Un equip d'investigadors d'universitats d'Escòcia, Portugal i Alemanya ha desenvolupat un sensor que pot ajudar a detectar la presència de pesticides en concentracions molt baixes en mostres d'aigua.
El seu treball, descrit en un nou article publicat avui a la revista Polymer Materials and Engineering, podria fer que el control de l'aigua sigui més ràpid, més fàcil i més barat.
Els pesticides s'utilitzen àmpliament a l'agricultura a tot el món per evitar pèrdues de collites.Tanmateix, cal tenir precaució, ja que fins i tot petites fuites al sòl, a les aigües subterrànies o a l'aigua de mar poden causar danys a la salut humana, animal i ambiental.
El control ambiental periòdic és essencial per minimitzar la contaminació de l'aigua de manera que es pugui prendre una acció ràpida quan es detectin pesticides a les mostres d'aigua.Actualment, les proves de pesticides es fan normalment en condicions de laboratori mitjançant mètodes com la cromatografia i l'espectrometria de masses.
Tot i que aquestes proves proporcionen resultats fiables i precisos, poden ser llargues i costoses de realitzar.Una alternativa prometedora és una eina d'anàlisi química anomenada dispersió Raman millorada a la superfície (SERS).
Quan la llum arriba a una molècula, es dispersa a diferents freqüències depenent de l'estructura molecular de la molècula.SERS permet als científics detectar i identificar la quantitat de molècules residuals en una mostra de prova adsorbida sobre una superfície metàl·lica mitjançant l'anàlisi de la "empremta digital" única de la llum dispersa per les molècules.
Aquest efecte es pot millorar modificant la superfície metàl·lica perquè pugui adsorbir molècules, millorant així la capacitat del sensor per detectar concentracions baixes de molècules a la mostra.
L'equip d'investigació es va proposar desenvolupar un mètode de prova nou i més portàtil que podria adsorbir molècules a mostres d'aigua mitjançant materials impresos en 3D disponibles i proporcionar resultats inicials precisos al camp.
Per fer-ho, van estudiar diversos tipus diferents d'estructures cel·lulars fetes d'una barreja de polipropilè i nanotubs de carboni de parets múltiples.Els edificis es van crear amb filaments fosos, un tipus comú d'impressió 3D.
Utilitzant tècniques tradicionals de química humida, les nanopartícules de plata i or es dipositen a la superfície de l'estructura cel·lular per permetre un procés de dispersió Raman millorat a la superfície.
Van provar la capacitat de diverses estructures de materials cel·lulars impresos en 3D diferents per absorbir i adsorbir molècules del colorant orgànic blau de metilè i després les van analitzar mitjançant un espectròmetre Raman portàtil.
Els materials que van funcionar millor a les proves inicials -dissenys de gelosia (estructures cel·lulars periòdiques) lligades a nanopartícules de plata- es van afegir a la tira de prova.Es van afegir petites quantitats d'insecticides reals (Siram i paraquat) a mostres d'aigua de mar i aigua dolça i es van col·locar a tires de prova per a l'anàlisi SERS.
L'aigua s'agafa de la desembocadura del riu a Aveiro, Portugal, i de les aixetes de la mateixa zona, que es comprova regularment per controlar eficaçment la contaminació de l'aigua.
Els investigadors van trobar que les tires eren capaços de detectar dues molècules de pesticides en concentracions tan baixes com 1 micromol, que equival a una molècula de pesticides per milió de molècules d'aigua.
El professor Shanmugam Kumar, de la James Watt School of Engineering de la Universitat de Glasgow, és un dels autors de l'article.Aquest treball es basa en la seva investigació sobre l'ús de la tecnologia d'impressió 3D per crear gelosies estructurals de nanoenginyeria amb propietats úniques.
"Els resultats d'aquest estudi preliminar són molt encoratjadors i mostren que aquests materials de baix cost es poden utilitzar per produir sensors per al SERS per detectar pesticides, fins i tot a concentracions molt baixes".
La Dra. Sara Fateixa de l'Institut de Materials CICECO Aveiro de la Universitat d'Aveiro, coautora del treball, ha desenvolupat nanopartícules de plasma que donen suport a la tecnologia SERS.Tot i que aquest article examina la capacitat del sistema per detectar tipus específics de contaminants de l'aigua, la tecnologia es podria aplicar fàcilment per controlar la presència de contaminants de l'aigua.
Hora de publicació: 24-gen-2024