فناوری یادگیری ماشین به کمک تشخیص میکروپلاستیک‎‌ها می‌آید

به گزارش گروه علم و آموزش ایرنا، این تیم تحقیقاتی به رهبری دکتر هو سانگ جونگ از دپارتمان همگرایی نانو- زیستی در موسسه علوم مواد کره جنوبی (KIMS) که یک موسسه تحقیقاتی دولتی زیر نظر وزارت علوم و فناوری اطلاعات و ارتباطات این کشور است، با همکاری موسسه تحقیقاتی KOTITI کره، اولین فناوری جهان را برای تشخیص سریع و دقیق میکروپلاستیک ها (MPs) ابداع کرده است. میکروپلاستیک ها با آلودگی زیست محیطی و زنجیره غذایی باعث آسیب به انسان و ژنتیک می شوند.

فناوری تشخیص میکروپلاستیک که توسط این تیم تحقیقاتی توسعه یافته، به صورت کیت و قابل استفاده در محل است. با این فناوری، نوع، تعداد و توزیع میکروپلاستیک ها را می توان در مدت ۲۰ دقیقه بدون هیچ گونه پیش فراوری شناسایی کرد. تمرکز تیم تحقیقاتی بر این واقعیت است که میکروپلاستیک ها قابل جداسازی هستند.

این تیم یک ماده پلاسمونیک را به شکل یک نانوجیب ساختند که می‌تواند میکروپلاستیک ها را روی سطح یک فیلتر کاغذی با منافذ ریز جذب کند و سیگنال نوری تز میکروپلاستیک گرفته شده را تقویت کند. هنگامی که یک محلول نمونه حاوی میکروپلاستیک ها از طریق یک سرنگ تزریق می شود، سیگنال طیف سنجی رامان میکروپلاستیک، روی مواد پلاسمونیک به شکل نانوجیب تقویت می شود و تشخیص دقیق را امکان پذیر می کند. این فناوری همچنین می تواند برای شناسایی میکروپلاستیک ها در مقیاس نانو استفاده شود.

انتقال اطلاعات در ساختارهای نانو، مشابه فوتونیک، با استفاده از پلاسمون‌های سطحی، پلاسمونیک گفته می‌شود. طیف سنجی رامان یکی از روش‌های طیف‌سنجی است که بیشتر برای آنالیز حالت‌های ارتعاشی مولکول‌ها کاربرد دارد. این روش برای تأیید ساختار و شناسایی مولکول‌ها استفاده می‌شود.

به گزارش تارنمای اینویشن نیوز نت ورک، علاوه بر آن، این تیم تحقیقاتی سیگنال‌های طیف‌سنجی رامان میکروپلاستیک ها را به یک سامانه هوش مصنوعی آموزش دادند تا هوش مصنوعی تعیین کند حتی در صورت وجود عناصر دیگری در نمونه. آیا سیگنال شناسایی شده با میکروپلاستیک ها مطابقت دارد یا خیر. این فناوری تشخیص دقیق تنها میکروپلاستیک ها را حتی در محیط های پیچیده یا نمونه های انسانی و همچنین تراکم، توزیع و نوع آنها را ممکن می سازد.

استفاده از فناوری‌های موجود برای شناسایی میکروپلاستیک ها در محیط دشوار است. این به این دلیل است که نیاز به پیش فراوری پیچیده، تجهیزات پیشرفته و تجزیه و تحلیل توسط محققان ماهر دارد. این فناوری جایگزین فرآیند پیش فراوری در قالب فیلتر شده و به جای افزایش عملکرد تجهیزات، حساسیت مواد را بهبود می بخشد.

علاوه بر این، بزرگترین وجه تمایز آن این است که ماشین های یادگیرنده جایگزین مهارت محققان ماهر شده است. همچنین دستگاه مزیت استفاده از طیف سنج قابل حمل رامان را دارد که امکان تشخیص در محل را افزایش می دهد.

آلودگی زیست محیطی و مخاطرات انسانی ناشی از میکروپلاستیک ها نگرانی هایی ایجاد کرده است. براساس گزارش های منتشر شده، میکروپلاستیک ها حتی از محصولات روزمره مانند ظروف نوشیدنی و پاکت های خوراکی در محیط آزاد می شوند.

با این حال، تاکنون هیچ روشی برای تشخیص میکروپلاستیک ها در ابعاد میکرو یا نانو ارائه نشده است. بنابراین نیاز به توسعه فناوری برای ایجاد یک روش تشخیص استاندارد بین المللی وجود دارد.

از آنجا که این امر می‌تواند به تدوین مقرراتی در آینده در مورد محصولات پلاستیکی و ظروف غذا و نوشیدنی بینجامد، ابداع فناوری برای غلبه بر مقررات واردات و صادرات به دلیل مشکلات زیست‌محیطی آینده منطقی است. مزیت دیگر این فناوری این است که عموم مردم به راحتی می توانند در مواقع لزوم از آن استفاده کنند؛ زیرا سنجنده به صورت کیت ساخته شده است.

دکتر هو سانگ جونگ، محقق ارشد KIMS که این فناوری را توسعه داده است، گفت: اگر این فناوری تجاری سازی شود، فناوری تشخیص میکروپلاستیک ها به سرعت و به آسانی در جهان منتشر خواهد شد. بر این اساس محققان از هیچ تلاشی برای توسعه فناوری‌های مواد برای ایمنی مردم و نسل‌های آینده دریغ نخواهند کرد.

نتایج این مطالعه در نشریه Advanced Functional Materials منتشر شده است.