Миллионы людей во всем мире подвергаются серьезному риску для здоровья из-за питьевой воды, содержащей токсичный свинец в больших количествах. Это загрязнение, которое может нарушить развитие мозга у детей, вызвать врожденные дефекты и привести к различным неврологическим и сердечным заболеваниям, остается важнейшей проблемой общественного здравоохранения. Во многих странах мира миллионы семей до сих пор получают питьевую воду через свинцовые трубы, однако ученые нашли способ заранее обнаружить опасные дозы металла в ней, пишет ScienceDaily.
«Это не преодоленный кризис общественного здравоохранения, который приводит к более чем 1 миллиону смертей ежегодно», — утверждает Цзя Сюй Брайан Сиа, постдок Массачусетского технологического института и старший автор нового исследования, посвященного передовой технологии обнаружения свинца.
Традиционные методы тестирования на содержание свинца в воде либо дорогостоящие и громоздкие, либо дают лишь базовые результаты «да-нет», не указывая его концентрацию, пишет Фокус. Согласно действующим нормам EPA, питьевая вода должна содержать не более 15 частей на миллиард свинца — уровень, который сложно обнаружить с помощью существующих технологий.
Но исследователи из Массачусетского технологического института разработали новую систему, которая может произвести революцию в области обнаружения свинца. Эта инновационная технология, которая может стать коммерчески доступной уже через несколько лет, позволяет с высокой точностью определять концентрацию свинца до 1 части на миллиард с помощью простого портативного детектора на основе чипа. Она обеспечивает практически мгновенные количественные измерения с помощью всего лишь капли воды.
Команда разработала метод обнаружения с помощью фотонных чипов, которые используют свет для проведения измерений. Значительной проблемой было химическое присоединение краун-эфиров, кольцеобразных молекул, способных захватывать определенные ионы, такие как свинец, к поверхности фотонных чипов. По словам Сиа, это было сделано с помощью процесса, известного как этерификация Фишера, что стало важнейшим прорывом в их исследовании.
Испытания показали, что чип может обнаруживать свинец в очень низких концентрациях и остается точным даже при их повышениях, что актуально для загрязнения окружающей среды, например, хвостов шахт. Устройство работает в воде с разным уровнем pH, от 6 до 8, что охватывает большинство образцов окружающей среды. Оно было успешно протестировано как с морской, так и с водопроводной водой.
Традиционные методы достижения подобной точности требуют использования масс-спектрометров с индуктивно-связанной плазмой, которые являются большими, дорогими и требуют нескольких дней для обработки. В отличие от них, новая система на чипе компактна и предназначена для практического использования в ручном режиме, что в перспективе может изменить процесс тестирования воды на месте. Авторы отмечают, что, хотя основная технология уже разработана, ее превращение в продукт, готовый к продаже и массовому использованию, предполагает интеграцию лазера на чипе и совершенствование механической и оптической конструкций, что займет время.
Эта система также может быть адаптирована для обнаружения других загрязняющих веществ, таких как кадмий, медь, литий, барий, цезий и радий, с использованием различных краун-эфиров. Потенциал технологии для повсеместного регулярного тестирования, особенно в развивающихся странах, весьма значителен. Как объясняют авторы, компактное и недорогое устройство, которым может пользоваться необученный персонал, может значительно повысить уровень контроля безопасности воды.
Профессор Цзюэцзюнь Ху выделил потенциальную пользу этой технологии для общества, выражая надежду на ее скорейшее внедрение для улучшения здоровья населения и регуляции потребления вредных веществ в питьевой воде.
