Identificazione di microplastiche in matrici di interesse clinico e caratterizzazione di microsfere polimeriche standard

Abstract

Il lavoro di tesi si focalizza sull'identificazione di microplastiche in matrici di interesse clinico e sulla caratterizzazione chimico-fisica di microsfere polimeriche standard. La prima parte dell'indagine è stata rivolta a soluzioni per la dialisi peritoneale e a campioni di condensato dell'aria espirata (EBC), questi ultimi provenienti da pazienti affetti da patologie respiratorie croniche. Tramite l'impiego della spettroscopia micro-Raman e del software Specomp è stata accertata la presenza di frammenti polimerici (principalmente PE, PP, PS) in entrambe le tipologie di campioni; nell'EBC, inoltre, sono stati rinvenuti pigmenti utilizzati per la colorazione dei materiali plastici. Lo studio ha richiesto l'ottimizzazione metodologica, focalizzata sulla selezione di membrane filtranti e supporti inorganici ideali e ha evidenziato l'importanza dei controlli procedurali per mitigare il rischio di contaminazione secondaria. Nella seconda parte, sono state analizzate sospensioni acquose di MP standard di polietilene e polistirene tramite Dynamic Light Scattering (DLS) e Laser Doppler Electrophoresis (EDL) per valutarne il raggio idrodinamico e il potenziale Zeta al variare di concentrazione, pH e temperatura del mezzo di dispersione. Inoltre, sulle stesse MP è stata svolta un'indagine morfologica mediante microscopia elettronica (SEM). Queste analisi hanno portato alla luce la dipendenza tra le proprietà delle particelle e i parametri indagati e l'effetto del punto di carica zero dei polimeri sulla stabilità della sospensione. L'indagine ha evidenziato le potenzialità delle tecniche utilizzate e i limiti delle stesse in funzione della maggiore complessità legata all'analisi di campioni reali.

This thesis project focuses on the detection of microplastics in clinical matrices and the physicochemical characterization of standard polymer microspheres. The first phase of the research investigated peritoneal dialysis solutions and exhaled breath condensate (EBC) samples collected from patients with chronic respiratory diseases. The application of micro-Raman spectroscopy, supported by SpeComp software, enabled the detection of polymer fragments (mainly PE, PP, and PS) in both matrices, as well as the identification of industrial pigments within the EBC samples. The study required thorough methodological optimization and underscored the vital role of procedural blanks in preventing secondary contamination. In the second phase, aqueous suspensions of standard polyethylene and polystyrene microplastics were characterized using Dynamic Light Scattering (DLS) and Laser Doppler Electrophoresis (EDL) to evaluate their hydrodynamic radius and Zeta potential as a function of concentration, pH, and medium temperature. In parallel, scanning electron microscopy (SEM) was employed to define their morphology. These investigations demonstrated a strong correlation between particle properties and the environmental parameters examined, highlighting the effect of the polymer point of zero charge on colloidal stability. Ultimately, the entire study outlined both the significant potential of the techniques used and their intrinsic limitations when confronted with the high complexity of real-world samples.