پلاستیک به بخشی جدایی‌ناپذیر از زندگی روزمره ما تبدیل شده است، اما آلودگی ناشی از آن، نگرانی فزاینده‌ای را به وجود آورده است. پلاستیک‌ها باگذشت زمان تجزیه شده و ذرات ریزتری به نام میکروپلاستیک تشکیل می‌دهند که اندازه آنها کمتر از ۵ میلی‌متر است، یعنی اندازه‌ای کوچک‌تر از یک‌دانه کنجد. میکروپلاستیک‌ها نیز می‌توانند به قطعات حتی ریزتری به نام نان پلاستیک تجزیه شوند که اندازه آنها کمتر از ۱ میکرومتر است. این ذرات آن‌قدر کوچک هستند که با چشم غیرمسلح دیده نمی‌شوند، اما به‌اندازه کافی ریز هستند که وارد سلول‌ها و بافت‌های بدن شوند.
تحقیقات قبلی شواهدی از وجود ذرات پلاستیکی در خون، ریه، روده، مدفوع و بافت‌های تولیدمثلی مانند جفت و بیضه انسان پیدا کرده‌اند. بااین‌حال، اثرات احتمالی این ذرات ریز پلاستیک بر سلامتی هنوز ثابت نشده و ناشناخته است. اندازه ناپیدای نانوذرات تشخیص و مطالعه آنها را به کاری بسیار دشوار تبدیل کرده است.
برای درک بهتر نانوذرات پلاستیکی، گروهی از پژوهشگران به رهبری دکتر وی مین و دکتر بیژن یان از دانشگاه کلمبیا، یک روش تصویربرداری قدرتمند را اصلاح کردند که دکتر مین ۱۵ سال پیش با حمایت مؤسسه ملی بهداشت (NIH) در آن مشارکت داشت. این روش که میکروسکوپی پراکندگی رامان تحریک‌شده (SRS) نامیده می‌شود، اکنون به طور گسترده برای تصور مولکول‌های کوچک در سلول‌های زنده استفاده می‌شود. این روش با تمرکز دو پرتو لیزر روی نمونه‌ها کار می‌کند تا مولکول‌های خاصی را برای انتشار سیگنال‌های نوری قابل‌تشخیص، تحریک کند. برخلاف بسیاری از روش‌های دیگر، میکروسکوپی SRS به برچسب‌زدن مولکول‌های خاص برای یافتن آنها وابسته نیست.
در مطالعه جدیدی که توسط NIH حمایت شد، محققان رویکرد جدید SRS را برای شناسایی میکرو و نانوذرات پلاستیکی در سطح تک ذره‌ای توسعه دادند. پس از اطمینان از اینکه این روش می‌تواند به‌سرعت ذرات پلاستیکی کوچک‌تر از ۱ میکرومتر را شناسایی کند، آنها یک الگوریتم مبتنی بر یادگیری ماشین برای تشخیص هفت نوع رایج پلاستیک توسعه دادند.
برای آزمایش پلتفرم تصویربرداری پرسرعت جدید خود، این تیم میکرو و نانوذرات پلاستیکی موجود در سه برند محبوب آب بطری را تجزیه‌وتحلیل کردند. نتایج این تحقیق در تاریخ ۸ ژانویه ۲۰۲۴ در مجموعه مقالات آکادمی ملی علوم منتشر شد.
محققان دریافتند که به طور متوسط، هر لیتر آب بطری حاوی حدود ۲۴۰,۰۰۰ تکه ریز پلاستیک است. حدود ۹۰ درصد از این قطعات پلاستیکی، نانوذرات بودند. این مقدار، ۱۰ تا ۱۰۰ برابر بیشتر از ذرات پلاستیکی مشاهده شده در مطالعات قبلی است که عمدتاً روی میکروپلاستیک‌های بزرگ‌تر تمرکز داشتند.
آب حاوی ذرات هر هفت نوع پلاستیک بود. رایج‌ترین آنها پلی‌آمید بود، نوعی نایلون که اغلب برای کمک به فیلتر و تصفیه آب استفاده می‌شود. همچنین مقدار زیادی پلی‌اتیلن ترفتالات (PET) نیز شناسایی شد. این مورد قابل‌انتظار است، زیرا از PET برای ساخت بطری آب، نوشابه و بسیاری از نوشیدنی‌ها و غذاهای دیگر استفاده می‌شود. سایر پلاستیک‌های شناسایی شده شامل پلی‌وینیل کلرید، پلی‌متیل متاکریلات و پلی‌استایرن است که در تصفیه آب نیز استفاده می‌شود. این روش میلیون‌ها ذره اضافی را شناسایی کرد که با هفت دسته پلاستیک مطابقت نداشتند. هنوز مشخص نیست که آیا این ذرات ریز، نانوذرات پلاستیکی یا مواد دیگری هستند.
محققان می‌گویند این روش جدید به ما کمک می‌کند تا درک درستی از میزان مواجهه انسان با نانوذرات پلاستیکی داشته باشیم. دکتر یان می‌گوید: «این روش پنجره‌ای را باز می‌کند تا بتوانیم به دنیای پلاستیکی نگاه کنیم که قبلاً برای ما آشکار نبود».
در آینده، محققان از این روش برای تجزیه‌وتحلیل نمونه‌های محیطی بیشتری مانند آب شیر، نمونه‌های هوای داخلی و خارجی و بافت‌های بیولوژیکی استفاده خواهند کرد. آنها همچنین درحال‌توسعه فیلترهایی هستند که می‌توانند آلودگی پلاستیکی را در فاضلاب لباسشویی کاهش دهند، زیرا بسیاری از پارچه‌ها حاوی نایلون، PET و سایر پلاستیک‌ها هستند.
