letech stává stále naléhavějším problémem. Vdechování, polykání a akumulace mikročástic v organismech může vyvolat fyzikální i toxické efekty. Identifikace a kvantifikace mikročástic v biologických tkáních je klíčová pro porozumění možným zdravotním rizikům a pro vývoj protokolů pro monitoring životního prostředí.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem studie bylo demonstrovat kombinované použití laserového 3D skenovacího mikroskopu OLS5100 a infralaserového a Ramanova mikroskopu AIRsight pro rychlé vyhledání a následnou kvalitativní identifikaci mikročástic (polystyrenových kuliček o průměru 3 μm) v plicním tkáňovém vzorku pokusného myše po respirační aplikaci simulovaných mikročástic.

Použitá metodika a instrumentace

Pro přípravu vzorků byly plicní řezy zmrazeny, rozmrazeny za pokojové teploty a přirozeně vysušeny. Metodika zahrnovala:

• Screening OLS5100 3D měřicího laserového mikroskopu: laser 405 nm, vysoké rozlišení a 3D zobrazení odraženého světla pro rychlé lokalizování sférických částic ve velkém poli záběru.
• Detailní kvalifikace AIRsight infralaserového a Ramanova mikroskopu (IRXross/AIRsight): širokoúhlá kamera pro orientační snímání až 10 mm × 13 mm, digitální zoom a výměna objektivů pro měření Ramanových spekter (excitační vlna 785 nm, objektiv 100×, akumulace 5×, expozice 5 s, detektor CCD).

Hlavní výsledky a diskuse

Pomocí OLS5100 byly ve dvou plicních vzorcích A a B nalezeny kulovité objekty o velikosti přibližně 3 μm. Barevné a výškové snímky umožnily rozlišit částice od okolní tkáně díky odlišné odrazivosti a výškovým profilům.
Ramanovou spektroskopií na AIRsight byla částice ve vzorku B jednoznačně identifikována jako polystyren vzhledem ke shodě s referenčním spektrem. Ve vzorku A nebyly detekovány Ramanovy signály, což potvrdilo, že zde nalezené objekty nebyly simulované mikročástice. Kombinace obou přístupů tedy umožnila spolehlivé rozlišení cílených částic.

Přínosy a praktické využití metody

• Rychlé vyhledání mikročástic v širokém poli záběru zkracuje celkový čas analýzy.
• Vysoké rozlišení a 3D informace z OLS5100 zajišťují přesnou lokalizaci částic.
• Ramanova spektroskopie na AIRsight poskytuje jednoznačnou chemickou identifikaci drobných částic.
• Metoda je aplikovatelná na různé biologické vzorky a typy mikročástic.

Budoucí trendy a možnosti využití

Vývoj směřuje k automatizovanému vyhledávání částic a k integraci strojového učení pro rychlejší třídění mikročástic. Rozšíření spektrální databáze umožní identifikaci širšího spektra plastových materiálů a případných aditiv. Zvýšený zájem je o aplikaci v epidemiologických studiích a v monitoringu životního prostředí v reálném čase.

Závěr

Kombinace laserového 3D mikroskopu OLS5100 a infralaserového a Ramanova mikroskopu AIRsight umožnila efektivní screening a spolehlivou identifikaci polystyrenových mikročástic v plicním tkáňovém vzorku myši. Navržený postup nabízí univerzální platformu pro analýzu mikročástic v biologických vzorcích s vysokou citlivostí a prostorovým rozlišením.

Reference

• Lina Fu, Jing Li, Guoyu Wang “Adsorption behavior of organic pollutants on microplastics,” Ecotoxicology and Environmental Safety, Volume 217, 112207, 1 July 2021.