Eine Lösung für den Vergleich der Daten verschiedener Analysetechniken ist nur über eine verlässliche Qualitätsbewertung der jeweiligen Methoden und eine Harmonisierung der Ergebnisse zu erzielen. Um eine solche Bewertung zu ermöglichen, muss genau bekannt sein, wie viele Kunststoffpartikel – in der Partikelgrößenordnung von Mikroplastik – sich in den Testproben zur Überprüfung der Analysemethoden befinden, um z. B. die Wiederfindungsrate ermitteln zu können. Daher wird eine Mikroplastik-Referenz benötigt, also Referenz-Kunststoffpartikel, die als interner Standard den Testproben in genau bekannter Anzahl hinzugefügt werden können.

Definierte Partikel in löslicher Matrix

Diese Herausforderung wurde bereits früh in der Mikroplastikforschung erkannt. Derzeit sind Referenzpartikel in Pulverform oder als Suspension verfügbar. Beim Hinzugeben dieser Partikel zu Testproben kommt es nach Angaben der Universität Bayreuth zu mehr oder weniger großen Abweichungen in der Partikelanzahl. Eine exakte Bewertung von unterschiedlichen Analysetechniken sei mit den derzeit verfügbaren Referenzmaterialien schwierig. Eine bessere Lösung wären Partikel, die in einer einfach zu verwendenden, löslichen Matrix in exakter Anzahl eingebettet sind und vor der Analyse zu Proben gegeben werden können. Solche Partikel wurden nun im Sonderforschungsbereich (SFB) 1357 Mikroplastik an der Universität Bayreuth entwickelt.

Herstellungsmethode

Das Verfahren der Bayreuther basiert auf der Herstellung von sehr dünnen Kunststoffsäulen, die mittels CNC-Fräsung aus einem Kunststoffblock erzeugt werden. Die Säulen werden in Gelatine eingebettet und mittels Kryo-Mikrotomie, einem Tiefkühl-Schnittverfahren, zu identischen Gelatine-Plättchen geschnitten. Die Gelatine-Plättchen weisen jeweils die gleiche, exakt definierte Anzahl an Mikroplastikpartikeln auf. Form, Größe und Zusammensetzung der Partikel können über das Kunststoff-Ausgangsmaterial und die CNC-Parameter genau bestimmt werden. Für die weitere Verwendung können die Gelatine-Plättchen mit dem Mikroplastik als interner Standard einfach zu unterschiedlichsten Proben wie z. B. Wasser, Boden oder Gewebe gegeben und bei milder Wärme aufgelöst werden.

Validierte Verfahren in der Mikroplastik-Analytik

„Unsere Entwicklung im SFB ermöglicht endlich eine einfache und ganzheitliche Validierung aller bei den unterschiedlichen Mikroplastik-Analyseverfahren beteiligten Prozesse wie Probentransfer, Extraktion, Aufreinigung, Probenteilung, Messung und Auswertung. Sie ist entscheidend, um die Zuverlässigkeit und Genauigkeit analytischer Methoden zu bewerten“, sagt Dr. Martin Löder, Leiter des SFB-Keylabs für Mikroplastik-Analyse.

Prof. Dr. Christian Laforsch, Sprecher des SFB und Mitentwickler, ergänzt: „Mit unseren neuen Referenzpartikeln haben wir nun endlich einen großen und maßgeblichen Schritt in Richtung der Harmonisierung und Vergleichbarkeit unterschiedlicher Analyseverfahren für Mikroplastik gemacht.“

Publikation:
Oster, S.D., Bräumer, P.E., Wagner, D. et al. A novel proof of concept approach towards generating reference microplastic particles. Microplastics and Nanoplastics 4, 24 (2024). https://doi.org/10.1186/s43591-024-00094-6

Quelle: Universität Bayreuth