通过流式细胞术检测塑料微粒制造技术

本发明专利技术整体涉及塑料微粒领域。特别地，本发明专利技术涉及在水基样品中检测塑料微粒。本发明专利技术的实施方案涉及一种用于在水基样品中检测和表征塑料微粒的过程，该过程包括通过光谱流式细胞术对样品进行分析。根据本发明专利技术，本文所描述的过程可包括通过机器学习算法处理所记录的流式细胞术数据，该机器学习算法可基于颗粒的独特光谱来区分和分类每个颗粒以表征例如塑料微粒。料微粒。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】通过流式细胞术检测塑料微粒


[0001]本专利技术整体涉及塑料微粒领域。特别地，本专利技术涉及在水基样品中检测塑料微粒。本专利技术的实施方案涉及一种用于在水基样品中检测塑料微粒的过程，该过程包括通过流式细胞术对样品进行分析。根据本专利技术，本文所描述的过程可包括通过机器学习算法处理所记录的流式细胞术数据，该机器学习算法可基于颗粒的独特光谱来区分和分类每个颗粒以表征例如塑料微粒。

技术介绍

[0002]塑料微粒(有时称为微塑料)由几种消费品(例如一些化妆品)生成并在其中使用并且此外可由较大物体的降解产生。最近，已在空气、海水、沉积物以及甚至一些动物的组织中发现了微塑料。微塑料最近被描述为持久性、普遍性的环境污染物，其可能对某些物种的营养状态、组织学、酶功能和寿命产生影响[“废物(Waste)”(第二版)，“管理手册(A Handbook for Management)”，2019年，第405
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424页]。
[0003]因此，塑料微粒(尺寸在1um至5mm范围内的塑料颗粒)的检测对于环境研究、污染检测和监测以及食品安全至关重要。
[0004]本领域中使用了几种方法来检测水基样品中的微塑料。此类方法例如在Trends in Analytical Chemistry 110(2019)150
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159中进行了综述，其全文以引用的方式并入本文。目前识别微塑料的金标准技术是拉曼光谱和FTIR光谱。利用微拉曼，能够识别小至1μm的颗粒，而利用微FTIR，目前最小尺寸限制为约20μm。
[0005]已经开发出在水中检测微塑料的其他方法，并且这些方法包括用溶解于丙酮或甲醇或其他有机溶剂中的尼罗红来对塑料颗粒染色以允许染料与塑料结合。微塑料的计数涉及样品过滤和在汞灯或激光照射下对过滤器进行成像。
[0006]然而，目前现有技术的微塑料检测方法具有若干缺点。通常，光谱法相对较慢。此类方法在某种程度上是主观的，因为它们依赖于通过经由显微镜进行的视觉检查来识别塑料颗粒。此外，已知染色(诸如例如利用尼罗红进行的染色)偶尔会产生误导性伪影，并且无法区分不同类型的塑料。
[0007]因此，令人期望的是为现有技术提供一种用于检测水基样品中的微塑料的方法，该方法比现有技术方法快，会避免生成伪影，和/或允许检测0.1μm至50μm范围内的小塑料微粒。
[0008]不能将本说明书中对现有技术文献中的任何参照视为承认此类现有技术为众所周知的技术或形成本领域普遍常识的一部分。

