Nanoskalowe rozwiązanie pozwoli na efektywną analizę wody Technika pozwalająca na wykrywanie, ekstrakcję oraz oddzielanie mikrozanieczyszczeń w jednym prostym kroku może znacząco usprawnić sposoby przeprowadzania analiz wody. Zmiana klimatu i środowisko © Avatar, Shutterstock Mikrozanieczyszczenia to związki syntetyczne i naturalne, które trafiają do środowisk wodnych, zwykle w niskich stężeniach. Związki te mogą obejmować cząsteczki leków oraz odpady chemiczne, a także pozostałości pestycydów. Dokładne wykrywanie i usuwanie mikrozanieczyszczeń ma kluczowe znaczenie dla zapewnienia społecznościom dostępu do bezpiecznej wody pitnej. Naukowcy mogą również wykorzystywać techniki ekstrakcji mikrozanieczyszczeń do oceny stanu środowiska w rzekach i morzach, a także do weryfikacji, czy przedmioty takie jak sprzęt medyczny nie zostały skażone. „Wyodrębnianie mikrozanieczyszczeń z próbek wody zwykle wymaga użycia toksycznych rozpuszczalników”, wyjaśnia Detlef Lohse, koordynator projektu NanoEX i pracownik wydziału nauki i technologii Uniwersytetu w Twente w Niderlandach. „Przygotowanie próbek jest nie tylko szkodliwe dla środowiska naturalnego, ale także pochłania mnóstwo czasu”. Problemy te wynikają częściowo z konieczności przeprowadzenia wieloetapowego procesu przygotowania próbek. To jednak nie wszystkie wady tradycyjnych technik ekstrakcji – poza pracochłonnością są także podatne na błędy ludzkie, a powtarzalność wyników pozostawia wiele do życzenia. Nowatorskie techniki nanoekstrakcji Zespół finansowanego ze środków Europejskiej Rady ds. Badań Naukowych projektu NanoEX postanowił zająć się rozwiązaniem tych problemów z pozyskiwaniem próbek poprzez opracowanie sposobów pozwalających na uproszczenie i usprawnienia całego procesu. Projekt opierał się na koncepcji nanoekstrakcji. W oparciu o rezultaty innego finansowanego ze środków ERBN projektu DDD (Diffusive Droplet Dynamics), Lohse wraz z zespołem skutecznie unieruchomili i przytwierdzili do stałej powierzchni nanokrople – nanoskalowe krople oleju zawieszone w wodzie. Zespół był przekonany, że opracowana technika oparta na nanotechnologii ułatwi i uprości identyfikację i ekstrakcję mikrozanieczyszczeń. „Proces przebiega w następujący sposób”, wyjaśnia Lohse. „W pierwszej kolejności tworzymy nanokrople na podłożu wewnątrz wąskiej komory. Następnie wstrzykujemy do komory roztwór próbki, który może zawierać mikrozanieczyszczenia, które są co prawda nierozpuszczalne w wodzie, ale rozpuszczają się w oleju, dlatego możliwe jest ich wciągnięcie do uzyskanych wcześniej kropel”. Jednym z najważniejszych aspektów projektu jest fakt, że małe krople są przytwierdzone do podłoża, dzięki czemu pozostają na nim pomimo tego, że roztwór próbki przepływa przez komorę. „Po zakończeniu tego etapu jesteśmy w stanie wykryć, czy w kroplach znajdują się wyekstrahowane związki, stosując na powierzchni nanokropel techniki pozwalające na wykrywanie mikrozanieczyszczeń”, dodaje Lohse. „Możemy także zbierać krople z komory, a następnie poddać je analizie przy pomocy standardowych urządzeń analitycznych w laboratorium”. Precyzyjna analiza mikrozanieczyszczeń Badacze w zespołu kierowanego przez Lohse uważają, że techniki opracowane w ramach projektu NanoEX znacząco uproszczą proces przygotowania próbek na potrzeby szczegółowych analiz chemicznych i zwiększą dokładność wyników. Już teraz technikę można wykorzystać do badania jakości wody i przeprowadzania analiz środowiskowych, a także w zastosowaniach kryminalistycznych oraz w diagnostyce medycznej. Nowa technika analiz będzie stanowiła duży plus dla instytutów badawczych, chemików analitycznych oraz instytucji zdrowia publicznego. „Kolejne prace będą dotyczyły uproszczenia procesu zbierania kropel z podłoża”, dodaje Lohse. „Obecnie technika wymaga od nas ich ostrożnego zebrania w jedną większą kroplę, którą możemy poddać analizie. Istnieje w związku z tym pewne ryzyko, że niektóre z nanokropel nie zostaną zebrane z podłoża”. Badacz nie przejmuje się jednak tymi trudnościami i wierzy w to, że jego zespół jest na dobrej drodze. „Technika NanoEX pozwala na skuteczną ekstrakcję wielu związków chemicznych”, dodaje. „Kolejną korzyścią z zastosowania tego rozwiązania jest możliwość wykorzystania go z niemal dowolnym urządzeniem analitycznym znajdującym się w laboratorium badawczym”. Słowa kluczowe NanoEX, mikrozanieczyszczenia, woda, wodne, medyczne, nanokrople, zanieczyszczenia
