一种可现场部署的侧向层析试纸技术：实现环境水体中纳米塑料的快速灵敏检测

《Journal of Hazardous Materials》：A field-deployable lateral flow assay for rapid and sensitive detection of nanoplastics

针对纳米塑料传统检测方法依赖大型仪器、前处理复杂且难以现场应用的瓶颈，Yunsoo Chang团队开发了基于荧光标记的侧向层析试纸(LFA)，可在10分钟内检测<200 nm的聚苯乙烯(PS)、聚乙烯(LDPE)等5种常见纳米塑料，检测限低至9.3-163.9 μg/L，在河水、海水中验证了其抗干扰能力，为环境纳米塑料污染监测提供了便携解决方案。

　　

塑料污染已成为全球性环境问题，其中尺寸小于1微米的纳米塑料因其高迁移性和生物穿透性更具生态风险。然而，现有检测技术如拉曼光谱空间分辨率受限（约1微米），傅里叶变换红外显微镜（FT-IR）难以检测<200 nm颗粒，而电镜虽具纳米级分辨率却无法进行化学鉴定。这种技术缺口严重阻碍了对环境中纳米塑料分布与风险的认知。

针对这一挑战，Yunsoo Chang团队在《Journal of Hazardous Materials》发表研究，开发了基于1-芘丁酸N-羟基琥珀酰亚胺酯(PBN)荧光标记的侧向层析试纸(LFA)。该技术通过聚乙烯亚胺(PEI)捕获带负电的纳米塑料，实现了环境水体中5种常见聚合物（PS、LDPE、PP、PVC、PET）的同步检测。研究采用模块化优化策略，依次筛选硝化纤维素膜类型（最终选定FF120HP）、控制线间距（5 mm）和表面活性剂浓度（2.3% Triton X-100），并利用便携式紫外成像装置（含260-275 nm UV-C模块）实现现场分析。

关键实验方法

研究通过溶剂置换法自制LDPE、PVC等纳米塑料，采用Zeta电位分析仪和扫描电镜(SEM)表征颗粒特性；优化LFA组件包括样品垫、结合垫和吸收垫的组装参数；使用智能手机（iPhone 12 pro max）在标准化拍摄参数下（ISO 4000，f/1.6光圈）采集荧光信号，通过凝胶分析软件量化检测线强度；通过添加大肠杆菌、腐殖酸等干扰物验证特异性；在韩国泗永河和海云台海水样本中进行实际水体验证。

主要研究结果

3.1节揭示FF120HP膜在80/100 nm PS检测中兼具高信号强度（25.3±0.6 RFU）与零假阳性，PBN最佳标记浓度为150 μg/mL。3.2节显示该技术对80 nm PS检测限达9.3 μg/L，显著优于金纳米星表面增强拉曼技术（AuStar-SERS）的625 μg/L。值得注意的是，芳香族聚合物PS/PET因π-π堆叠作用灵敏度更高，而脂肪族LDPE因仅依赖疏水作用灵敏度降低3倍。3.3节证实LFA对>200 nm颗粒检测效率骤降，但100 nm PS在520-1060 nm大颗粒共存时仍可准确检出（p>0.05）。3.4节显示1%腐殖酸下特异性保持稳定，但浓度≥2%会产生假阳性。3.5节在河水（含3.124 mg/L总氮）和海水（盐度32.4‰）中成功检出3.7×10²-3.7×10⁴ μg/L混合纳米塑料，与去离子水无显著差异（p>0.05）。3.7节开发的便携设备（0.5 W功耗）与台式荧光室（15 W）检测结果高度相关（r=0.999）。

研究意义

该研究突破了纳米塑料现场检测的技术壁垒，10分钟快速分析能力使其适用于污染突发事件响应。尽管对>200 nm颗粒的检测效率有待提升，但其在复杂基质（如含13.6 mg/m³叶绿素a的河水）中的稳定性，为建立分布式环境监测网络提供了可能。作者建议通过改进膜材料孔径分布和开发聚合物特异性荧光探针进一步提升性能，这项技术有望成为环境监管部门对抗"白色污染"的有力工具。