Ученые научно-исследовательской лаборатории Бионанотехнологии Института фундаментальной медицины и биологии Казанского федерального университета разработали уникальную методику обнаружения микро- и наноразмерных частиц пластика (до 100 нм) в кишечнике беспозвоночных. Она основана на применении темнопольной микроскопии и гиперспектрального анализа.  

Полимерные материалы используются сегодня повсеместно. Из них изготавливают приборы, предметы обихода, одежду, их добавляют в косметические средства. А поскольку синтетический пластик почти не подвержен биологическому разложению и в качестве вторсырья практически не используется, то количество такого мусора постоянно растет, загрязняя окружающую среду. По данным Всемирного фонда дикой природы (WWF), в Мировой океан попадает около 12 миллионов тонн пластика в год.

«Под воздействием внешних факторов в природе происходит постепенное измельчение пластика до микропластика (размер его частиц менее 5 мм) и нанопластика (размер частиц меньше 1 микрона). В итоге микроскопические частицы по пищевой цепи, а также другими путями попадают в организм человека, что может вызвать ряд патологий, - отмечает главный научный сотрудник НИЛ Бионанотехнологии  ИФМиБ КФУ, доктор биологических наук Равиль Фахруллин. - Определение уровня загрязнения биологических объектов частицами микро- и нанопластика, оценка безопасности продуктов питания и изучение механизмов поглощения микропластика живыми организмами – это важные междисциплинарные задачи современной науки. Для того чтобы их решить, необходимо создать эффективные методики обнаружения, идентификации и локализации микропластика в биологических объектах».

Одну из таких методик разработали младший научный сотрудник НИЛ Бионанотехнологии ИФМиБ КФУ  Ляйсан Нигаматзянова и Равиль Фахруллин.

«Наша методика основана на применении оптической темнопольной микроскопии и спектрального анализа, – рассказывает  Равиль Фаридович. - Темнопольная микроскопия представляет собой особый способ освещения образцов, когда прямой луч света отсекается специальным фильтром, тогда как боковые лучи проходят через образец и формируют изображение в виде светлых пятен на темном фоне - отсюда и название этого метода. Такой подход к освещению позволяет визуализировать частицы, размер которых значительно меньше предела разрешения светлопольного (обычного) оптического микроскопа. А присоединение к такому микроскопу спектрометра дает возможность получить информацию о химическом составе частиц».  

Биологам КФУ удалось с помощью темнопольного микроскопа визуализировать нано- и микрочастицы пластика (были использованы полистирол, полиметилметакрилат и меламинформальдегидная смола), а с помощью спектроскопа - идентифицировать частицы различного химического состава по характерным спектральным кривым.

«Новизна нашей методики заключается в том, что впервые метод темнопольной гиперспектральной микроскопии был применен для визуальной детекции и количественного анализа микропластика в живых организмах. Для эксперимента использовались нематоды Caenorhabditis elegans. Предел обнаружения составил до 2-3 частицы пластика на организм, а минимальный размер определяемых частиц полистирола - 100 нм, что значительно лучше, чем ранее описанные методы (около 80 микрометров)», - сообщил Р.Фахруллин.

По словам ученого, разработанная в КФУ технология позволяет быстро наблюдать за относительно большими «образцами», такими как микроскопические беспозвоночные животные (простейшие, черви, ракообразные, моллюски и другие), а также небольшие позвоночные (личинки рыб), где распределение очень небольшого количества изолированных частиц может быть обнаружено в течение нескольких минут. Такая неразрушающая методология поможет обнаруживать и оценивать количество полимерных частиц в окружающей среде, а также исследовать их распределение в тканях и органах.