Forskere udvikler mikroplastikdetektionskit med AI-teknologi

Et forskerhold ledet af Dr. Ho Sang Jung fra Department of Nano-Bio Convergence ved Korea Institute of Materials Science (KIMS), et forskningsinstitut under Ministeriet for Videnskab og IKT, i samarbejde med KOTITI Testing &Research Institute, har udviklet verdens første teknologi til hurtigt og meget følsomt at detektere mikroplastik (MP'er), som kan forårsage menneskelig og genetisk toksicitet gennem miljøforurening og fødekæden.

Forskningsresultaterne blev offentliggjort den 10. september i Advanced Functional Materials .

Den on-site anvendelige MPs detektionsteknologi udviklet af forskerholdet er en kit-teknologi. Når det filtreres gennem et sprøjtefiltertype MP-detektionskit, kan typen, antallet og fordelingen af ​​MP'er identificeres inden for 20 minutter uden nogen forbehandling.

Forskerholdet fokuserede på, at folketingsmedlemmer kan filtreres fra. Holdet syntetiserede et plasmonisk materiale i form af en nanopock, der kan fange MP'er på overfladen af ​​et papirfilter med mikroskala porer og forstærke det optiske signal fra de fangede MP'er. Når en prøveopløsning, der indeholder MP'er, injiceres gennem en sprøjte, forstærkes MP'ernes Raman-spektrale signal på det nanopocket-type plasmoniske materiale, hvilket muliggør meget følsom detektion. Teknologien kan også bruges til at detektere MP'er på nanometerskalaen.

Derudover fortrænede forskerholdet et kunstig intelligens (AI) system på MP'ers unikke Raman-spektroskopisignaler, så den kunstige intelligens (AI) kan afgøre, om det detekterede signal svarer til MP'er, selvom der er forstyrrende elementer i prøven. Denne teknologi gør det muligt nøjagtigt at identificere MP'er i komplekse miljøer eller menneskelige prøver, såvel som deres koncentration, fordeling og type.

Eksisterende teknologier til at opdage MP'er har været vanskelige at bruge i marken. Dette skyldes, at det kræver kompleks forbehandling, højtydende udstyr og analyser af dygtige forskere. Denne teknologi erstatter forbehandlingsprocessen i form af et filter og forbedrer materialets følsomhed i stedet for at øge udstyrets ydeevne.

Den største forskel er, at dygtige forskeres analytiske færdigheder er blevet erstattet af maskinlæring. Detektionsenheden har også den fordel, at den bruger et bærbart Raman-spektrometer, hvilket øger muligheden for detektering på stedet.

På nuværende tidspunkt opstår der fortsat spørgsmål om miljøforurening og menneskelig risiko forbundet med parlamentsmedlemmer i ind- og udland. Det er blevet rapporteret, at parlamentsmedlemmer let frigøres fra vores hverdagsprodukter såsom drikkevarebeholdere og snackposer. Men til dato er der ingen metode til at opdage små MP'er af mikro- eller nanostørrelse, så der er behov for at udvikle teknologi til at etablere en international standarddetektionsmetode.

Da dette kan føre til fremtidige regler for plastprodukter og fødevare- og drikkevarebeholdere, er det meningsfuldt, at vi har udviklet teknologi til forebyggende at overvinde import- og eksportregler på grund af fremtidige miljøproblemer gennem udvikling af kildeteknologi. En anden fordel ved denne teknologi er, at den brede offentlighed nemt kan bruge den, når det er nødvendigt, da sensoren er lavet som et sæt.

Dr. Ho Sang Jung, en seniorforsker ved KIMS, der udviklede denne teknologi, sagde:"Hvis denne teknologi kommercialiseres, vil teknologien til at detektere parlamentsmedlemmer universelt blive lettere og hurtigere udbredt" og "Baseret på dette vil KIMS fortsætte med at spare ingen indsats for at udvikle materialeteknologier til sikkerhed for mennesker og fremtidige generationer," tilføjede han.

Forskerholdet planlægger at samarbejde med KOTITI Testing &Research Institute for at standardisere MPs detektionsteknologi i fremtiden. I mellemtiden udfører forskerholdet i øjeblikket opfølgende forskning for at opdage MP'er efter størrelse og evaluere deres toksicitet for den menneskelige krop.

Flere oplysninger: Jun Young Kim et al, 3D Plasmonic Gold Nanopocket Structure for SERS Machine Learning-Based Microplastic Detection, Avancerede funktionelle materialer (2023). DOI:10.1002/adfm.202307584

Journaloplysninger: Avancerede funktionelle materialer

Leveret af Korea Institute of Science and Technology