Spettroscopia micro-Raman per la rilevazione di microplastiche in animali sentinella

La plastica è un polimero organico sintetizzato da materie prime fossili come gas naturale, petrolio o carbone. A causa dei numerosi vantaggi come economicità, versatilità e resistenza, la produzione mondiale ha raggiunto i 390,7 milioni di tonnellate nel 2021. Tuttavia la durabilità e il riciclaggio della plastica sono limitati, causandone l’accumulo nell’ambiente. Lo smaltimento improprio e la frammentazione dei materiali plastici hanno portato alla produzione di minuscole particelle e fibre, denominate microplastiche. Nel 2019, l’Agenzia europea per le sostanze chimiche (ECHA) definisce le microplastiche come particelle solide contenenti polimeri di dimensioni comprese tra i 5mm e 1nm. Le microplastiche possono avere origine primaria, se derivano da prodotti che contengono direttamente microparticelle di plastica, o secondaria quando derivano da qualsiasi disgregazione del materiale polimerico che può essere causato da radiazioni UV, agenti atmosferici e degradazioni chimiche. La dispersione di questi materiali nell’ambiente ha portato una serie di problematiche a livello ambientale poiché a causa del lento degrado sono classificati come contaminanti persistenti: possono causare interferenze con l’alimentazione di alcuni esseri viventi, portando ad un conseguente bioaccumulo fino al potenziale ingresso nella catena alimentare umana. Inoltre le microplastiche possono adsorbire sulla superficie diversi inquinanti che possono essere assunte insieme ad esse all’interno degli organismi. Le microplastiche sono un inquinante a livello mondiale ed è necessario valutarne la presenza e gli eventuali effetti patogeni nei differenti organismi. Per fare ciò si ha la necessità metodologie standardizzate per valutare qualitativamente e quantitativamente la presenza di microplastiche nelle matrici ambientali e in tessuti animali. L’obiettivo di questo lavoro di tesi è stato validare un protocollo per l’utilizzo della spettroscopia micro-Raman per l’analisi qualitativa di microplastiche all’interno di tessuti animali. A tal fine si sono perseguiti due sotto obiettivi: il primo è stato selezionare un metodo di digestione che ottimizzasse la rimozione del tessuto animale, salvaguardando il materiale plastico; il secondo è stata la ricerca di materiali xenobiotici in animali sentinella. Per validare un metodo per la digestione dei tessuti animali e valutare la presenza di plastica, senza alterare la struttura polimerica, è stato utilizzato un fegato di capriolo come bianco analitico. La lavorazione di 12 campioni ha rivelato che il metodo che prevede l’uso di una soluzione di KOH 10% 1:10 p/V, incubazione 40°C per 48h e filtrazione con filtro in vetro borosilicato 1,2μm, non ha presentato complicazioni nel trattamento dei campioni ed un’efficacia digestiva del 99,59%. Per l’analisi qualitativa delle plastiche e valutare l'integrità molecolare dei polimeri è stato utilizzato sistema associato ad un microscopio ottico petrografico con laser verde Nd allo stato solido 532 nm in un range spettrale esteso 100-4000 cm-1. Per sperimentare il metodo su campioni reali sono stati prelevati campioni di fegato da due differenti animali: tassi e bovini da allevamento, a causa della differente alimentazione dei due individui. Le analisi preliminari hanno mostrato un’efficacia digestiva del metodo del 99,19% e la presenza di particelle e fibre non coerenti con il semplice tessuto animale.