Trennung und Charakterisierung von Nanoplastik in Umweltproben

Der stetig steigende Einsatz von Kunststoffprodukten in allen Lebens- und Produktbereichen hat zu einer der schlimmsten Umweltkatastrophen der jüngeren Geschichte geführt. Durch die witterungsbedingte Zerkleinerung der Plastikmaterialien bilden sich kleine Kunststofffragmente mit einer Größe von weniger als einem Mikrometer (Nanoplastik), die sich in der gesamten Umwelt verteilen. Nanoplastik ist mit einfachen Methoden, wie z. B. Filtration, nur sehr schwer aus Umweltproben abtrennbar. Diese Techniken können nur für größere Partikel erfolgreich eingesetzt werden. Durch die geringe Größe im Sub-Mikrometer können Nanopartikel ggf. die Haut von Lebewesen durchdringen. Sie stellen daher eine ernst zu nehmende Gefahr für das marine Leben dar. Es gibt aber noch viele offene Fragen zur Gefährdung der Umwelt durch Nanoplastik und eine zuverlässige analytische Methode für Nanoplastik ist eine wesentliche Voraussetzung für die Beantwortung dieser Fragen.

Herkömmliche Methoden wie die Größenausschlusschromatographie (GPC/SEC) und die Dynamische Lichtstreuung sind im Fall von Nanoplastik nur begrenzt einsetzbar. Die Asymmetrische Feld-Fluss Fraktionierung (AF4) hingegen erweist sich als leistungsfähige und hochauflösende Trenntechnik für Suspensionen die sowohl eng verteilte wie auch breit verteilte Nanoplastik-Proben enthalten.

Die neue Applikationsnote zeigt wie eine Mischung aus zwei Polystyrol-Latex Partikeln als Beispielprobe für ein polydisperses Nanoplastik-System gemessen wurde. Die Mischung wurde mit der AF4-Technologie aufgetrennt wobei zusätzlich ein elektrisches Feld entlang des Trennkanals angelegt wurde, welches die Nanopartikel auch nach Ihrer elektrischen Ladung auftrennen kann. Die Verwendung verschiedener Feldstärken führt dazu dass sowohl die elektrophoretische Mobilität wie auch das Zetapotential der beiden Polystyrol-Latex Partikel in der Mischung getrennt bestimmt werden kann. Die Mehrwinkel-Lichtstreuung (MALS=Multi Angle Laser Light Scattering) wurde eingesetzt um gleichzeitig Informationen über die Größen der beiden Polystyrol-Latex Partikel zu ermitteln.

Herkömmliche Analyseverfahren bei denen nur die gesamte Probe ohne vorherige Auftrennung untersucht wird (so genannte „Batch“ Verfahren) ergeben als Resultat nur einen Mittelwert aller in der Probe vorhandenen Größen und Zetapotentiale, im Gegensatz dazu erhält man mit der neuen Methode der Elektrischen Asymmetrischen Feld-Fluss Fraktionierung (EAF4) aufgrund der physikalischen Auftrennung der Probe vor der Detektion detaillierte Informationen über jeden einzelnen Bestandteil einer Nanoplastik-Probe. Die EAF4 ist daher eine leistungsstarke, neue Technologie im Bereich der Umweltanalytik.

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