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Rapid, sensitive, and non-destructive on-site quantitative detection of nanoplastics in aquatic environments using laser-backscattered fiber-embedded optofluidic chip
Journal of Hazardous Materials ( IF 12.2 ) Pub Date : 2024-08-22 , DOI: 10.1016/j.jhazmat.2024.135591
Yongkai Lu 1 , Tianxiang Ji 1 , Wenjuan Xu 1 , Dan Chen 1 , Ping Gui 2 , Feng Long 1
Journal of Hazardous Materials ( IF 12.2 ) Pub Date : 2024-08-22 , DOI: 10.1016/j.jhazmat.2024.135591
Yongkai Lu 1 , Tianxiang Ji 1 , Wenjuan Xu 1 , Dan Chen 1 , Ping Gui 2 , Feng Long 1
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A definitive link between the micro- and nano-plastics (NPLs) and human health has been firmly established, emphasizing the higher risks posed by NPLs. The urgent need for a rapid, non-destructive, and reliable method to quantify NPLs remains unmet with current detection techniques. To address this gap, a novel laser-backscattered fiber-embedded optofluidic chip (LFOC) was constructed for the rapid, sensitive, and non-destructive on-site quantitation of NPLs based on 180º laser-backscattered mechanism. Our theoretical and experimental findings reveal that the 180º laser-backscattered intensities of NPLs were directly proportional to their mass and particle number concentration. Using the LFOC, we have successfully detected polystyrene (PS) NPLSs of varying sizes, with a minimum detection limit of 0.23 μg/mL (equivalent to 5.23 ×107 particles/mL). Moreover, PS NPLs of different sizes can be readily differentiated through a simple membrane-filtering method. The LFOC also demonstrates high sensitivity in detecting other NPLs, such as polyethylene, polyethylene terephthalate, polypropylene, and polymethylmethacrylate. To validate its practical application, the LFOC was used to detect PS NPLs in various aquatic environments, exhibiting excellent accuracy, reproducibility, and reliability. The LFOC provides a simple, versatile, and efficient tool for direct, on-site, quantitative detection of NPLs in aquatic environments.
中文翻译：
使用激光背散射光纤嵌入式光流体芯片对水生环境中的纳米塑料进行快速、灵敏、无损的现场定量检测
微塑料和纳米塑料 （NPL） 与人类健康之间的明确联系已经牢固确立，强调了 NPL 带来的更高风险。当前的检测技术仍未满足对一种快速、无损且可靠的 NPL 量化方法的迫切需求。为了解决这一差距，构建了一种新型激光背散射光纤嵌入式光流体芯片 （LFOC），用于基于 180º 激光背散射机制对 NPL 进行快速、灵敏和非破坏性的现场定量。我们的理论和实验结果表明，NPL 的 180º 激光背散射强度与它们的质量和粒子数浓度成正比。使用 LFOC，我们成功检测了不同大小的聚苯乙烯 （PS） NPLS，最低检测限为 0.23 μg/mL（相当于 5.23 ×107 个颗粒/mL）。此外，通过简单的膜过滤方法，可以很容易地区分不同大小的 PS NPL。LFOC 在检测其他 NPL 方面也表现出高灵敏度，例如聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚丙烯和聚甲基丙烯酸甲酯。为了验证其实际应用，LFOC 用于检测各种水生环境中的 PS NPL，表现出出色的准确性、重现性和可靠性。LFOC 提供了一种简单、多功能且高效的工具，用于直接、现场、定量检测水生环境中的 NPL。
更新日期：2024-08-22
中文翻译：
使用激光背散射光纤嵌入式光流体芯片对水生环境中的纳米塑料进行快速、灵敏、无损的现场定量检测
微塑料和纳米塑料 （NPL） 与人类健康之间的明确联系已经牢固确立，强调了 NPL 带来的更高风险。当前的检测技术仍未满足对一种快速、无损且可靠的 NPL 量化方法的迫切需求。为了解决这一差距，构建了一种新型激光背散射光纤嵌入式光流体芯片 （LFOC），用于基于 180º 激光背散射机制对 NPL 进行快速、灵敏和非破坏性的现场定量。我们的理论和实验结果表明，NPL 的 180º 激光背散射强度与它们的质量和粒子数浓度成正比。使用 LFOC，我们成功检测了不同大小的聚苯乙烯 （PS） NPLS，最低检测限为 0.23 μg/mL（相当于 5.23 ×107 个颗粒/mL）。此外，通过简单的膜过滤方法，可以很容易地区分不同大小的 PS NPL。LFOC 在检测其他 NPL 方面也表现出高灵敏度，例如聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚丙烯和聚甲基丙烯酸甲酯。为了验证其实际应用，LFOC 用于检测各种水生环境中的 PS NPL，表现出出色的准确性、重现性和可靠性。LFOC 提供了一种简单、多功能且高效的工具，用于直接、现场、定量检测水生环境中的 NPL。
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