Крихітні сенсори за хвилини виявляють «вічні хімікати» у воді.
Дослідники з Університету Чикаго та Аргонської національної лабораторії створили нову технологію швидкого виявлення пер- і поліфторалкільних речовин (PFAS) — так званих «вічних хімікатів» — у воді. Мініатюрний сенсор здатний знаходити надзвичайно малі концентрації цих забруднювачів упродовж кількох хвилин, що може суттєво змінити підходи до контролю якості питної води.
PFAS широко застосовуються у промисловості та побутових товарах — від антипригарного посуду й водостійкого текстилю до пакування для харчових продуктів і пожежогасної піни. Завдяки дуже міцним хімічним зв’язкам ці сполуки практично не розкладаються в природі, накопичуються у водних екосистемах та організмі людини. Саме тому PFAS пов’язують із підвищеним ризиком онкологічних захворювань, порушеннями роботи щитоподібної залози та ослабленням імунної системи.
Сьогодні для визначення PFAS у воді зазвичай застосовують складні лабораторні методи, зокрема рідинну хроматографію у поєднанні з мас-спектрометрією. Такі аналізи потребують дорогого обладнання і можуть тривати від кількох днів до кількох тижнів. Натомість новий сенсор, створений на основі кремнієвого чипа, дозволяє отримати результат за лічені хвилини без використання складної лабораторної інфраструктури.
Принцип роботи пристрою базується на зміні електропровідності поверхні сенсора, коли молекули PFAS зв’язуються зі спеціально розробленими молекулярними зондами. Для підбору таких зондів дослідники використали комп’ютерне моделювання та алгоритми машинного навчання, що дозволило швидко знайти молекулярні структури з високою селективністю до цих забруднювачів.
Чутливість технології надзвичайно висока: сенсор здатний виявляти PFAS у концентраціях приблизно 250 частин на квадрильйон (250 ppq), що відповідає близько 0,25 нанограма на літр (0,25 нг/л). Такий рівень чутливості дозволяє фіксувати навіть слідові кількості найбільш токсичних представників цієї групи, зокрема перфтороктанової кислоти (PFOA) та перфтороктансульфонату (PFOS).
У перспективі технологія може стати основою компактних приладів для оперативного моніторингу якості води — як у лабораторіях, так і безпосередньо на водоочисних станціях чи у польових умовах. Дослідники також планують адаптувати платформу для виявлення інших забруднювачів, включно з різними органічними токсикантами, антибіотиками та вірусами у водному середовищі.
Детальніше: https://is.gd/VkUoz9