Un equipo de investigadores de universidades de Escocia, Portugal e Alemaña desenvolveu un sensor que pode axudar a detectar a presenza de pesticidas en concentracións moi baixas en mostras de auga.
O seu traballo, descrito nun novo artigo publicado hoxe na revista Polymer Materials and Engineering, podería facer que a monitorización da auga sexa máis rápida, sinxela e económica.
Os pesticidas úsanse amplamente na agricultura de todo o mundo para evitar as perdas de colleitas. Non obstante, débese ter precaución, xa que mesmo pequenas fugas no solo, nas augas subterráneas ou na auga do mar poden causar danos á saúde humana, animal e ambiental.
A vixilancia ambiental regular é esencial para minimizar a contaminación da auga, de xeito que se poidan tomar medidas rápidas cando se detecten pesticidas en mostras de auga. Actualmente, as probas de pesticidas realízanse normalmente en condicións de laboratorio utilizando métodos como a cromatografía e a espectrometría de masas.
Aínda que estas probas proporcionan resultados fiables e precisos, a súa realización pode levar moito tempo e ser cara. Unha alternativa prometedora é unha ferramenta de análise química chamada dispersión Raman mellorada na superficie (SERS).
Cando a luz incide nunha molécula, esta dispérsase a diferentes frecuencias dependendo da estrutura molecular da molécula. A SERS permite aos científicos detectar e identificar a cantidade de moléculas residuais nunha mostra de proba adsorbida nunha superficie metálica mediante a análise da "pegada dixital" única da luz dispersada polas moléculas.
Este efecto pódese mellorar modificando a superficie metálica para que poida adsorber moléculas, mellorando así a capacidade do sensor para detectar baixas concentracións de moléculas na mostra.
O equipo de investigación propúxose desenvolver un novo método de proba máis portátil que puidese adsorber moléculas en mostras de auga empregando materiais impresos en 3D dispoñibles e proporcionar resultados iniciais precisos no campo.
Para iso, estudaron varios tipos diferentes de estruturas celulares feitas dunha mestura de polipropileno e nanotubos de carbono de paredes múltiples. Os edificios creáronse empregando filamentos fundidos, un tipo común de impresión 3D.
Usando técnicas tradicionais de química húmida, as nanopartículas de prata e ouro deposítanse na superficie da estrutura celular para permitir un proceso de dispersión Raman mellorado na superficie.
Probaron a capacidade de varias estruturas de materiais celulares impresos en 3D diferentes para absorber e adsorber moléculas do colorante orgánico azul de metileno e, a continuación, analizáronas cun espectrómetro Raman portátil.
Os materiais que mellor se comportaron nas probas iniciais (deseños de rede (estruturas celulares periódicas) unidas a nanopartículas de prata) engadíronse á tira de proba. Engadíronse pequenas cantidades de insecticidas reais (Siram e paraquat) a mostras de auga de mar e auga doce e colocáronse en tiras de proba para a análise SERS.
A auga tómase da desembocadura do río en Aveiro, Portugal, e de billas da mesma zona, que se analizan regularmente para controlar eficazmente a contaminación da auga.
Os investigadores descubriron que as tiras eran capaces de detectar dúas moléculas de pesticida en concentracións tan baixas como 1 micromol, o que equivale a unha molécula de pesticida por millón de moléculas de auga.
O profesor Shanmugam Kumar, da Escola de Enxeñaría James Watt da Universidade de Glasgow, é un dos autores do artigo. Este traballo baséase na súa investigación sobre o uso da tecnoloxía de impresión 3D para crear redes estruturais nanoenxeñeiras con propiedades únicas.
"Os resultados deste estudo preliminar son moi alentadores e amosan que estes materiais de baixo custo pódense empregar para producir sensores para que os sistemas SERS detecten pesticidas, mesmo en concentracións moi baixas."
A doutora Sara Fateixa, do Instituto de Materiais CICECO de Aveiro da Universidade de Aveiro e coautora do artigo, desenvolveu nanopartículas de plasma compatibles coa tecnoloxía SERS. Aínda que este artigo examina a capacidade do sistema para detectar tipos específicos de contaminantes na auga, a tecnoloxía podería aplicarse facilmente para monitorizar a presenza de contaminantes na auga.
Data de publicación: 24 de xaneiro de 2024