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Visible-light-sensitive microrobots using H2O as fuel for highly efficient capture and precise detection of nanoplastics
Journal of Hazardous Materials ( IF 12.2 ) Pub Date : 2024-09-06 , DOI: 10.1016/j.jhazmat.2024.135731 Zhiqin Geng 1 , Tangtang Deng 2 , Bohan Gu 2 , Xinting Qian 2 , Rui Li 3 , Linfen Duan 4 , Junyang Li 2 , Weiqing Han 5 , Lulu Qu 2 , Kajia Wei 5
Journal of Hazardous Materials ( IF 12.2 ) Pub Date : 2024-09-06 , DOI: 10.1016/j.jhazmat.2024.135731 Zhiqin Geng 1 , Tangtang Deng 2 , Bohan Gu 2 , Xinting Qian 2 , Rui Li 3 , Linfen Duan 4 , Junyang Li 2 , Weiqing Han 5 , Lulu Qu 2 , Kajia Wei 5
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Nanoplastics, which are small plastic particles resulting from the decomposition of plastic waste, can accumulate and adsorb toxic chemicals in aquatic environments, leading to detrimental effects on the environment and human health. Consequently, there is an urgent demand for the development of an efficient method to accurately quantify and effectively remove nanoplastics. Here, we prepared a novel "cage-like" microrobot for effective dynamic capture and highly sensitive surface-enhanced Raman scattering detection of nanoplastics in situ. The microrobot utilizes water as fuel under visible light and achieves efficient capture of nanoplastics within 2 min on the basis of the stacking structure between layers and electrostatic action. The microrobot could be recovered by an external magnetic field, and the SERS activity was greatly enhanced through the coupling of multilayer hot spots, with a detection limit of 1.27 μg/mL. We built a simple device to demonstrate the feasibility of the microrobot strategy of capturing plastic in real wastewater and further extended this technology to single-use plastic cups in everyday life. Moreover, many different types of plastic spectra can also be quickly distinguished when combined with machine learning. This work provides new ideas for improving the dynamic capture and effective monitoring of nanoplastics.
中文翻译：
使用 H2O 作为燃料的可见光敏感微型机器人，用于纳米塑料的高效捕获和精确检测
纳米塑料是塑料垃圾分解后产生的小塑料颗粒，可在水生环境中积累和吸附有毒化学物质，对环境和人类健康造成不利影响。因此，迫切需要开发一种有效的方法来准确量化和有效去除纳米塑料。在这里，我们准备了一种新型的 “笼状 ”微型机器人，用于对纳米塑料进行有效的动态捕获和高灵敏度的表面增强拉曼散射原位检测。微型机器人在可见光下以水为燃料，凭借层间堆叠结构和静电作用，在 2 分钟内实现纳米塑料的高效捕获。微机器人可以通过外部磁场进行回收，并且通过多层热点的耦合大大增强了 SERS 活性，检测限为 1.27 μg/mL。我们构建了一个简单的设备来演示微型机器人策略在实际废水中捕获塑料的可行性，并将这项技术进一步扩展到日常生活中的一次性塑料杯。此外，当与机器学习相结合时，也可以快速区分许多不同类型的塑料光谱。这项工作为提高纳米塑料的动态捕获和有效监测提供了新思路。
更新日期：2024-09-06
中文翻译：
使用 H2O 作为燃料的可见光敏感微型机器人，用于纳米塑料的高效捕获和精确检测
纳米塑料是塑料垃圾分解后产生的小塑料颗粒，可在水生环境中积累和吸附有毒化学物质，对环境和人类健康造成不利影响。因此，迫切需要开发一种有效的方法来准确量化和有效去除纳米塑料。在这里，我们准备了一种新型的 “笼状 ”微型机器人，用于对纳米塑料进行有效的动态捕获和高灵敏度的表面增强拉曼散射原位检测。微型机器人在可见光下以水为燃料，凭借层间堆叠结构和静电作用，在 2 分钟内实现纳米塑料的高效捕获。微机器人可以通过外部磁场进行回收，并且通过多层热点的耦合大大增强了 SERS 活性，检测限为 1.27 μg/mL。我们构建了一个简单的设备来演示微型机器人策略在实际废水中捕获塑料的可行性，并将这项技术进一步扩展到日常生活中的一次性塑料杯。此外，当与机器学习相结合时，也可以快速区分许多不同类型的塑料光谱。这项工作为提高纳米塑料的动态捕获和有效监测提供了新思路。
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