Simultane Auftrennung, Detektion, Größenbestimmung und Chemische Identifizierung von Nanoplastik-Gemischen

Die Produktion sowie der Einsatz von Millionen Tonnen Kunststoff in der ganzen Welt hat zur unkontrollierten Freisetzung von kleinsten Plastik-Bruchstücken (so genannte „Mikroplastik“) auf dem gesamten Planeten geführt, deren Auswirkungen auf Mensch und Umwelt derzeit nicht vorhersehbar sind. Wissenschaftliche Studien haben vor kurzem gezeigt dass diese kleinen Plastik-Bruchstücke in der Umwelt immer weiter, bis hinunter in den Nanometer-Bereich, zerkleinert werden. Derzeit existieren nur wenige Analysetechniken mit denen derart kleine Plastikteilchen, die man auch als Nanoplastik bezeichnet, untersucht und charakterisiert werden können. Außerdem sind die bestehenden Untersuchungsmethoden in Ihrer Aussagekraft und in Ihrem Informationsgehalt sehr begrenzt.

Die Nanoplastikteilchen bestehen aus einer Vielzahl an unterschiedlichen Kunststoffen, daher ist die Zentrifugal Feld-Fluss Fraktionierung (CF3) eine ideale Analysentechnik. Sie kann Teilchen mit gleicher Größe aber unterschiedlicher molare Masse und Dichte voneinander trennen. Wie alle Feld-Fluss Fraktionierungstechnologien kann auch die CF3 mit einer großen Zahl an unterschiedlichen und sehr leistungsfähigen Detektionssystemen gekoppelt werden. Wird die CF3 zum Beispiel mit einem UV-Detektor ausgestattet dann können die einzelnen Anteile einer aufgetrennten Probe quantifiziert werden. Wird weiterhin ein Mehrwinkel-Lichtstreudetektor (MALS) hinzugefügt, dann können auch Informationen über die Größenverteilung der Nanoplastikteilchen gewonnen werden.

Beide Detektionssysteme, UV und MALS, sind aber, anders als die Raman-Mikroskopie, nicht in der Lage, Informationen über die chemische Zusammensetzung der Nanoplastikteilchen zu erzeugen. Um auch Informationen über die chemische Zusammensetzung der Nanoplastikteilchen erzielen zu können, wurde von Postnova Analytics eine spezielle Durchflusszelle entwickelt, mit der die Zentrifugal Feld-Fluss Fraktionierung online mit der Raman-Mikroskopie gekoppelt werden kann (CF3-UV-MALS-Raman). Mit dieser einzigartigen Technologie können nach der Auftrennung der Probe simultan Informationen über den Gehalt, die Größenverteilung, sowie auch die chemische Zusammensetzung der einzelnen Probenanteile erzeugt werden.

In der neuen Applikationsnote wird die Leistungsfähigkeit der neuen CF3-UV-MALS-Raman Kopplung anhand der Analyse einer Mischung von drei verschiedenen Nanoplastik-Teilchen mit unterschiedlichen Größen dargestellt. Um Informationen über die chemische Zusammensetzung der einzelnen Probenbestandteile zu gewinnen, wurde das Raman-Signal zu jedem Zeitpunkt der Analyse aufgenommen, wobei die für jede Polymerart charakteristische Raman-Bande beobachtet wurde. Die in der Applikationsnote aufgeführten Daten zeigen, dass das neue CF3-UV-MALS-Raman System von Postnova Analytics nicht nur eine leistungsfähige und flexibel einsetzbare, neue Technologie ist, mit der polydisperse Nanoplastik-Gemische detailliert und eingehend analysiert werden können, sondern dass dieses System vielmehr eine breite Anwendung findet im Bereich der Charakterisierung von Mikro- und Nanomaterialien.