Пластмасса часто попадает в океан, затрагивая не только морскую жизнь и окружающую среду, но также угрожая безопасности пищевых продуктов и здоровью человека. Многие из этих пластиков распадаются на микроскопические размеры, что затрудняет их количественное определение и измерение ученым. Исследователи называют эти невероятно маленькие фрагменты нанопластиками и микропластиками, потому что они не видны невооруженным глазом.

Пластмассы состоят из синтетических материалов, известных как полимеры, которые обычно производятся из нефти и других ископаемых видов топлива. Ежегодно производится более 300 миллионов тонн пластика, из которых 8 миллионов тонн попадают в океан. Наиболее распространенными видами пластмасс, встречающихся в морской среде, являются полиэтилен и полипропилен. Полиэтилен низкой плотности обычно используется в пластиковых пакетах для продуктов или в кольцах из шести упаковок для банок с газировкой. Полипропилен обычно используется в многоразовых пищевых контейнерах или крышках для бутылок.

«Солнечный свет и другие химические и механические процессы заставляют эти пластиковые объекты становиться все меньше и меньше. Со временем они меняют свою форму и, возможно, даже их химический состав» — исследователь NIST Винс Хакли.

Хотя официального определения этих более мелких нанопластиков нет, исследователи обычно описывают их как искусственные продукты, которые окружающая среда разбивает на микроскопические части. Обычно они размером в одну миллионную метра (один микрометр или микрон) или меньше. Эти крошечные пластмассовые изделия представляют собой множество потенциальных опасностей для окружающей среды и пищевой цепи.

«По мере того, как пластиковые материалы разлагаются и становятся меньше, они потребляются рыбами или другими морскими организмами, такими как моллюски. По этому пути они попадают в пищевую систему, а затем и в нас. Это большая проблема» — исследователь NIST Винс Хакли.

За помощью в измерении нанопластиков исследователи обратились к группе морских видов, известных как оболочники, которые обрабатывают большие объемы воды через свое тело, чтобы получить пищу и кислород, а также, но непреднамеренно, нанопластики. Что делает оболочников настолько полезными для этого проекта, так это то, что они могут проглатывать нанопластики, не влияя на их форму или размер.

Для своего исследования исследователи выбрали вид оболочников, известный как C. robusta, потому что они обладают хорошей эффективностью удержания микро- и наночастиц. Оболочники подвергались воздействию различных концентраций полистирола, универсального пластика, в виде наноразмерных частиц. Затем оболочников собирали, а затем подвергали химическому перевариванию, в результате которого нанопластики отделялись от организмов. Однако на этом этапе некоторые остаточные органические соединения, переваренные оболочкой, все еще смешивались с нанопластиками, что, возможно, мешало очистке и анализу пластмасс.

Поэтому исследователи использовали дополнительную технику изоляции, называемую фракционированием потока с асимметричным потоком (AF4), чтобы отделить нанопластик от нежелательного материала. Отделенные или фракционированные нанопластики затем можно было собрать для дальнейшего анализа.

«Это одна из самых больших проблем в этой области: возможность найти эти нанопластики, изолировать и отделить их от окружающей среды, в которой они существуют»  — исследователь Европейской комиссии Андреа Вальсезиа.

Затем образцы нанопластов помещали на специально сконструированный чип, сконструированный так, чтобы нанопластики образовывали кластеры, что облегчало их обнаружение и подсчет в образце. Наконец, исследователи использовали рамановскую спектроскопию, неинвазивную лазерную технику, чтобы охарактеризовать и идентифицировать химическую структуру нанопластов.

Такой подход может проложить путь к использованию оболочников в качестве биологических индикаторов здоровья экосистемы. Ученые могли бы проанализировать оболочку в определенном месте, чтобы изучить нанопластическое загрязнение в этой области.