Um diagrama do dispositivo protótipo SION-105:Um frasco contendo uma suspensão luminescente vermelha de cristais SION-105 é colocado dentro do dispositivo. Quando duas gotas de amostra de água são adicionadas ao frasco, as mudanças resultantes no brilho do SION-105 são medidas pelo fotodiodo, e instantaneamente convertido em uma leitura quantitativa precisa da concentração de flúor na amostra. A inserção é um esquema de como a luminescência é extinta no nível molecular. Crédito:Mish Ebrahim
Adicionar flúor à água é uma prática comum em vários países, incluindo os EUA, Austrália, Brasil, Malásia, Índia e Vietnã. Em baixas concentrações (abaixo de 1,5 mg / L), pode prevenir a cárie dentária e até fortalecer os ossos, mas níveis acima disso podem ter o efeito oposto, causando sérias doenças dentárias e ósseas, especialmente em crianças e fetos em desenvolvimento.
Para manter as coisas sob controle, a OMS estabeleceu 1,5 mg / L como o limite máximo para o flúor na água potável. “Para determinar se a água potável é segura, precisamos detectar flúor na água no nível de partes por milhão (ppm), "diz Kyriakos Stylianou do Laboratório de simulação molecular da EPFL Valais Wallis." Cerca de um a 1,5 ppm é bom para os dentes, mas em muitos países, as fontes de água têm concentrações acima de 2 ppm, o que pode causar sérios problemas de saúde. "
Mas medir o flúor em concentrações tão baixas com precisão suficiente é caro e requer um laboratório químico bem equipado. Por causa disso, a contaminação de flúor na água afeta uma série de países em desenvolvimento hoje, e até mesmo partes de países desenvolvidos.
Liderado por Stylianou, uma equipe de cientistas agora construiu um dispositivo que pode medir com precisão as concentrações de flúor usando apenas algumas gotas de água - mesmo com contaminação de baixo nível - resultando em uma simples mudança no brilho da cor. Publicado no Jornal da American Chemical Society ( JACS ), o dispositivo é denominado SION-105. É portátil, consideravelmente mais barato do que os métodos atuais, e pode ser usado no local por praticamente qualquer pessoa.
Uma fotografia do SION-105 suspenso em solventes com (L) e sem (R) contaminação por íon fluoreto. Crédito:Mish Ebrahim (EPFL)
A chave para o dispositivo é o design de um novo material que os cientistas sintetizaram (e que deu nome ao dispositivo). O material pertence à família das "estruturas metal-orgânicas" (MOFs), compostos feitos de um íon metálico (ou um grupo de íons metálicos) conectado a ligantes orgânicos, formando assim um-, dois-, ou estruturas tridimensionais. Por causa de sua versatilidade estrutural, MOFs podem ser usados em uma lista cada vez maior de aplicativos, incluindo a separação de produtos petroquímicos, água desintoxicante, e obter hidrogênio ou mesmo ouro dele.
SION-105 é luminescente por padrão, mas escurece quando encontra íons de flúor. "Adicione algumas gotas de água e, monitorando a mudança de cor do MOF, podemos determinar se é seguro beber a água ou não, "explica Mish Ebrahim, o primeiro autor do artigo. "Isso agora pode ser feito no local, sem qualquer experiência química. "
Os pesquisadores usaram o dispositivo para determinar o conteúdo de flúor em amostras de águas subterrâneas do Vietnã, os Emirados Árabes Unidos, e Arábia Saudita. Os dados corresponderam muito bem quando comparados às medições feitas usando cromatografia de íons, um método padrão para medir a concentração de flúor na água.
O dispositivo protótipo usado com SION-105 para detectar ânions de flúor na água potável. Crédito:Marie-Thé e Etienne Roux
"Esta comparação mostra o desempenho e a confiabilidade do SION-105, que, juntamente com a portabilidade e facilidade de uso do dispositivo, torná-lo uma solução muito fácil de usar para amostragem de água em áreas remotas onde o monitoramento frequente da concentração de flúor é fundamental, "diz Stylianou.
