23 gennaio 2023 (Notizie Nanowerk) Metalli pesanti come piombo e cadmio sono presenti nelle batterie, nei cosmetici, negli alimenti e in altre cose che fanno parte della vita quotidiana. Sono tossici quando si accumulano nell'organismo umano, causando potenzialmente diversi problemi di salute, ma rilevarli nei fluidi corporei richiede attrezzature costose e un ambiente di laboratorio controllato. I ricercatori dell'Università di San Paolo (USP) in Brasile hanno ora sviluppato un sensore portatile realizzato con materiali semplici per rilevare i metalli pesanti nel sudore, che può essere facilmente campionato. La ricerca è stata supportata da FAPESP (progetti 16/01919-6 e 16/06612-6) e ha coinvolto gruppi presso gli Istituti di fisica e chimica di São Carlos (IFSC) e Chimica (IQSC), nonché collaboratori dell'Università di Monaco in Germania e la Chalmers University of Technology in Svezia. I risultati sono pubblicati in un articolo sulla rivista Chemosensori ("Progettazione e fabbricazione di un sensore flessibile in rame decorato con micro/nanodentriti di bismuto per rilevare piombo e cadmio in campioni di sudore non invasivi").
Sensore in rame flessibile realizzato a buon mercato con materiali ordinari: nastro adesivo in rame conduttivo, foglio di pellicola trasparente, etichetta di carta, smalto per unghie, soluzione per la fabbricazione di circuiti e acetone. (Immagine: Anderson M. de Campos) “Otteniamo informazioni importanti sulla salute di una persona misurando la sua esposizione ai metalli pesanti. Alti livelli di cadmio possono causare problemi fatali alle vie respiratorie, al fegato e ai reni. L'avvelenamento da piombo danneggia il sistema nervoso centrale e provoca irritabilità, deterioramento cognitivo, affaticamento, infertilità, ipertensione negli adulti e ritardo nella crescita e nello sviluppo nei bambini", ha affermato Paulo Augusto Raymundo Pereira, ultimo autore dell'articolo e ricercatore presso IFSC-USP . Gli esseri umani eliminano i metalli pesanti principalmente nel sudore e nelle urine e l'analisi di questi biofluidi è una parte fondamentale dei test tossicologici e del trattamento. "Il mondo ha bisogno di sensori flessibili che siano facilmente, economicamente e rapidamente prodotti in serie, come il nostro dispositivo, per il rilevamento in loco, il monitoraggio continuo e l'analisi decentralizzata di composti pericolosi", ha affermato. A differenza di altri test gold standard per rilevare metalli pesanti nei biofluidi, il sensore è semplice in termini di materiali utilizzati per realizzarlo e fasi della sua produzione. “La base del dispositivo è di polietilene tereftalato [PET], sopra al quale c'è un nastro adesivo di rame flessibile conduttivo, un'etichetta del tipo che si può acquistare da una cartoleria, con il sensore stampato sopra, e uno strato protettivo di chiodo vernice o spray. Il rame esposto viene rimosso mediante immersione in una soluzione di cloruro ferrico per 20 minuti, seguita da lavaggio in acqua distillata per favorire la necessaria corrosione. Tutto ciò garantisce velocità, scalabilità, bassa potenza e basso costo", ha affermato Robson R. da Silva, ricercatore presso la Chalmers University of Technology in Svezia e coautore dell'articolo. Il dispositivo è collegato a un potenziostato, uno strumento portatile che determina la concentrazione di ciascun metallo misurando le differenze di potenziale e corrente tra gli elettrodi. Il risultato viene visualizzato su un computer o uno smartphone utilizzando un software applicativo appropriato. Il sistema è abbastanza semplice da poter essere utilizzato da non specialisti senza formazione, così come da tecnici in luoghi come ospedali, cliniche e studi medici. Il dispositivo può essere utilizzato anche in diversi tipi di situazioni di gestione ambientale. “I pozzi artesiani, ad esempio, sono regolamentati e richiedono un monitoraggio costante per analizzare la qualità dell'acqua. Il nostro sensore può essere estremamente utile in questi casi", ha affermato Anderson M. de Campos, primo autore dell'articolo e ricercatore presso l'Università di Monaco in Germania.
Perfezionamenti ed eventuale brevetto
Le prestazioni del sensore nel rilevamento di piombo e cadmio sono state valutate in prove utilizzando sudore artificiale arricchito in condizioni sperimentali ideali. Sono necessari adattamenti prima che il dispositivo possa essere brevettato. "Fino a quando l'invenzione non è stata finalizzata, non abbiamo trovato segnalazioni di sensori di rame flessibili utilizzati per rilevare metalli tossici nel sudore, ma una ricerca di anteriorità probabilmente produrrebbe qualcosa di simile, potenzialmente bloccando una domanda di brevetto", ha affermato Marcelo L. Calegaro, l'altro coautore dell'articolo e ricercatore presso IQSC-USP. Per evitare questo problema, sta lavorando a perfezionamenti e applicazioni aggiuntive. Un'idea consisterebbe nel sostituire la fase di corrosione, che produce scarti, con il taglio in una macchina continua. Un altro sarebbe utilizzare lo stesso tipo di dispositivo per rilevare i pesticidi nell'acqua e negli alimenti.
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- Fonte: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=62223.php