p A nanotecnologia está desenvolvendo ferramentas comparadas ao "tricorder" de Star Trek que realizam análises químicas no local para uma variedade de aplicações, incluindo testes médicos, detecção de explosivos e segurança alimentar. p Os pesquisadores descobriram que, quando o papel usado para coletar uma amostra foi revestido com nanotubos de carbono, a tensão necessária era 1, 000 vezes reduzido, o sinal foi aguçado e o equipamento foi capaz de capturar moléculas muito mais delicadas.

p Uma equipe de pesquisadores da Purdue University e do Indian Institute of Technology Madras realizou o estudo, que é detalhado em um designado "artigo muito importante" pelo jornal Angewandte Chemie .

p "Este é um grande passo em nossos esforços para criar miniaturas, espectrômetros de massa portáteis para o campo, "disse R. Graham Cooks, Henry B. Hass, professor ilustre de química de Purdue. "A redução drástica na energia necessária significa uma redução no tamanho da bateria e no custo para realizar os experimentos. Todo o sistema está se tornando mais leve e mais barato, o que o deixa muito mais perto de ser viável para fácil, uso muito difundido."

p Cooks e Thalappil Pradeep, professor de química do Instituto Indiano de Tecnologia de Madras, Chennai, liderou a pesquisa.

p “Levar a ciência às pessoas é o mais importante, "Pradeep disse." A espectrometria de massa é uma ferramenta fantástica, mas ainda não está na mesa de todos os médicos ou no bolso dos inspetores agrícolas e guardas de segurança. Grandes técnicas foram desenvolvidas, mas precisamos aperfeiçoá-los em ferramentas acessíveis, pode ser fabricado com eficiência e facilmente usado. "

p O estudo financiado pela National Science Foundation usou uma técnica de análise desenvolvida por Cooks e seus colegas chamada ionização PaperSpray ™. A técnica se baseia em uma amostra obtida esfregando um objeto ou colocando uma gota de líquido em um papel umedecido com solvente para capturar os resíduos da superfície do objeto. Um pequeno triângulo é então cortado do papel e colocado em um acessório especial do espectrômetro de massa onde a voltagem é aplicada. A voltagem cria um campo elétrico que transforma a mistura de solvente e resíduos em gotículas finas contendo moléculas ionizadas que se desprendem e são aspiradas no espectrômetro de massa para análise. O espectrômetro de massa então identifica as moléculas ionizadas da amostra por sua massa.

p A técnica depende de um forte campo elétrico e os nanotubos agem como minúsculas antenas que criam um forte campo elétrico a partir de uma voltagem muito pequena. Um volt em alguns nanômetros cria um campo elétrico equivalente a 10 milhões de volts em um centímetro, Disse Pradeep.

p "O truque era isolar esses minúsculos, antenas em nanoescala e evitar que se agrupem porque os nanotubos individuais devem se projetar para fora do papel, "disse ele." Os nanotubos de carbono funcionam bem e podem ser dispersos em água e aplicados em substratos adequados. "

p A Missão Nano do Governo da Índia apoiou a pesquisa no Instituto Indiano de Tecnologia Madras e os estudantes de graduação Rahul Narayanan e Depanjan Sarkar realizaram os experimentos.

p Além de reduzir o tamanho da bateria necessária e o custo de energia para executar os testes, a nova técnica também simplificou a análise, quase eliminando o ruído de fundo, Cooks disse.

p "Sob estas condições, a análise é quase sem ruído e nítida, sinal claro da amostra é entregue, ", disse ele." Não sabemos por que isso - por que as moléculas de fundo que nos cercam no ar ou de dentro do equipamento não estão sendo ionizadas e entrando na análise. É um enigma, mas agradável surpresa. "

p A voltagem reduzida necessária também torna o método mais suave do que as técnicas de ionização PaperSpray ™ padrão.

p "É um método muito suave, "Cooks disse." Moléculas frágeis e complexos são capazes de se manter unidos aqui quando de outra forma não fariam. Isso pode levar a outras aplicações potenciais. "

p A equipe planeja investigar os mecanismos por trás da redução do ruído de fundo e aplicações potenciais do método suave, mas o aspecto mais promissor da nova técnica é seu potencial para miniaturizar o sistema de espectrometria de massa, Cooks disse.

p Cooks é um pioneiro em espectrometria de massa e trabalhou durante anos para levar espectrômetros de massa do tamanho de um carro ao de uma caixa de sapatos.

p No início de sua carreira, ele desenvolveu técnicas de ionização de ambiente que permitiam que os testes fossem feitos no ar ou diretamente em uma superfície em seu ambiente natural, em oposição às técnicas convencionais de espectrometria de massa que exigiam separações químicas, manipulação de amostras e contenção em câmara de vácuo para ionização e análise. A ionização ambiental abriu o caminho para mais rapidez, dispositivos de espectrometria de massa mais portáteis que poderiam ser usados ​​fora de um laboratório.

p Cooks e seu colaborador Zheng Ouyang, Professor associado de engenharia biomédica e engenharia elétrica e de computação da Purdue, criaram várias gerações de espectrômetros de massa em miniatura. Eles publicaram recentemente artigos sobre a última geração, o "Mini 12, "no jornal Química Analítica .

p Cooks e sua equipe ajustaram as ferramentas para uso em imagens moleculares para diagnóstico e cirurgia de câncer; monitoramento terapêutico de medicamentos; teste de biomarcadores na urina; e a identificação de patógenos de origem alimentar, bactérias, resíduos de pesticidas e explosivos.

p Cooks está associado a vários centros de pesquisa Purdue, incluindo o Bindley Bioscience Center, o Purdue Center for Cancer Research e o Center for Analytical Instrumentation Development.