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Development of selenium-doped polystyrene microplastics and nanoplastics as proxies for environmental research
Summary
Scientists created trackable plastic particles (using a trace element called selenium as a built-in tag) that mimic the irregular, jagged shapes of real-world microplastics and nanoplastics, rather than the perfectly round beads typically used in lab studies. Using this method, they confirmed these tagged particles could be detected inside a small water organism after exposure, proving the tracking technique works. This matters because it gives researchers a more realistic tool to track how these tiny plastic particles move through the environment and living organisms, a key step toward understanding how microplastics might build up in the food chain and eventually affect human health.
La contamination plastique dans l'environnement génère des particules plastiques de taille micro- et nanométrique (MNPs) par divers processus de dégradation, tels que l'irradiation solaire, la dégradation mécanique et les fluctuations saisonnières. Les MNPs peuvent être dangereuses pour les organismes terrestres et aquatiques et perturber les écosystèmes. Ces petites particules plastiques sont susceptibles d'être ingérées et de s'accumuler biologiquement, ce qui pousse les chercheurs à intensifier leurs efforts pour mieux comprendre le devenir de ces MNPs. Les méthodes traditionnelles de détection et de localisation des microplastiques peuvent être insuffisantes pour détecter les nanoplastiques en raison de leur petite taille et de leurs faibles concentrations dans l'environnement. Récemment, les MNPs traçables sont apparues comme une nouvelle méthode pour étudier le devenir et le comportement des MNPs environnementaux, permettant l'utilisation de techniques sensibles aux éléments traces, telles que l'ICP-MS et l'ICP-MS à particule unique, pour détecter l'élément servant de traceur pour les MNPs. Alors que la plupart des études antérieures se concentraient sur des MNPs modèles sphériques, qui ne sont pas nécessairement représentatifs de l'environnement, dans ce travail, nous nous concentrons sur le développement de MNPs en polystyrène dopé au sélénium (Se) de morphologies variées, en utilisant une approche descendante avec une synthèse par polymérisation radicalaire libre et un broyage cryogénique. Les avantages principaux de cette méthode sont que la quantité de Se dopé peut être contrôlée pendant la synthèse, et le sélénium est distribué statistiquement dans le polymère. Cela minimise la présence de Se à la surface des particules et les liaisons covalentes réduisent les risques de lixiviation du métal. À titre d'exemple d'application pratique des MNPs dopés au sélénium, nous avons exposé l'organisme d'eau douce Daphnia magna à une suspension de ces particules et cherché à vérifier l'internalisation des particules. Un spectromètre de masse des ions secondaires (Nano TOF-SIMS) a été utilisée pour détecter et localiser le sélénium et la spectroscopie infrarouge optique photothermique (O-PTIR) a été utilisée pour confirmer la présence du polymère dans les Daphnia magna. Cette recherche contribuera à explorer des alternatives aux modèles sphériques pour les MNPs traçables et à orienter les futures recherches sur l'impact des MNPs dans l'environnement