ペットボトルの水に「凄まじい量のプラスチック」が含まれていると判明 ワシントンポスト 配信
- ペットボトル入り飲料水に含まれるナノプラスチックの発見：米国科学アカデミー紀要に掲載された研究によると、ペットボトル入り飲料水1リットルには約24万個のナノプラスチックが含まれており、これは人間の健康に危険を及ぼす可能性がある。
- ナノプラスチックの検出方法：コロンビア大学の研究者たちは、2つのレーザーをサンプルに照射し、異なる分子を観察する新しい手法を開発した。この手法により、7種類のプラスチックを特定することができた。
- プラスチックの剥がれ落ちる現象：ペンシルベニア州立大学ベーレンド校のシェリー・メイソン教授は、プラスチックは水や食べ物に触れると、皮膚のように剥がれ落ちると説明した。この剥がれ落ちたプラスチックがマイクロプラスチックやナノプラスチックになるのだ。
- ペットボトルの水に「凄まじい量のプラスチック」が含まれていると判明（クーリエ・ジャポン） – Yahoo!ニュース
- 元記事：Scientists discover 100 to 1000 times more plastics in bottled water – The Washington Post
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SRS顕微鏡によるナノプラスチックの迅速な単一粒子化学イメージング （原著の翻訳）（清澤注：数日前に原著が刊行され、ワシントンポスト他が報道しました。この記事はその最初の報告の要約のようで、1月１１日に公表されています。）
カリフォルニア大学アーバイン校、エリック・O・ポトマ編集。2023 年 1 月 11 日に受信。2023 年 10 月 24 日に編集委員の Shaul Mukamel によって受理されました2024 年 1 月 8 日 PRNAS 121 ( 3 ) e2300582121意義プラスチックの普及に起因するマイクロ・ナノプラスチックは、世界中でますます憂慮すべき懸念を引き起こしています。しかし、効果的な分析技術が不足しているため、ナノプラスチックに関する基本的な知識のギャップが依然として存在します。この研究は、前例のない感度と特異性を備えたナノプラスチックの迅速分析のための強力な光学イメージング技術を開発しました。デモンストレーションとして、ボトル入り飲料水中のマイクロナノプラスチックは、個々のプラスチック粒子の多次元プロファイリングを使用して分析されます。定量化により、ボトル入りの水 1 リットル中に 10の 5乗以上の粒子が存在し、その大部分がナノプラスチックであることが示唆されています。この研究は、プラスチック汚染に関する知識のギャップをナノレベルで埋める可能性を秘めています。抄録
プラスチックは今や私たちの日常生活のいたるところに存在しています。最近、マイクロプラスチック（長さ 1 μm ～ 5 mm）、さらにはナノプラスチック（1 μm以下）の存在が健康上の懸念を引き起こしています。特に、ナノプラスチックは、そのサイズが小さいため、マイクロプラスチックに比べて人体に侵入しやすいため、より有毒であると考えられています。しかし、ナノプラスチックの検出は、ナノレベルの感度とプラスチック識別の特異性の両方において多大な分析上の課題を課しており、私たちを取り囲むこの神秘的なナノ世界における知識のギャップにつながっています。これらの課題に対処するために、著者らは自動プラスチック識別アルゴリズムを備えたハイパースペクトル誘導ラマン散乱 (SRS) イメージング プラットフォームを開発しました。これにより、高い化学的特異性とスループットを備えた単一粒子レベルでのマイクロ ナノ プラスチック分析が可能になります。我々はまず、100 nm 以下の単一ナノプラスチックの高速検出を可能にするために、SRS の狭帯域の感度向上を検証しました。次に、高感度の狭帯域ハイパースペクトル イメージングによって課せられるスペクトル識別の課題に対処し、一般的なプラスチック ポリマーの確実な判定を達成するために、データ駆動型のスペクトル マッチング アルゴリズムを考案しました。確立された技術を用いて、モデルシステムとしてボトル入り水からのマイクロナノプラスチックを研究しました。主要な種類のプラスチックからナノプラスチックを検出および識別することに成功しました。マイクロ・ナノプラスチックの濃度は、ボトル入り飲料水 1 リットルあたり約 2.4 ± 1.3 × 10 乗粒子と推定され、その約 90% がナノプラスチックです。これは、以前に報告されたボトル入り飲料水中のマイクロプラスチックの量よりも桁違いに多いです。ハイスループットの単一粒子計数により、異常な粒子の不均一性と、プラスチックの組成と形態の間の非直交性が明らかになりました。得られた多次元プロファイリングは、ナノプラスチックの科学に光を当てます。ーー
