Metais pesados ​​(HMs) são metais com altas densidades e pesos atômicos. Originados de processos geológicos ou atividades humanas, incluindo mineração, produção industrial e plantas petroquímicas, são tóxicos para humanos e animais e considerados poluentes comuns no meio ambiente.



Os HMs podem entrar no corpo humano pela ingestão de alimentos ou água contaminados, adsorção pela pele ou respiração de ar poluído. Eles são conhecidos por causar graves problemas de saúde em humanos, como danos renais, hipertensão, danos ao sistema nervoso, defeitos de fertilidade e até morte.

Assim, tecnologias precisas e compactas de detecção de HM são essenciais para avaliar as suas concentrações no ambiente e detectar problemas de saúde decorrentes da sua poluição. Para este fim, nos últimos anos assistiu-se a um aumento na utilização de técnicas de detecção electroquímica para o rastreio local de poluentes HM.

Num novo estudo agora, uma equipe de pesquisadores da Coreia, liderada pelo professor Seung-Cheol Chang do Departamento de Engenharia Óptica e Mecatrônica da Faculdade de Nanociência e Nanotecnologia da Universidade Nacional de Pusan, revisou exaustivamente os desenvolvimentos recentes em sensores eletroquímicos para sensores pesados. detecção de metais.

"Técnicas analíticas convencionais para detecção de HM são difíceis de usar para análise em campo. Há, portanto, uma necessidade urgente de sensores eletroquímicos portáteis que sejam fáceis de usar, econômicos e adequados para detecção rápida no local", explica Prof.

O primeiro autor, Dr. Ramalingam Manikandan, do laboratório do Prof. Chang, contribuiu significativamente com muito trabalho prático para este estudo, que foi publicado na revista Coordenação Chemistry Reviews .

Nesta revisão, a equipe se concentrou exclusivamente em sensores eletroquímicos miniaturizados que são adequados para detecção local de poluentes HM. Eles investigaram diferentes variantes de sensores, como eletrodos impressos em tela (SPEs), eletrodos baseados em papel e sensores revestidos com nanomateriais feitos de nanocompósitos de carbono, nanopartículas metálicas e nanocompósitos de compostos metálicos.

Sua análise revelou que sensores eletroquímicos miniaturizados baseados em SPEs e eletrodos baseados em papel oferecem análises de baixo custo e eficientes em termos de tempo, ao mesmo tempo que reduzem a quantidade necessária de amostra e eletrólitos de suporte.

Esses sensores também abordam com eficácia as limitações dos métodos convencionais baseados em laboratório. Além disso, sensores baseados em nanomateriais exibem alta especificidade e sensibilidade, permitindo a detecção de quantidades ultratraços de HMs com alta precisão em uma ampla variedade de condições ambientais.

Apesar destes avanços, no entanto, a equipe reconheceu as limitações existentes dos sensores eletroquímicos que ainda precisam ser abordadas. As atuais abordagens de detecção eletroquímica sofrem de baixa seletividade, nível inadequado de detalhes e interferência de espécies estranhas que podem ter efeitos prejudiciais durante a análise no local.

Além disso, encontros adicionais com espécies de oxigênio dissolvido, embora necessários para analisar a condutividade e o pH, contribuem para um declínio na capacidade de detecção desses sensores ao longo do tempo.

Os pesquisadores também enfatizaram a necessidade de abordagens portáteis de laboratório em um chip e de fabricação em larga escala de sensores eletroquímicos descartáveis, flexíveis e vestíveis. Além disso, estratégias inovadoras de detecção eletroquímica são necessárias para a detecção de HM em amostras de biofluidos humanos, como saliva, sangue e urina.

"Uma das tarefas mais difíceis é a comercialização das ideias avançadas e sistemáticas apresentadas pela academia, indústrias farmacêuticas e órgãos governamentais em combinação com técnicas de validação adequadas", diz o Prof. Chang, ao falar sobre o futuro da pesquisa em sensores eletroquímicos para HMs.

No entanto, a equipe está confiante de que a pesquisa em andamento em eletrônica, nanotecnologia e tecnologia de materiais pode superar alguns dos problemas existentes, abrindo caminho para uma detecção mais rápida, confiável e precisa de HMs no local, para um ambiente mais seguro e saudável.

Mais informações: Ramalingam Manikandan et al, Avanços recentes em analisadores eletroquímicos miniaturizados para detecção de metais pesados ​​perigosos em amostras ambientais, Revisões Químicas de Coordenação (2023). DOI:10.1016/j.ccr.2023.215487
Fornecido pela Universidade Nacional de Pusan