Medir o pH das substâncias dá-nos pistas vitais sobre o mundo que nos rodeia, como identificar água contaminada ou verificar a toxicidade de produtos médicos ou cosméticos.



Muitas vezes, apenas pequenas quantidades de amostras estão disponíveis, mas é importante monitorar a variação do pH nesses volumes minúsculos. Por exemplo, identificar alterações de pH em pequenos volumes de fluido de células individuais pode ajudar na detecção de câncer de ovário.

No entanto, os métodos actuais para medir o pH são principalmente para soluções a granel e não são suficientemente sensíveis ou são demasiado frágeis para medir pequenos volumes numa escala comercial.

Num estudo recente publicado na Microchimica Acta , cientistas da Universidade Xi'an Jiaotong-Liverpool, na China, desenvolveram um método que supera esses problemas.

Qiuchen Dong, que liderou o estudo, diz:“Nossa solução precisava ser ecologicamente correta, durável e sensível o suficiente para medir com precisão a variação do pH em apenas alguns microlitros de amostras”.

Falta de opções

Alguns métodos comercialmente disponíveis usados ​​para testar o pH dependem de decisões subjetivas do olho humano. Por exemplo, o uso de tiras de papel contendo corantes que mudam de cor dependendo do pH da substância depende da comparação da cor com uma escala. Isso resulta em uma variação significativa em suas respostas. Algumas pessoas podem ver a cor como pH 7,5, outras como 8, por exemplo. Este método, portanto, não é sensível a pequenas alterações de pH, o que significa que é mais como uma estimativa aproximada. Alguns dos corantes utilizados também são tóxicos para as amostras, o que afetará o pH registrado.

Um método mais sensível de medição de pH utiliza eletrodos de vidro extremamente frágeis, que se quebram facilmente, por isso geralmente são usados ​​apenas em laboratório.

Para resolver esses problemas, o Dr. Dong e seu aluno de pós-graduação Weiyu Xiao usaram novos materiais e métodos para criar um sensor de pH sensível, porém robusto.

No novo sensor de pH do Dr. Dong e Xiao, amostras de fluido passam por uma série de pequenos canais (canais microfluídicos) e por três eletrodos altamente sensíveis feitos de materiais e metais em camadas que respondem à luz.

"Nossa solução para o problema depende do desenvolvimento de canais microfluídicos e eletrodos usando fotolitografia, um método frequentemente usado na indústria de fabricação de semicondutores."

Esses sensores microfluídicos de pH podem detectar pequenas variações no número de prótons dentro de uma substância, o que define o pH. Isto permite a medição do pH com excelente precisão.

Usos futuros

A equipe atualmente possui uma patente pendente para o sensor de pH e está desenvolvendo colaborações com desenvolvedores da indústria que integrarão a tecnologia em seus equipamentos de laboratório.

"O sucesso deste estudo se deve ao trabalho árduo do meu atual aluno de doutorado, Weiyu Xiao, que era aluno de mestrado durante este trabalho. É muito impressionante ver um aluno atingir um nível tão alto em tão pouco tempo. período. Ela é um grande modelo e espero que outros alunos se inspirem no quanto ela conquistou.

"O trabalho também é graças aos meus colegas anteriores, Dr. Abdennour Abbas da Universidade de Minnesota e Dr. Yu Lei da Universidade de Connecticut, que me ajudaram a formular as ideias para este projeto e muitos outros."

A equipa acredita que o seu novo sensor terá extensas aplicações comerciais, desde o auxílio à detecção de cancros e vírus transmitidos por vectores até à identificação de contaminação em solos pulverizados com pesticidas.

Mais informações: Weiyu Xiao et al, sensor potenciométrico de pH baseado em microfluido de óxido de irídio e hidróxido de cobalto, Microchimica Acta (2023). DOI:10.1007/s00604-023-06035-z
Fornecido pela Universidade Xi'an jiaotong-Liverpool