Uma ilustração do sensor PFAS do PNNL. As amostras de água fluem em uma extremidade, através do labirinto e PFOS é capturado por um material semelhante a uma esponja no meio. A tecnologia está disponível para licenciamento. Crédito:Nathan Johnson | PNNL
PNNL patenteou uma maneira precisa e portátil de detectar quantidades minúsculas de um produto químico tóxico extremamente persistente que se acumula em nosso corpo e meio ambiente.
Substâncias per- e polifluoroalquil (PFAS) são perigosas, produtos químicos sintéticos usados em produtos como panelas antiaderentes, Roupas impermeáveis, embalagem de alimentos, e espuma de combate a incêndios porque repelem água e óleos. Eles não se rompem naturalmente e não há solução rápida conhecida para destruí-los. Vários estudos ligaram o PFAS - que permanece no ambiente por muito tempo - ao colesterol elevado, obesidade, sistema imunológico enfraquecido, disrupção endócrina, problemas de tireóide, e câncer.
O nível federal de consultoria de saúde para PFAS é de 70 partes por trilhão, aproximadamente igual a um grão de sal em 1, 000 galões de água. Alguns estados dos EUA têm níveis ainda mais rigorosos que são uma fração disso. Os níveis são tão baixos, que as amostras de água devem ser enviadas para um laboratório para medição usando métodos analíticos sensíveis. A dificuldade de detectar e medir a presença de PFAS rapidamente na origem torna a correção um desafio.
Os pesquisadores do PNNL desenvolveram um pequeno dispositivo para medir com rapidez e precisão o ácido perfluorooctanossulfônico (PFOS), que é um tipo de PFAS, com o New Jersey Institute of Technology (NJIT). O sensor lab-on-a-chip proprietário pode detectar níveis de PFOS que são duas ordens de magnitude mais baixos do que o conselho federal de saúde - 0,5 partes por trilhão. Isso oferece uma maneira sem precedentes e conveniente de detectar quantidades minúsculas de PFOS na água com precisão, no local, e em tempo real. O dispositivo é pequeno o suficiente, e executa rápido o suficiente, para fornecer dados de medição de ponto de uso. Adicionalmente, O PNNL está expandindo a capacidade do dispositivo para detectar todos os tipos de contaminantes PFAS.
“Água limpa é essencial. Ser capaz de identificar rapidamente as fontes de contaminação por PFAS também é essencial, "disse Radha Motkuri, um cientista de materiais PNNL. "Nós imaginamos um mundo onde este lab-on-a-chip possa ser implantado imediatamente e amplamente."
Sensor PFAS Lab-on-a-chip
Rápido, a detecção no local de níveis extremamente baixos de PFAS e PFOS é uma etapa fundamental para proteger a saúde humana. Historicamente, o teste leva de várias horas a alguns dias - no mínimo. Com o sensor portátil do PNNL, Os níveis de PFOS podem ser medidos imediatamente no local.
Os materiais da estrutura metal-orgânica são análogos a uma esponja, e foram usados para direcionar PFOS capturados em uma pequena sonda dentro de uma placa microfulídica. Crédito:Andrea Starr | PNNL
"Ano passado, trabalhamos na captura de PFOS e continuamos a desenvolver materiais que irão capturar moléculas de PFAS adicionais da água, "disse Motkuri." Mas queríamos desenvolver uma ferramenta que pudesse quantificar o PFAS no local com rapidez e precisão. "
O sensor parece uma lâmina de microscópio com um pequeno labirinto em zigue-zague. As amostras de água fluem através do labirinto e em um material semelhante a uma esponja no meio. Quaisquer moléculas de PFOS ou PFAS na amostra de água são capturadas pela esponja, enquanto outras moléculas passam.
À medida que uma corrente elétrica pulsa através do sensor, o PFAS capturado causa uma mudança na corrente. Esta mudança fornece uma medição instantânea da concentração de PFAS na amostra.
Ansioso por menos PFAS
O sensor de ponto de uso do PNNL tem o potencial de ser usado para a detecção de outros produtos químicos desconcertantes que ameaçam a saúde humana e o meio ambiente. A equipe PNNL e NJIT está trabalhando para estender esta tecnologia para detectar outras moléculas de PFAS, incluindo PFOA, PFBA, PFBS, e GenX - em várias fontes de água subterrânea.
O sensor PFAS está com patente pendente e a tecnologia está disponível para licenciamento.
"Uma variedade de setores diferentes poderia usar essa tecnologia, incluindo remediação ambiental, água municipal, fabricação de produtos químicos, petróleo, e defesa, "disse Allan Tuan, Gerente de comercialização PNNL. "Este é um avanço empolgante para detectar e medir rapidamente PFOS e outros contaminantes."
O Sensor PFAS é o foco da "Plataforma do Sensor de Impedância Microfluídica Baseada em Estrutura Metálica Orgânica para Detecção Ultrassensível de Perfluorooctanossulfonato, "um artigo publicado na edição de 4 de março de Materiais e interfaces aplicados ACS .
