Los nanoplásticos plantean un reto analítico. Su tamaño submicrométrico favorece atravesar membranas y dispersarse globalmente. Evaluar riesgos exige herramientas capaces de cuantificar concentraciones ambientales y diferenciar polímeros. En Nature Water, investigadores de Massachusetts Amherst y Ocean University of China presentaron OM-SERS, una técnica que combina manipulación óptica y espectroscopía Raman mejorada. El estudio demuestra sensibilidad récord y aplicabilidad en aguas reales.
Cómo funciona OM-SERS en la detección de nanoplásticos
El sistema busca concentrar nanoplásticos dispersos. Detectar partículas submicrométricas directamente en agua es complejo porque su señal espectral es muy débil. OM-SERS soluciona este problema generando gradientes térmicos mediante un láser que incide sobre nanopartículas de oro. Estos gradientes ejercen fuerzas fotoforéticas y de dispersión que atraen a los nanoplásticos hacia el centro metálico. El movimiento browniano mantiene las partículas en suspensión, evitando fusión o deformación durante el enriquecimiento.
Fuente: Nature Water (2025). DOI: 10.1038/s44221-025-00417-8
La meta es obtener una señal Raman interpretable. Una vez concentradas en torno al oro, las partículas producen espectros característicos amplificados por la superficie metálica. Este refuerzo permite diferenciar polímeros con composiciones químicas similares, como poliestireno o PET, en condiciones de baja concentración. Para simular aguas reales, los investigadores añadieron un paso de limpieza con agua pura que elimina sales y orgánicos disueltos. Este procedimiento neutraliza interferencias y mejora la relación señal-ruido. Así, la técnica trasciende la prueba de laboratorio y se adapta a matrices ambientales.
La técnica logra identificar plásticos invisibles con alta fiabilidad
Resultados de sensibilidad y precisión de OM-SERS en laboratorio
El sistema alcanzó sensibilidades inéditas. La detección de poliestireno de 30 nanómetros logró un límite de 1,5×10⁻⁷ gramos por litro, una cifra significativamente inferior a la de métodos Raman previos. Esto significa que OM-SERS puede trabajar con concentraciones cercanas a las ambientales y no solo con suspensiones preparadas en laboratorio. Además, los ensayos se realizaron con volúmenes reducidos, inferiores a 7,2 mililitros, lo que simplifica la logística de muestreo. El proceso de enriquecimiento recuperó entre 89 % y 94 % de las partículas, dependiendo del tamaño. En conjunto, el rango de detección abarcó desde decenas de nanómetros hasta aproximadamente un micrómetro.
La técnica demostró cuantificación lineal. Las curvas estándar para poliestireno de 30 y 1000 nanómetros mostraron correlaciones reproducibles entre concentración y señal Raman. En el caso del tereftalato de polietileno de 750 nanómetros, la linealidad se mantuvo hasta 0,5 miligramos por litro, lo que confirma aplicabilidad en aguas naturales con cargas variables. Ensayos prolongados revelaron que la morfología del poliestireno permanecía intacta incluso tras seis horas de irradiación, descartando artefactos por degradación térmica. De manera comparativa, los polímeros PMMA y PET no ofrecieron picos característicos a concentraciones de 1 gramo por litro sin el paso de enriquecimiento. Estos resultados subrayan la importancia del preconcentrado en la obtención de datos fiables.
OM-SERS ofrece cuantificación lineal y fiable de nanoplásticos en distintas condiciones
Validación de OM-SERS en aguas dulces y marinas
El sistema fue validado en agua dulce. El río Licun en China se utilizó como escenario de prueba para evaluar la aplicabilidad fuera del laboratorio. En este entorno, el poliestireno se identificó con un tiempo de enriquecimiento de 40 minutos, alcanzando concentraciones entre 6,5 y 8,5 microgramos por litro. Además, se detectó tereftalato de polietileno tras 340 minutos de operación, con una concentración de 66 microgramos por litro. Estos resultados muestran que OM-SERS puede revelar tanto partículas comunes como polímeros menos frecuentes en condiciones ambientales reales.
La técnica mantuvo eficacia en aguas marinas. En un criadero marino, las concentraciones de poliestireno detectadas estuvieron entre 1,4 y 1,8 microgramos por litro, dentro del rango esperado para estas matrices. En una playa cercana, el sistema identificó valores aún menores, entre 0,7 y 1,0 microgramos por litro, confirmando sensibilidad incluso en escenarios de baja concentración. La elevada salinidad redujo inicialmente la intensidad de la señal, pero este problema se resolvió con el paso adicional de limpieza. El resultado es una metodología robusta frente a interferencias naturales. En conjunto, la validación demuestra que OM-SERS puede aplicarse de manera fiable en aguas superficiales y costeras.
El sistema confirma eficacia en criaderos y playas con alta salinidad
Aplicaciones de OM-SERS en ingeniería y control de calidad del agua
El método ofrece ventajas frente a técnicas tradicionales. OM-SERS enriquece y detecta nanoplásticos en un mismo paso, evitando la destrucción de las partículas que ocurre en métodos basados en pirólisis. Esta característica permite conservar muestras para análisis complementarios, como estudios toxicológicos o de adsorción química. El reducido volumen de muestra requerido, inferior a 10 mililitros, facilita campañas de muestreo frecuentes en campo. Al generar huellas espectrales específicas, la técnica distingue polímeros con aditivos distintos, aportando información relevante para evaluar su procedencia. En conjunto, representa una herramienta analítica selectiva y no destructiva.
Su potencial se proyecta hacia la monitorización continua. La integración con sistemas microfluídicos abre la puerta a plataformas compactas y automatizadas, capaces de procesar muestras en tiempo real. Con calibraciones periódicas, es posible establecer umbrales de alerta para polímeros específicos, aplicables a programas de control de calidad del agua. Este enfoque daría a ingenieros y operadores datos de alta resolución sin necesidad de grandes volúmenes o laboratorios centralizados. Además, reduciría costes operativos en campañas de vigilancia ambiental prolongadas. Así, OM-SERS se posiciona como apoyo sólido para decisiones de diseño, explotación y cumplimiento normativo.
OM-SERS impulsa el control en tiempo real del agua
Conclusión
OM-SERS representa un salto metodológico en el análisis. El estudio publicado en Nature Water demuestra que es posible detectar nanoplásticos en concentraciones ambientales con precisión y sin destruir las muestras. Esta capacidad amplía las herramientas disponibles para evaluar riesgos ecológicos y sanitarios asociados a plásticos invisibles. La validación en río y mar confirma aplicabilidad fuera del laboratorio, incluso en matrices complejas con alta salinidad o carbono orgánico disuelto. Con ello, se sientan bases sólidas para una monitorización más rigurosa de contaminantes emergentes.
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