Cercetătorii au pus recent la punct o metodă simplă, bazată pe nanoparticule, pentru a detecta mercurul, precum și alți poluanți. Această tehnologie creează posibilitatea de a testa rapid și ieftin apa, dar și peștele, verificând dacă există poluanţi în acestea.
Această cercetare va fi publicată în revista Nature Materials.
Atunci când mercurul ajunge în lacuri și râuri, acestea se acumulează în pește și adeseori ajunge în farfuriile noastre. O echipă elvețiano-americană de cercetători condusă de Francesco Stellacci de la Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) și Bartosz Grzybowski de la Northwestern University au conceput un sistem simplu, bazat pe nanoparticule, un fel de nano-scai, pentru a capta mercurul și alți agenți toxici. Particulele sunt acoperite cu fire minuscule care se pot agăța de metale grele cum ar fi mercurul și cadmiul. Această tehnologie face posibilă detectarea acestor substanțe în apa și peștele pe care-l consumăm, în mod simplu și ieftin. Noua metodă poate măsura mercurul metilic, cea mai comună formă de poluare cu mercur, la concentrații fără precedent de mici. Acest sistem este evidențiat într-un articol apărut în 9 septembrie 2012 în revista Nature Materials.
Metil mercurul, toxic și greu de monitorizat
Cercetătorii sunt îndeosebi interesați de detecția mercurului. Cea mai întâlnită formă a lui, mercurul metilic, se acumulează în sensul crescător al lanțului trofic, atingând cele mai ridicate nivele în peștii prădători de mari dimensiuni, precum tonul și peștele sabie. În SUA, Franța și Canada, autoritățile pentru sănătate publică sfătuiesc femeile însărcinate să limiteze consumul de pește, deoarece mercurul poate compromite dezvoltarea sistemului nervos al fetusului.
“Problema este că actualele tehnici de monitorizare sunt prea scumpe și complexe” explică Francesco Stellaci, co-autor al lucrării. “Testăm în mod periodic nivele de mercur în apa de băut, și dacă acele rezultate sunt pozitive, presupunem că nivelele sunt acceptabile între perioadele de de testare.” Însă deversările industriale fluctuează.
O nouă tehnologie simplă și ieftină
Tehnologia dezvoltată de echipa elvetiano-americană este simplu de folosit. O fâșie de sticlă este acoperită cu o peliculă cu “păr” de particule este imersată în apă. Când un ion pozitiv de metil mercur ori cadmiu ajunge intre două fire, acestea se apropie prinzând poluantul în capcană.
Un dispozitiv pentru măsurarea voltajului arată rezultatul; cu cât mai mulți ioni sunt prinși în nano-scai, cu atât mai multă electricitate vor conduce. Deci, pentru a calcula numărul de nanoparticule trebuie doar măsurat voltajul pe nanostructură.
Prin modificarea lungimii nano-firelor, cercetătorii pot lua în vizor un tip specific de poluant. “Procedura este generală” explică Stellacci. Mercurul metilic, din fericire, posedă proprietăți care-l extrem de ușor de capturat fără a prinde în același timp, în mod accidental alte substanțe; prin urmare rezultatele sunt foarte solide.
Bucată de sticlă acoperită cu o peliculă de nanoparticule "păroase", un fel de nano-scai, care poate fi introdus în apă pentru a măsura nivelul de merur.
Credit: The Grzybowski Group, Northwestern University
Read more at: http://phys.org/news/2012-09-nano-velcro-clasps-heavy-metal-molecules.html#jCp
Aspectul interesant al acestei abordări este că bucata de sticlă pentru citire ar putea costa mai puțin de 10 dolari, în timp ce dispozitivul de măsurare va costa doar câteva sute de dolari. Analiza poate fi efectuată pe teren, deci rezultatele sunt disponibile imediat. "Cu o metodă convențională, trebuie să trimiți mostrele către laborator, iar echipamentul de analiză costă câteva milioane de dolari" notează Stellacci.
Teste convingătoare în Lacul Michigan și Florida
Cercetătorii au testat sistemul în Lacul Michigan, lângă Chicago. În ciuda nivelului ridicat de industrializare din zonă, nivele de mercur sunt extrem de scăzute. “Scopul a fost să comparăm măsurătorile noastre cu măsurătorile FDA-ului efectuate prin metode convenționale” explică Sellacci. “Rezultatele noastre intră într-o plaja de valori acceptabile.”
Un pește-țânțar provenit din Everglades, Florida a fost, de asemenea, testat. Această specie nu se află foarte sus pe lanțul trofic și deci nu acumulează nivele ridicate de mercur în țesuturi. “Am măsurat țesuturi dizolvate în acid. Scopul a fost să vedem dacă am fi putut detecta chiar și cantități minuscule.” spune Bartosz Grzybowski profesor de chimie și director al Non-Equilibrium Energy Research Center de la Northwestern University. După analiza aceleiași mostre, rezultate aproape identice au fost înregistrate și de către United States Geological Survey.
De la nivel cuantic la aplicații reale
"Cred că este incredibil", adaugă Grzybowski, "cum complicatele principii ale efectului de tunel cuantic aflate la baza dispozitivului nostru se traduc într-o unealtă atât de folositoare și practică. Este, de asemenea, notabil că sistemul nostru – prin niște modificări chimice relativ simple – poate fi ușor adaptat pentru a detecta alte elemente toxice". Cercetătorii au demonstrat deja posibilitatea de detectare a cadmiului cu o ridicată senzitivitate femtomolară.
"Cu această tehnologie va fi posibilă efectuarea testelor pe teren la o scară mult mai extinsă sau chiar pentru pește, înaintea punerii lui pe piață” spune Eun Seon Cho, autor-șef. Aceasta este o măsură necesară pentru sănătatea publică, ținând cont de natura toxică a metil mercurului modul extrem de complex în care acesta se răspândește în mediu și se acumulează în țesuturile vii.
Traducere după nano-velcro-clasps-heavy-metal-molecules de Răzvan Gavrilă
