Peneira óptica: Método simples detecta os perigosos nanoplásticos

Os perigos dos microplásticos já são amplamente reconhecidos, mas existem também os nanoplásticos, formados por partículas mil vezes menores. Nessa dimensão, eles são mais insidiosos, infiltrando-se em alimentos, na água e até mesmo nos nossos órgãos, além do que detectá-los é muito mais difícil, até agora dependendo de análises de laboratório caras e demoradas.

Mas a solução já está a caminho, graças ao trabalho de Dominik Ludescher e uma equipe das universidades de Stuttgart (Alemanha) e Melbourne (Austrália).

Ludescher desenvolveu uma “peneira óptica”, um dispositivo que permite detectar, classificar e contar partículas nanoplásticas de forma barata e, mais importante para um uso prático, em ambientes do mundo real.

A peneira óptica usa efeitos de ressonância em pequenos orifícios, feitos em uma pastilha semicondutora, do mesmo tipo usado para fabricar processadores de computador, para tornar as partículas nanoplásticas visíveis.

O processo se fundamenta em pequenas depressões, conhecidas como vazios de Mie, que são escavadas na pastilha semicondutora, feita de arsenieto de gálio. Dependendo do diâmetro e da profundidade, os buracos interagem com a  luz incidente de modo específico, resultando em uma reflexão de cor brilhante que pode ser vista em um microscópio óptico.

Se uma partícula cair em uma das depressões, sua cor muda visivelmente, permitindo inferir se uma partícula está presente no buraco.

“A tira de teste funciona como uma peneira clássica,” explica Ludescher. “Partículas de 0,2 [200 nanômetros] a 1 micrômetro podem ser examinadas sem dificuldade. As partículas são filtradas do líquido usando a peneira, na qual o tamanho e a profundidade dos orifícios podem ser adaptados às partículas nanoplásticas e, posteriormente, detectados pela mudança de cor resultante. Isso nos permite determinar se os espaços estão preenchidos ou vazios.”

Partículas nanoplásticas tornadas visíveis: A tira de teste permite que partículas nanoplásticas sejam detectadas sob um microscópio óptico.
[Imagem: D. Ludescher et al. – 10.1038/s41566-025-01733-x]

Detecção e separação por tamanho

E este novo método de detecção pode fazer ainda mais: Se a peneira for fabricada com cavidades de tamanhos diferentes, apenas uma partícula de tamanho adequado será coletada em cada cavidade. “Se uma partícula for muito grande, ela não caberá na cavidade e será simplesmente eliminada durante o processo de limpeza,” detalhou Ludescher. “Se uma partícula for muito pequena, ela não aderirá bem à cavidade e será eliminada durante a limpeza.”

Dessa forma, as tiras de teste podem ser adaptadas para que o tamanho e o número de partículas em cada cavidade individual possam ser determinados a partir da cor refletida.

Como ainda não estão disponíveis amostras reais de corpos d’água com concentrações conhecidas de nanopartículas plásticas, a equipe produziu sua própria amostra. Eles partiram de uma amostra de água de um lago contendo uma mistura de areia e outros componentes orgânicos, e adicionaram partículas esféricas em quantidades conhecidas.

A concentração de partículas plásticas na amostra artificial era de 150 micrograma/ml. A peneira óptica conseguiu determinar com precisão tanto o número quanto a distribuição por tamanho das partículas nanoplásticas.

Nanoesferas de plástico produzidas pela equipe para testar seu chip detector de nanoplásticos.
[Imagem: Lukas Wesemann/Mario Hentschel]

Detecção de nanoplásticos no mundo real

“A longo prazo, a peneira óptica será usada como uma ferramenta simples de análise em pesquisas ambientais e de saúde. A tecnologia poderá servir como uma tira de teste móvel que forneça informações sobre o conteúdo de nanoplásticos na água ou no solo diretamente no local,” disse o professor Mario Hentschel.

A equipe agora planeja realizar experimentos com partículas nanoplásticas que não sejam esféricas e investigar se o processo pode ser usado para distinguir entre partículas de diferentes tipos de plásticos. Eles também estão particularmente interessados em colaborar com grupos de pesquisa que tenham experiência específica no processamento de amostras reais de corpos d’água, para aferir a capacidade da peneira óptica em funcionar de modo robusto no mundo real.