Un nou dispozitiv portabil permite detectarea rapidă și precisă a PFAS în apă
Substanțele per- și polifluoroalchilice (PFAS) sunt chimicale sintetice cunoscute pentru rezistența lor excepțională la degradare, câștigând supranumele de „chimicale eterne”. Aceste substanțe persistente se pot acumula în apă, sol și organisme vii, stârnind îngrijorări tot mai mari cu privire la impactul lor potențial asupra sănătății umane și mediului.
Detectarea contaminării cu PFAS reprezintă un prim pas esențial în abordarea acestor riscuri. Totuși, analiza convențională a PFAS necesită, de obicei, colectarea de probe de mediu și transportarea acestora către laboratoare specializate, dotate cu instrumente avansate de spectrometrie de masă. Deși aceste metode sunt extrem de sensibile și precise, ele pot fi costisitoare și consumatoare de timp.
Cercetătorii din cadrul Unității de Micro/Bio/Nanofluidică de la Institutul de Știință și Tehnologie din Okinawa (OIST) au creat acum o platformă fiabilă și ușor de produs în masă, care permite autorităților de reglementare și altor actori de mediu să detecteze PFAS pe loc, fără a fi necesar un laborator extern.
„Scopul nostru este de a dezvolta o tehnologie sensibilă și la costuri reduse, care să poată fi utilizată în afara laboratoarelor specializate. Am demonstrat că funcționează pentru PFOA și PFOS, iar aceeași platformă ar putea fi adaptată pentru a detecta alți compuși PFAS”, a declarat Dr. Mark Sullivan, din cadrul Micro/Bio/Nanofluidicii, Institutul de Știință și Tehnologie din Okinawa.
Dispozitivul nou este detaliat în revista Biosensors and Bioelectronics.
Cercetătorii au proiectat o nouă clasă de polimeri imitați moleculari (MIPs), care sunt perfect adaptați pentru a se potrivi cu PFAS. Materialele sunt formate în jurul moleculei țintă – în acest caz, PFAS – creând un loc de legătură. Molecula țintă este apoi spălată, lăsând în urmă un material care recunoaște și captează din nou ținta, asemenea unui lacăt perfect adaptat unei chei. De aceea, MIPs sunt adesea numiți „anticorpi sintetici”.
Dispozitivul lor detectează PFAS prin măsurarea modificărilor în curentul electric pe măsură ce moleculele țintă se leagă de un senzor acoperit cu MIPs specifice PFAS. Cu cât schimbarea curentului electric este mai mare, cu atât concentrația de PFAS din proba de apă este mai ridicată. Deoarece măsurarea nu necesită reactivi chimici suplimentari, această abordare ar putea oferi o soluție mai simplă și mai ieftină pentru monitorizarea apei potabile, la fața locului.
Platforma este compactă, de cost redus și proiectată pentru a fi ușor de fabricat. Pentru prototip, cercetătorii au imprimat prin serigrafie 100 de electrozi de unică folosință pe țesătură reutilizată în doar câteva ore. Aceștia au fost apoi acoperiți cu MIPs specifice PFAS și conectați la potențiostate disponibile comercial, care măsoară semnalele electrice și pot fi conectate direct la un smartphone sau laptop. În plus, metoda de fabricație a MIP-urilor este modulară, ceea ce înseamnă că molecula țintă poate fi înlocuită cu orice membru al familiei PFAS; pentru acest prototip, cercetătorii au ales cele două chimicale PFAS cele mai comune, cu riscuri documentate pentru sănătate: PFOS și PFOA.
PFAS s-au dovedit a fi o problemă insidioasă pentru mediu și sănătate din două motive cheie: rezistența lor excepțională la căldură, apă, ulei și degradare ambientală le face atât utile, cât și extrem de greu de descompus; diversitatea lor, familia PFAS cuprinzând mai mult de 10.000 de chimicale similare, dintre care 50-150 sunt reglementate la nivel global.
Modularitatea platformei MIP a echipei face relativ simplă adaptarea acesteia pentru diferite molecule PFAS și, mai important, reduce barierele în abordarea contaminării cu PFAS în viitor.
Dr. Perrine Lasserre a adăugat: „Demonstrează că este posibil să realizăm un sistem de detecție care să împuternicească agențiile locale sau chiar familiile să ia o decizie informată cu privire la modul de a aborda potențiala contaminare cu PFAS – cum ar fi alertarea autorităților municipale privind contaminarea în anumite locații sau dacă să investească într-un filtru de apă. Orice rezultat pe care îl putem obține cu acest sistem va fi benefic.”
„Detectarea precisă și accesibilă este un pas important în abordarea contaminării cu PFAS”, afirmă Profesorul Amy Shen. „Studiul nostru demonstrează cum recunoașterea moleculară sintetică poate fi combinată cu dispozitive electrochimice la costuri reduse pentru a detecta concentrații extrem de mici ale acestor chimicale persistente. Deși sunt necesare dezvoltări suplimentare și validări pe teren, vedem un potențial considerabil pentru a face monitorizarea mediului mai accesibilă și disponibilă pe scară largă.”
