Микроскопические частицы пластика, известные как микро– и нанопластик, распространились по всей планете. Их находят в глубинах океана, на сельскохозяйственных угодьях, в организмах диких животных и даже внутри человека. Несмотря на повсеместное присутствие, ученые до сих пор не до конца понимают, что происходит после попадания этих частиц в живые системы. Новое исследование описывает инновационную технологию на основе флуоресценции, которая может позволить в реальном времени отслеживать движение микропластика по телу, его химические изменения и последующий распад.
Ежегодное производство пластика в мире превышает 460 миллионов тонн, и миллионы тонн микрочастиц попадают в окружающую среду. Ученые обнаруживают их в морских животных, птицах и тканях человека, включая кровь, печень и даже образцы мозга. Лабораторные эксперименты показывают, что воздействие пластика может быть связано с воспалениями, повреждением органов и проблемами в развитии. Однако до сих пор оставался серьезный пробел в знаниях о поведении этих частиц внутри живых организмов.
«Большинство современных методов дают нам лишь моментальный снимок, – объясняет один из авторов исследования Вэньхун Фан. – Мы можем измерить, сколько частиц находится в ткани, но не можем напрямую наблюдать, как они перемещаются, накапливаются, трансформируются или распадаются». Существующие инструменты, такие как инфракрасная спектроскопия и масс-спектрометрия, требуют разрушения образцов тканей для анализа, что делает невозможным наблюдение за процессами в динамике. Другие методы, использующие флуоресценцию, сталкиваются с проблемами выцветания красителей и потери яркости в сложной биологической среде.
Чтобы преодолеть эти ограничения, команда разработала новую стратегию, встроив светоизлучающие компоненты непосредственно в молекулярную структуру пластика, а не просто покрывая его красителем. В методе используются материалы с эффектом «агрегационно-индуцированной эмиссии», которые начинают светиться интенсивнее при скоплении. Такая конструкция обеспечивает стабильный и яркий сигнал во время наблюдений. Эта технология позволяет точно настраивать яркость, цвет, размер и форму частиц.
Поскольку флуоресцентный материал равномерно распределен по всей частице, видимыми остаются как целые фрагменты пластика, так и более мелкие, образующиеся при его распаде. Это открывает возможность отслеживать полный жизненный цикл микропластика – от проглатывания и транспортировки внутри организма до его химической трансформации и окончательного распада. Хотя стратегия пока проходит экспериментальные испытания, она основана на проверенных принципах химии полимеров и биосовместимой визуализации.
Ученые считают, что новый подход станет важным инструментом для изучения взаимодействия микропластика с клетками, тканями и органами. «Понимание процессов транспортировки и трансформации микропластика внутри организмов имеет решающее значение для оценки его истинных экологических и медицинских рисков, – подчеркивает Фан. – Динамическое отслеживание поможет нам перейти от простого измерения воздействия к глубокому пониманию механизмов токсичности». По мере роста обеспокоенности загрязнением планеты пластиком, подобные инструменты сыграют ключевую роль в совершенствовании оценки рисков и разработке будущих экологических норм.
