شناسایی خطرناک‌ ترین مواد شیمیایی موجود در آب آشامیدنی با یک گجت بسیار کوچک موبایلی

چه می‌شد اگر بررسی آب آشامیدنی برای اطمینان از عدم وجود مواد شیمیایی خطرناک به سادگی وصل کردن یک گجت کوچک به گوشی هوشمندتان بود؟ محققان در ژاپن سنسور فشرده‌ای را توسعه داده‌اند که می‌تواند این امر را ممکن سازد و تست‌های پیچیده آلودگی آب را از آزمایشگاه‌های گران‌قیمت خارج کرده و در دسترس عموم مردم قرار دهد.

به گزارش بخش اخبار علمی زوم تک به نقل از دیجیتال ترندز (Digital Trends)، دانشمندان در موسسه علم و فناوری اوکیناوا (OIST) دستگاه قابل حملی ساخته‌اند که قادر به شناسایی غلظت‌های بسیار پایین PFAS است که عموماً به عنوان «مواد شیمیایی ابدی» شناخته می‌شوند. این یافته‌ها در مجله Biosensors and Bioelectronics منتشر شده است و نشان می‌دهد که چگونه یک سنسور ارزان‌قیمت و یک گوشی هوشمند می‌توانند شناسایی مواد شیمیایی خطرناک در آب را بسیار آسان‌تر کنند.

یک سنسور بسیار کوچک با قدرت تشخیص فوق‌ العاده بالا

این فناوری حول محور مواد با طراحی ویژه به نام پلیمرهای با قالب مولکولی (MIPs) می‌چرخد که به طور اساسی مانند آنتی‌بادی‌های مصنوعی عمل می‌کنند. این مواد برای شناسایی مولکول‌های شیمیایی خاصی طراحی شده‌اند. وقتی ذرات PFAS به سطح سنسور متصل می‌شوند، جریان الکتریکی عبوری از آن را تغییر می‌دهند. پژوهشگران با اندازه‌گیری این تغییرات می‌توانند غلظت آلاینده‌ها را در نمونه آب تعیین کنند.

اما بخش جذاب داستان، میزان دسترس‌پذیری این ابزار است. محققان ۱۰۰ الکترود یک‌بارمصرف را تنها در چند ساعت روی پارچه‌های بازیافتی چاپ اسکرین کردند. هر الکترود به یک دستگاه اندازه‌گیری الکترونیکی کوچک به نام پتانسیواستات متصل می‌شود که مستقیماً به گوشی هوشمند یا لپ‌تاپ وصل می‌گردد.

بر اساس این مقاله پژوهشی، دستگاه مذکور می‌تواند PFOA و PFOS (دو ماده شیمیایی بسیار نگران‌کننده از خانواده PFAS) را به ترتیب در غلظت‌های بسیار پایین ۱.۱۱ و ۱.۶۳ بخش در تریلیون (parts per trillion) شناسایی کند. در آزمایش‌های انجام‌شده روی آب آشامیدنی و نمونه‌های آب شیرین که به طور عمدی با این مواد آلوده شده بودند، این سنسورها به نرخ بازیابی بین ۸۸ تا ۹۶ درصد دست یافتند.

چرا شناسایی مواد شیمیایی ابدی (PFAS) اهمیت حیاتی دارد؟

از بین بردن مواد شیمیایی PFAS فوق‌العاده دشوار است زیرا در برابر تجزیه طبیعی مقاومت می‌کنند. آن‌ها در همه چیز از ظروف ناتوان از چسبیدن (تفلون) و بسته‌بندی مواد غذایی گرفته تا فوم‌های آتش‌نشانی یافت می‌شوند و پایداری آن‌ها اجازه می‌دهد در محیط زیست تجمع یابند.

مواجهه با برخی از انواع مواد شیمیایی ابدی با مشکلات جدی سلامتی از جمله افزایش خطر برخی سرطان‌ها، اختلالات سیستم ایمنی و عوارض رشد مرتبط دانسته شده است. آزمایش‌های سنتی نیازمند تجهیزات آزمایشگاهی تخصصی هستند که پایش مداوم را گران و دشوار می‌کند. رویکرد موسسه OIST در نهایت می‌تواند به آژانس‌های محیط زیست و حتی خانواده‌ها اجازه دهد بدون فرستادن نمونه‌ها به آزمایشگاه، آلودگی آب را شناسایی کنند.

این امر آزمایش‌های میدانی و خانگی را آنی و سریع می‌سازد. موضوع به همین‌جا ختم نمی‌شود؛ سنسورها را می‌توان برای شناسایی ترکیب‌های مختلف PFAS تغییر داد و کاربرد آن‌ها را فراتر از دو ماده فعلی گسترش داد. در حال حاضر، این دستگاه یک نمونه اولیه آزمایشگاهی است. محققان اذعان دارند که پیش از عرضه گسترده این فناوری، به توسعه بیشتر و ارزیابی‌های واقعی در محیط‌های میدانی نیاز است.