Lutter contre les nanoplastiques

La plupart des gens connaissent le fléau de la pollution par les microplastiques, ces débris plastiques microscopiques qui sont omniprésents dans nos océans, nos cours d'eau et même dans les régions les plus reculées de la planète. Mais une forme de pollution plastique encore plus petite et plus insidieuse retient l'attention des scientifiques : les nanoplastiques. Ces particules, qui mesurent un millionième de mètre ou moins, présentent leurs propres risques pour l'environnement et la santé, que l'on commence à peine à découvrir.

Une équipe de chercheurs de la République tchèque a mis au point de nouveaux outils permettant non seulement de détecter les nanoplastiques dans les échantillons d'eau, mais aussi de les éliminer. Dirigé par le Dr Martin Pumera de l'Université de technologie de Brno, le groupe a présenté ses conclusions dans un récent article de recherche publié dans ACS Nanoscience. Leurs travaux sont prometteurs pour améliorer notre compréhension et la remédiation de la contamination de l'environnement par les nanoplastiques.

Qu'est-ce que les nanoplastiques ? Comme les microplastiques, les nanoplastiques sont de minuscules fragments de débris plastiques qui se détachent d'articles en plastique plus volumineux en raison de la dégradation de l'environnement et des processus d'usure. Les sources les plus courantes sont les microfibres qui se détachent des tissus synthétiques lors du lavage, les emballages en plastique et les pneus qui s'usent sur les routes.

Mais à l'échelle nanométrique, les particules de plastique acquièrent de nouvelles propriétés chimiques et physiques par rapport aux pièces plus grandes. Leur taille extrêmement réduite signifie que les nanoplastiques peuvent pénétrer plus facilement dans les tissus biologiques et les cellules. Il existe également des preuves qu'ils peuvent servir de vecteur pour transporter d'autres contaminants toxiques. Bien que les microplastiques aient reçu plus d'attention jusqu'à présent, les dangers potentiels des nanoplastiques exigent une recherche ciblée étant donné qu'il est probable qu'ils soient présents là où des microplastiques ont été trouvés.

La détection des nanoplastiques est particulièrement difficile en raison de leur taille minuscule, de l'ordre de 100 nanomètres ou moins. Les techniques existantes d'identification des microplastiques, telles que la microscopie et la spectroscopie, ne permettent souvent pas de distinguer ou de quantifier les nanoplastiques. Le groupe de Pumera s'est attaqué à ce problème en développant une méthode de marquage fluorescent couplée à la spectroscopie de photoluminescence.

Dans leurs expériences, les chercheurs ont coloré des échantillons de nanoplastiques avec le colorant hydrophobe Nile Red, qui se lie sélectivement aux polymères plastiques. En excitant les nanoplastiques colorés avec une longueur d'onde spécifique, ils ont émis une fluorescence caractéristique qui a pu être mesurée à l'aide d'un spectrofluorimètre. Grâce à un processus d'étalonnage, ils ont pu établir une corrélation entre l'intensité du signal de fluorescence et la concentration de nanoplastiques en solution, ce qui a permis pour la première fois de quantifier facilement les nanoplastiques jusqu'à des concentrations de 108 particules par millilitre d'eau.

"Cette technique de coloration et de détection par fluorescence constitue une alternative simple et rapide aux méthodes plus complexes et plus coûteuses telles que la spectrométrie de masse pour l'analyse des nanoplastiques", explique M. Pumera. "Elle pourrait trouver une large application dans les laboratoires environnementaux qui cherchent à surveiller et à étudier ce nouveau contaminant.

Après avoir mis au point une méthode de détection des nanoplastiques, les chercheurs se sont attachés à les éliminer des échantillons d'eau. Pour ce faire, ils ont utilisé des "nanorobots", de minuscules particules magnétiques d'oxyde de fer d'une taille d'à peine 180 nanomètres. Lorsqu'un champ magnétique rotatif était appliqué, ces nanorobots étaient capables d'essaimer activement et d'entrer en collision avec les nanoplastiques en solution, les piégeant sur leurs surfaces grâce à des interactions électrostatiques.

Les nanorobots peuvent ensuite être retirés de l'eau avec les nanoplastiques capturés à l'aide d'un aimant externe plus puissant. Le groupe de Pumera a constaté que ses nano-agents magnétiques étaient capables de séquestrer plus de 90 % des nanoplastiques contenus dans les échantillons d'eau dopés en seulement deux heures de traitement.

"L'élimination est un élément essentiel de la solution à la pollution par les nanoplastiques, et nos nanorobots offrent un moyen efficace de les extraire de l'environnement", note M. Pumera. "En intégrant des outils de détection et de nettoyage, nous visons à donner aux chercheurs et aux régulateurs de meilleures méthodes pour étudier les nanoplastiques et développer des stratégies de remédiation."

Si les microplastiques ont fait l'objet d'une attention particulière ces dernières années, les nanoplastiques représentent une frontière émergente qui nécessite davantage d'exploration. Grâce à ses techniques perturbatrices de coloration et de nanorobotique, l'équipe de Pumera a franchi une étape importante pour permettre cette recherche cruciale. Leur double approche de détection sensible couplée à une extraction efficace représente une avancée majeure par rapport aux efforts fragmentaires précédents.

Si cette méthode est mise à l'échelle et appliquée avec succès, elle pourrait révolutionner notre capacité à surveiller la pollution par les nanoplastiques dans le monde entier et à atténuer leur accumulation et leur propagation. Les travaux d'optimisation ultérieurs porteront sur l'extension de la méthode à divers types de polymères plastiques et sur l'adaptation des colorants fluorescents pour une visualisation optimale des différentes tailles et compositions de particules.

La perspective de voir les plastiques s'infiltrer dans l'environnement jusqu'à l'échelle nanométrique suscite de vives inquiétudes, car il est scientifiquement prouvé que les particules les plus petites peuvent présenter des risques biologiques proportionnellement plus élevés. En nous donnant les moyens d'observer et de purifier l'eau de la contamination par les nanoplastiques, nous faisons un pas décisif vers la compréhension - et, espérons-le, l'atténuation - des menaces encore obscures qu'ils font peser sur les écosystèmes et la santé publique. Minuscule par sa taille mais potentiellement énorme par son impact, la pollution par les nanoplastiques exige une attention croissante et des mesures correctives.

Référence(s)

1. https://doi.org/10.1021/acsnanoscienceau.4c00002

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