プラスチック汚染は世界的な懸念が高まっており、プラスチックの消費量は年々増加しています ( 1 )。マイクロプラスチック汚染は、環境のほぼあらゆる場所から、さらには人間の生体サンプルからも蔓延していることが確認されています ( 2～4 )。さらに、プラスチックポリマーの断片化がミクロンレベルで止まらず、予想される量より桁違いに多くのナノプラスチックを形成し続けることを示唆する発見が増えている( 5 )。研究者らは、蛍光色素または金属標識を備えたエンジニアリングプラスチック粒子を使用して、ナノプラスチックが生物学的障壁を越えて生体系に侵入する可能性を示しており ( 6 – 9 )、その潜在的な毒性に対する社会の懸念を高めています ( 10 )。この懸念を評価したいという衝動にもかかわらず、従来の技術ではナノプラスチックの分析は依然として困難です。実験室でモデルシステムとして調製された人工ナノ粒子とは異なり、環境中の実際のナノプラスチックは本質的にラベルフリーであり、化学組成と粒子形態の両方において顕著な不均一性を有しており ( 11 )、それに対応して異なる毒性の影響に耐える可能性が高いです ( 12、13 )。このような不均一な集団にコード化されたナノプラスチックの発生源、存在量、運命、および潜在的な毒性に関するナノプラスチックに関する既存の知識ギャップに対処するには、アンサンブル測定による情報損失を回避するために、化学的特異性を備えた単一粒子イメージングが間違いなく不可欠です。しかし、従来の単一粒子化学イメージング技術、つまり FTIR またはラマン顕微鏡法は、機器の分解能と検出感度が比較的低く ( 14、15 ) 、マイクロプラスチックレベルでのみ不均一性を明らかにする成功が制限されています ( 16、17 )。電子顕微鏡や原子間力顕微鏡など、プラスチック粒子に対するナノ感度を備えた粒子イメージング技術には、異なる組成を区別するための重要な化学的特異性が欠けています( 18、19 )。多大な努力が払われてきました。しかし、ほとんどの技術は依然として感度と特異性の間の基本的なトレードオフに拘束されており、これは分析科学で繰り返されるテーマです ( 15、20 )。AFM-IR と STXM によって最近実証された化学分光法による単一粒子イメージング ( 21 – 23 ) は、スループットが低すぎる傾向 (プラスチック識別用のスペクトルで > 10 分/μm 2 ) で、十分な量の環境マイクロ ナノ プラスチックを定量化できません。粒子統計。要約すると、単一粒子分析の感度、特異性、スループットは、実際のサンプル中のナノプラスチックを分析するための 3 つの重要な要件です。ここでは、3 つの要件を満たすナノプラスチック検出の強力なプラットフォームとして、データ サイエンス主導のハイパースペクトル刺激ラマン散乱 (SRS) 顕微鏡を紹介します。SRS 顕微鏡法は、イメージングのコントラスト機構として誘導ラマン分光法を利用しており、生物医学イメージングにおける有用性が高まっていることがわかっています ( 24 – 27 )。SRS は、通常のラマン イメージングを 1,000 倍以上高速化し ( 26 – 29 )、マイクロプラスチックの迅速な同定を可能にする ( 30、31 ) とよく評価されていますが、ナノプラスチックを分析するための SRS の有用性はまだ検討の余地があります。単一粒子の検出に必要な感度を最大化するために、刺激ビームのすべてのエネルギーを最大のラマン断面積を持つ特徴的な振動モードに集中させることにより、狭帯域 SRS イメージング スキームを採用しました ( 32 )。次に、理論的にも実験的にも、狭帯域 SRS イメージングにより 100 nm もの小さなナノプラスチックの検出が可能であることを示しました。ただし、検出限界を超える最も強い振動シグネチャのみから得られる限定的なスペクトル特徴により、ハイスループットのプラスチック粒子分析に不可欠な自動スペクトル同定に課題が生じます。この基本的な感度と特異性のトレードオフに対処し、ハイパースペクトル SRS イメージングの可能性を最大限に引き出すために、7 つの一般的なプラスチック標準のスペクトル ライブラリに基づいて、データ駆動型の SRS に合わせたスペクトル マッチング アルゴリズムを考案しました。SRS 分光法による振動シグネチャからの固有の化学的特異性は、データ サイエンスの助けを借りて、ナノプラスチック検出のための自動ポリマー同定のために首尾よく回収されます。このプラットフォームを装備し、実際のサンプルのプロトタイプとして、毎日消費されるボトル入りの水に含まれるマイクロ・ナノ・プラスチックを研究しました。ライブラリーから 7 つすべてのプラスチックポリマーの個々の粒子が特定され、100 ～ 200 nm までのサイズのプラスチック粒子の統計分析が可能になりました。マイクロ・ナノプラスチックへの曝露量は、特定のポリマー組成物を使用して推定されました。イメージングからの形態学的情報を統合して、個々のプラスチック粒子の多次元特性評価が報告され、私たちを取り囲む隠れたマイクロナノ世界におけるプラスチック粒子の全体的な不均一性が明らかになります
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