Japoński prototyp podłączany do smartfona wykrywa PFAS w wodzie
By Paweł Lisowski
Spis treści
Naukowcy z Okinawa Institute of Science and Technology (OIST) opracowali przenośny sensor, który może wykrywać śladowe ilości PFAS w wodzie. Układ składa się z jednorazowej elektrody, małego potencjostatu i smartfona lub laptopa. To wciąż prototyp, ale jego wyniki pokazują, że część analiz wykonywanych dziś w specjalistycznych laboratoriach może w przyszłości trafić do pomiarów terenowych.
PFAS, nazywane „wiecznymi chemikaliami”, są bardzo trwałe i mogą utrzymywać się w środowisku przez długi czas. Zespół OIST przetestował rozwiązanie na dwóch związkach: kwasie perfluorooktanowym (PFOA) i sulfonianie perfluorooktanu (PFOS). Wyniki opisano w pracy opublikowanej w czasopiśmie Biosensors and Bioelectronics.
Sensor rozpoznaje konkretne cząsteczki
Sercem układu są molekularnie imprintowane polimery, czyli MIP-y. Można je porównać do syntetycznych przeciwciał: podczas produkcji powstają w nich miejsca dopasowane do wybranej cząsteczki. Po związaniu PFOA lub PFOS zmienia się przepływ ładunku na elektrodzie. Pomiar tej zmiany pozwala oszacować stężenie zanieczyszczenia bez dodawania dodatkowych odczynników.
Badacze nadrukowali 100 jednorazowych elektrod na paskach z wykorzystanej tkaniny w ciągu kilku godzin. Każdy pasek łączy się z potencjostatem, czyli niewielkim urządzeniem mierzącym sygnał elektrochemiczny. Potencjostat może komunikować się bezpośrednio ze smartfonem albo komputerem.
Wynik na poziomie pojedynczych części na bilion
W pracy podano granicę wykrywalności wynoszącą 1,11 pg/ml dla PFOA i 1,63 pg/ml dla PFOS. W przypadku rozcieńczonych wodnych roztworów 1 pg/ml odpowiada 1 części na bilion. W próbkach wody pitnej i słodkiej celowo wzbogaconych o badane związki odzysk wynosił od 88 do 96 procent, co oznacza, że odczyt był bliski rzeczywistej ilości dodanej substancji.
OIST podaje, że w Japonii zarówno PFOA, jak i PFOS są objęte wartością 50 pg/ml. To pokazuje, dlaczego tak czuły pomiar może być przydatny do wstępnego monitoringu. Nie oznacza jednak, że prototyp zastępuje certyfikowaną analizę laboratoryjną. Dotychczasowe testy dotyczyły przygotowanych próbek, a nie pełnego przekroju warunków spotykanych w domowych instalacjach wodnych.
Do zastosowania w terenie jeszcze daleka droga
Przenośny pomiar mógłby ułatwić pracę lokalnym służbom i badaczom, bo próbki nie musiałyby za każdym razem trafiać do laboratorium wyposażonego w kosztową aparaturę. Konstrukcja MIP-ów jest modułowa, więc po zmianie cząsteczki wzorcowej platformę można potencjalnie dostosować do innych przedstawicieli rodziny PFAS.
Na tym etapie nie jest to jednak gadżet, który można kupić i podłączyć do dowolnego telefonu. Naukowcy wskazują na potrzebę dalszego rozwoju oraz walidacji w rzeczywistych warunkach terenowych. Najważniejsza obietnica projektu dotyczy więc nie natychmiastowego domowego testu, lecz obniżenia bariery wejścia do częstszego monitorowania wody.
Źródła
Autor Artykułu
Paweł Lisowski
Paweł Lisowski - pasjonat technologii, komputerów i internetu. Od wielu lat śledzi rozwój sprzętu i oprogramowania, testuje nowe rozwiązania i dzieli się wiedzą z czytelnikami. Zafascynowany wpływem technologii na codzienne życie, tworzy praktyczne poradniki i inspiruje do świadomego korzystania z cyfrowego świata.