Cientistas desenvolvem sensor luminescente para detectar produtos químicos permanentes na água
Resumo Gráfico. Os tempos de vida da luminescência são um método analítico atraente para detecção devido à sua alta sensibilidade e estabilidade. As sondas de irídio exibem luminescência com longos tempos de vida no estado excitado, que são sensíveis ao ambiente local. O ácido perfluorooctanóico (PFOA) é listado como um produto químico de grande preocupação em relação à sua toxicidade e é classificado como um “produto químico para sempre”. Além dos limites rigorosos sobre a presença de PFOA na água potável, a contaminação ambiental por efluentes industriais ou derrames químicos requer uma análise rápida, simples, precisa e económica para ajudar na contenção. Aqui, relatamos a fabricação e função de um novo e fácil sensor de luminescência para PFOA baseado em irídio modificado em superfícies de ouro. Estas superfícies foram modificadas com complexos lipofílicos de irídio contendo cadeias alquílicas, nomeadamente, IrC6 e IrC12, e surfactante Zonil-FSA. Após a adição de PFOA, as superfícies modificadas IrC6-FSA@Au e IrC12-FSA @Au mostram a maior alteração no sinal de luminescência vermelha com alterações no tempo de vida da luminescência que permitem o monitoramento das concentrações de PFOA em soluções aquosas. A plataforma foi testada para a medição de PFOA em amostras aquosas enriquecidas com concentrações conhecidas de PFOA e demonstrou a capacidade de determinar PFOA em concentrações>100 μg/L (240 nM). Crédito:Química Analítica (2024). DOI:10.1021/acs.analchem.3c04289 Os pesquisadores criaram uma nova maneira de detectar poluição “para sempre química” na água, por meio de um sensor luminescente.
Cientistas em Química e Ciências Ambientais da Universidade de Birmingham, em colaboração com cientistas do Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM), o Instituto Federal de Pesquisa e Teste de Materiais da Alemanha, desenvolveram uma nova abordagem para detectar poluição de 'produtos químicos eternos' em água através da luminescência.
PFAS ou 'produtos químicos para sempre' são produtos químicos fabricados com flúor amplamente utilizados em diferentes indústrias – desde embalagens de alimentos até produção de semicondutores e pneus de automóveis. Eles não são degradáveis e se acumulam no meio ambiente. As preocupações relativamente à poluição tóxica que causam, especialmente na água, têm aumentado nos últimos anos.
Stuart Harrad, Professor de Química Ambiental na Universidade de Birmingham, que - com a colega Professora Zoe Pikramenou, Professora de Química Inorgânica e Fotofísica - co-liderou o projeto de um novo sensor, disse:"Ser capaz de identificar 'produtos químicos para sempre' em água potável ou no ambiente devido a derrames industriais é crucial para a nossa própria saúde e para a saúde do nosso planeta."
"Os métodos atuais para medição desses contaminantes são difíceis, demorados e caros. Há uma necessidade clara e urgente de um método simples, rápido e econômico para medir PFAS em amostras de água no local para ajudar na contenção e remediação, especialmente em concentrações de (ultra)vestígios, mas até agora foi incrivelmente difícil fazer isso."
Os pesquisadores, que publicaram suas descobertas na Química Analítica , criaram um modelo de protótipo que detecta o ácido perfluorooctanóico (PFOA) 'químico para sempre'. A abordagem utiliza complexos metálicos luminescentes ligados a uma superfície de sensor. Se o dispositivo for mergulhado em água contaminada, ele detecta o PFOA por meio de alterações no sinal de luminescência emitido pelos metais.
O professor Pikramenou comentou:"O sensor funciona usando um pequeno chip de ouro enxertado com complexos de irídio metálico. A luz UV é então usada para excitar o irídio, que emite luz vermelha. Quando o chip de ouro é imerso em uma amostra poluída com o 'para sempre químico, 'uma mudança no sinal na vida útil da luminescência do metal é observada para permitir que a presença do 'produto químico eterno' em diferentes concentrações seja detectada."
“Até agora, o sensor foi capaz de detectar 220 microgramas de PFAS por litro de água, o que funciona para águas residuais industriais, mas para água potável, precisaríamos que a abordagem fosse muito mais sensível e fosse capaz de detectar níveis de nanogramas de PFAS. ."
A equipe colaborou com cientistas de superfície e sensores BAM em Berlim para o desenvolvimento de ensaios e análises dedicadas em nanoescala. Dan Hodoroaba, chefe da Divisão de Análise de Superfície e Filme Fino da BAM, enfatizou a importância da caracterização de chips:"Análises avançadas de superfície de imagem são essenciais para o desenvolvimento de nanoestruturas químicas dedicadas em chips sensores personalizados para garantir desempenho ideal."
Knut Rurack, que lidera a Divisão de Sensores Químicos e Ópticos da BAM, acrescentou:"Agora que temos um protótipo de chip sensor, pretendemos refiná-lo e integrá-lo para torná-lo portátil e mais sensível para que possa ser usado no local de derramamentos e determinar a presença desses produtos químicos na água potável."
O Professor Pikramenou concluiu:"Os PFAS são utilizados em ambientes industriais devido às suas propriedades úteis, por exemplo, em tecidos à prova de manchas. Mas se não forem eliminados de forma segura, estes produtos químicos representam um perigo real para a vida aquática, a nossa saúde e o ambiente em geral. Este protótipo é um grande passo em frente na criação de uma forma eficaz, rápida e precisa de detectar esta poluição, ajudando a proteger o nosso mundo natural e potencialmente a manter a nossa água potável limpa."
Mais informações: Kun Zhang et al, Plataforma de detecção baseada em vida útil de luminescência baseada em complexos de irídio(III) ciclometalado para a detecção de ácido perfluorooctanóico em amostras aquosas, Química Analítica (2024). DOI:10.1021/acs.analchem.3c04289 Informações do diário: Química Analítica
