Neue Mikroplastik Referenzpartikel entwickelt

Endlich bessere Vergleichbarkeit bei Mikroplastik-Studien

06.12.2024

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Forscherinnen und Forscher des Sonderforschungsbereichs (SFB) 1357 Mikroplastik der Universität Bayreuth haben ein neues Konzept für die Herstellung von Mikroplastik Referenzpartikeln entwickelt. Diese ermöglichen es erstmals, Referenzpartikel in einer genau definierten Anzahl in Experimente einzubringen. Die Nutzung kann in Zukunft eine bessere Vergleichbarkeit von Daten unterschiedlicher Mikroplastik-Studien ermöglichen.

Derzeit kommen in der Mikroplastikforschung diverse Analysemethoden zum Einsatz, bei denen unterschiedliche Techniken z.B. zum Probentransfer, zur Extraktion, Aufreinigung, Probenteilung, Messung und Auswertung genutzt werden. Dies führt zu Daten von unterschiedlicher Qualität und Auflösung und erschwert in hohem Maße die Vergleichbarkeit von Studien und folglich auch eine zuverlässige Risikobewertung. Eine Lösung für den Vergleich der Daten verschiedener Analysetechniken ist nur über eine verlässliche Qualitätsbewertung der jeweiligen Methoden und eine Harmonisierung der Ergebnisse zu erzielen. Um eine solche Bewertung zu ermöglichen, muss genau bekannt sein, wie viele Mikroplastikpartikel sich in den Testproben zur Überprüfung der Analysemethoden befinden, um z.B. die Wiederfindungsrate ermitteln zu können. Daher werden Referenz-Mikroplastikpartikel benötigt, die als interner Standard den Testproben in genau bekannter Anzahl hinzugefügt werden können.

Obwohl diese Herausforderung schon früh in der Mikroplastikforschung erkannt wurde, sind Referenzpartikel derzeit nur in Pulverform oder als Suspension verfügbar. Beim Hinzugeben dieser zu Testproben kommt es daher letztendlich immer zu mehr oder weniger großen Abweichungen in der Mikroplastikanzahl. Eine exakte Bewertung von unterschiedlichen Analysetechniken ist mit den derzeit verfügbaren Referenzmaterialien schwierig. Die optimale Lösung wären Partikel, die in einer einfach zu verwendenden, löslichen Matrix in exakter Anzahl eingebettet sind und vor der Analyse zu Proben gegeben werden können. Solche Partikel wurden nun erstmals im SFB 1357 Mikroplastik an der Universität Bayreuth entwickelt.

Das Verfahren der Bayreuther basiert auf der Herstellung von sehr dünnen Plastiksäulen, die mittels CNC-Fräsung aus einem Plastikblock erzeugt werden. Die Säulen werden in Gelatine eingebettet und mittels Kryo-Mikrotomie, einem Tiefkühl-Schnittverfahren, zu identischen Gelatine-Plättchen geschnitten. Die Gelatine-Plättchen weisen jeweils die gleiche, exakt definierte Anzahl an Mikroplastikpartikeln auf. Form, Größe und Zusammensetzung der Partikel können über das Plastik-Ausgangsmaterial und die CNC-Parameter genau bestimmt werden. Für die weitere Verwendung können die die Gelatine-Plättchen mit dem Mikroplastik als interner Standard einfach zu unterschiedlichsten Proben wie z.B. Wasser, Boden oder Gewebe gegeben und bei milder Wärme aufgelöst werden.

„Unsere Entwicklung im SFB ermöglicht endlich eine einfache und ganzheitliche Validierung aller bei den unterschiedlichen Mikroplastik-Analyseverfahren beteiligten Prozesse wie Probentransfer, Extraktion, Aufreinigung, Probenteilung, Messung und Auswertung. Sie ist entscheidend, um die Zuverlässigkeit und Genauigkeit analytischer Methoden zu bewerten“, sagt Dr. Martin Löder, Leiter des SFB-Keylabs für Mikroplastik Analyse.

Prof. Dr. Christian Laforsch, Sprecher des SFB und Mitentwickler, ergänzt: „Mit unseren neuen Referenzpartikeln haben wir nun endlich einen großen und maßgeblichen Schritt in Richtung der Harmonisierung und Vergleichbarkeit unterschiedlicher Analyseverfahren für Mikroplastik gemacht!“

Der von der DFG finanzierte SFB 1357 Mikroplastik an der Universität Bayreuth erforscht seit 2019 die Entstehung, den Umwelttransport sowie die Auswirkungen der weltweit zunehmenden Belastung der Umwelt durch Kunststoffe und entwickelt innovative Lösungen, um den daraus resultierenden ökologischen, gesundheitlichen und ökonomischen Risiken zu begegnen. Die enge Verknüpfung von interdisziplinärer Grundlagenforschung mit problem- und anwendungsbezogener Forschung soll nicht nur eine fundierte Risikobewertung der Mikroplastikpartikeln in Abhängigkeit von deren vielfältigen Eigenschaften ermöglichen, sondern auch den Weg für die Entwicklung nachhaltiger Kunststoffe bereiten und darüber hinaus den Wissenstransfer in die Öffentlichkeit stärken.

Originalveröffentlichung

Simon D.J. Oster, Paul E. Bräumer, Daniel Wagner, Max Rösch, Martina Fried, Vinay K.B. Narayana, Eva Hausinger, Helena Metko, Eva C. Vizsolyi, Matthias Schott, Christian Laforsch, Martin G.J. Löder; "A novel proof of concept approach towards generating reference microplastic particles"; Microplastics and Nanoplastics, Volume 4, 2024-12-2

https://www.chemie.de/news/1185071/neue-mikroplastik-referenzpartikel-entwickelt.html