技术实现思路

[0009]本专利技术的目的是改进或丰富现有技术，并且特别是提供一种用于检测水基样品中的微塑料的方法或过程，该方法或过程比现有技术方法快，会避免生成伪影，和/或允许检测尺寸为约5μm的小塑料微粒，或者目的是至少提供有用的替代方案。
[0010]专利技术人惊讶地发现，本专利技术的目的可通过独立权利要求的主题实现。从属权利要求进一步拓展本专利技术的构想。
[0011]因此，本专利技术提供一种用于在水基样品中检测和表征塑料微粒的过程，该过程包括通过光谱流式细胞术对样品进行分析。
[0012]如本说明书中所用，词语“包括”、“包含”和类似词语不应理解为具有排他性或穷举性的含义。换句话讲，这些词语旨在意指“包括，但不限于”。
[0013]如本说明书中所用，词语“颗粒(particle)”或“颗粒(particles)”旨在描述样品(例如水基样品)中的极少量或碎片物质(例如有机或无机物质或者一种或多种微生物)。
[0014]本专利技术人已经表明，通过使用流式细胞术来检测水基样品中的微塑料，他们已经发现一种用于分析、列举和识别水基样品中的微塑料以及用于将它们与有机物质、细菌、腐殖酸、矿物质和其他材料区分开的快速方法。
[0015]不需要染色，并且因此避免了通过染色生成伪影。
[0016]专利技术人还应用专用机器学习算法来进行数据分析，这允许基于由不同类型的材料生成的独特散射光和荧光信号来辨识新类型材料的指纹，使得也可检测样品中的新类型的塑料、材料或污染物。
[0017]尼罗红有时也用于流式细胞术中以对脂质和细胞染色，但其不适用于微塑料检测，这是由于分子的亲脂性特点会与油/脂肪滴和有机材料结合或产生可能干扰测量的胶束。
[0018]幸运的是，专利技术人惊讶地发现流式细胞术可用于检测水基样品中的微塑料，而无需使用任何染色。
[0019]在过去的30年中，流式细胞术主要用于哺乳动物细胞分析、细菌分析，最近还用于其他亚微米囊泡分析(外泌体)。
[0020]与尼罗红染色和/或拉曼或FTIR相比，该方法具有几个优点。首先，与光谱方法相比，其显著地提高了分析速度：可快速地处理样品，从而提供精确计数和粗略粒度估计。其次，在流式细胞术中检测微塑料不需要尼罗红染色。此外，其避免了误导性伪影；因此，该方法提供了用于在不依赖于经典染色的情况下识别微塑料的新颖方式。最后，可用新指纹来训练机器学习算法以检测样品中的新类型的塑料、材料或污染物。
[0021]因此，本专利技术涉及在样品中检测塑料微粒。特别地，本专利技术涉及一种用于在水基样品中检测塑料微粒的过程，该过程包括通过流式细胞术对样品进行分析。本专利技术还涉及一种用于在水基样品中检测塑料微粒的方法，该方法包括通过流式细胞术对样品进行分析。
附图说明
[0022]图1示出了大于4μm的微粒的PET光谱和散点图的示例。
[0023]图2示出了大于4μm的微粒的PE光谱和散点图的示例。
[0024]图3示出了尺寸标准。专利技术人使用了聚苯乙烯粒度标准试剂盒、流式细胞术等级，标准粒度为1μm、2μm、4μm、5μm和50μm
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60μm。
具体实施方式
[0025]因此，本专利技术部分地涉及一种用于在水基样品中检测塑料微粒的过程或方法，该
过程或方法包括通过流式细胞术对样品进行分析。
[0026]就本专利技术的目的而言，塑料微粒是尺寸小于5mm的小片塑料。该定义符合美国国家海洋和大气管理局的提议。例如，塑料微粒可以是长度在1μm
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5mm范围内的小片塑料。因为通常使用333μm的网状漂浮生物网来捕获水样品中的浮游生物和漂浮物，所以塑料微粒也可以是尺寸在333μm
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5mm范围内的小片塑料。
[0027]就本专利技术的目的而言，水基样品应为以水为主要组分的任何样品。例如，如果样品含有至少90体积％、至少95体积％、至少96体积％、至少97体积％、至少98体积％、至少99体积％或至少99.5体积％的水，则应认为该样品是水基的。水基样品可以是食物产品的样品。根据国际食品法典委员会，术语“食物”应意指旨在供人类食用的任何物质，无论是经加工的、半加工的还是原始的，并且包括饮料、口香糖和已在“食物”的制造、制备或处理中使用的任何物质，但不包括化妆品或烟草或仅用作药物的物质。此外，例如，水基样品可选自由以下组成的组：水，例如饮用水，诸如静水或气泡水；茶；咖啡；果汁；柠檬水本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于在水基样品中检测和表征塑料微粒的过程，所述过程包括通过光谱流式细胞术对所述样品进行分析。2.根据权利要求1所述的过程，其中流式细胞术包括以下步骤：
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将含有颗粒的水基样品转移通过流动池，所述流动池至少部分地对至少一种感兴趣波长基本透明，
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用来自至少一个相干光源的具有一种感兴趣波长的光照射所述流动池中含有颗粒的所述水基样品，
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记录所述颗粒的至少一种光学特性，所述至少一种光学特性由所述颗粒与所述流动池中具有感兴趣波长的至少一个光束的相互作用产生，
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通过使用所述至少一种记录的光学特性来表征所述颗粒。3.根据权利要求1所述的过程，其中所述光谱流式细胞术包括记录步骤，所述记录步骤使用覆盖至少50％、至少75％或至少90％可见光谱的检测阵列来记录所述颗粒的至少一种光学特性，所述至少一种光学特性由所述颗粒与所述流动池中具有感兴趣波长的至少一个光束的相互作用产生。4.根据前述权利要求中的一项所述的过程，其中用于细胞术的细胞仪配备有至少4个激光器，例如，波长分别为405nm、488nm、561nm和640nm的4个激光器；或者波长分别为355nm、405nm、488nm、561nm和640nm的5个激光器。5.根据前述权利要求中的一项所述的过程，其中在流式细胞术期间，包括所述塑料微粒的衍射光和/或荧光诸如自发荧光的光谱由至少一个检测器记录。6.根据前述权利要求中的一项所述的过程，其中所述塑料微粒的衍射光和自发荧光由至少一个雪崩光电二极...

【专利技术属性】
技术研发人员：F，
申请(专利权)人：雀巢产品有限公司，
类型：发明
国别省市：