Челябинские ученые изобрели «умный» сенсор для выявления вредных химикатов
6 Ноября 2020
Фото: из архива редакции
Вместе с соавторами из Бельгии и Египта они протестировали ноу-хау на образцах воды из реки Нил.
Южноуральские ученые вместе с коллегами из Бельгии и Египта разработали и опробовали сверхчуткий сенсор, который отслеживает вредное воздействие агрохимикатов на экологию. Изобретение выявляет в воде инсектициды — токсичные вещества, которые аграрии применяют для борьбы с насекомыми-вредителями полей.
По словам ученых, эти вещества умеренно токсичны и в малых объемах серьезной опасности не представляют. Но проблема в том, что они долго разлагаются, накапливаются в воде и почве. В больших количествах ядохимикаты негативно воздействуют на животных, птиц и людей. Заводы-производители в последнее время стали выпускать менее опасные неоникотиноиды, токсичность которых избирательна. Самый распространенный из этих веществ — имидаклоприд.
Как пояснили авторы, почти за два десятилетия присутствие этого агрохимиката в воде и почве очень возросло, и ученые многих стран разрабатывают новые методы его выявления. Традиционные технологии, такие как хроматография, вполне эффективны, но требуют долгой подготовки образцов, большого количества растворителей и дорогостоящего оборудования.
Фото: сайт ЮУрГУ
Челябинские исследователи совместно с зарубежными коллегами предложили для этого использовать совершенно новый электрохимический метод. Они разработали емкостный сенсор на основе полимеров с так называемыми молекулярными отпечатками, который способен быстро обнаружить токсичный препарат в воде.
«По нашей информации, это первый емкостный сенсор на основе полимеров с молекулярными отпечатками, который применен для обнаружения имидоклоприда в воде, — говорит кандидат химических наук, старший научный сотрудник научно-образовательного центра «Нанотехнологии» ЮУрГУ Наталия Белоглазова. — Более того, впервые для определения токсичных веществ был использован двухэтапный подход с регенерацией электродов между каждым анализом. Это дало возможность достигать большой экономии их использования до 32 раз».
Сверхчуткий «молекулярный» сенсор южноуральские ученые разрабатывали с участием коллеги из бельгийского университета города Гента. Полимеры с молекулярными отпечатками были синтезированы, а затем отложились на поверхности электрода. «Щадящая» двухэтапная процедура помогла избежать повреждения электродов и гарантировала высокую точность анализов. Кроме того, для сравнения изготовили полимеры без «молекулярного следа».
«Связывающие свойства синтезированных полимеров с молекулярными отпечатками и без них мы проверили с помощью жидкостной хроматографии в тандеме с методом масс-спектрометрии, — подытожила Наталия Белоглазова. — Наш датчик отлично показал себя, выявляя в воде малейшие примеси ядохимикатов».
Как добавили челябинские разработчики, сенсор с распознающим элементом они создали на базе другого, предложенного для испытаний международной командой. Их проводили на образцах воды из египетской реки Нил, которую местные феллахи немало загрязняют агрохимикатами. Большую помощь в проведении исследования оказали ученые Национального института стандартов Египта и Университета Бени-Суеф .
По словам ученых, эти вещества умеренно токсичны и в малых объемах серьезной опасности не представляют. Но проблема в том, что они долго разлагаются, накапливаются в воде и почве. В больших количествах ядохимикаты негативно воздействуют на животных, птиц и людей. Заводы-производители в последнее время стали выпускать менее опасные неоникотиноиды, токсичность которых избирательна. Самый распространенный из этих веществ — имидаклоприд.
Как пояснили авторы, почти за два десятилетия присутствие этого агрохимиката в воде и почве очень возросло, и ученые многих стран разрабатывают новые методы его выявления. Традиционные технологии, такие как хроматография, вполне эффективны, но требуют долгой подготовки образцов, большого количества растворителей и дорогостоящего оборудования.
Фото: сайт ЮУрГУ
Челябинские исследователи совместно с зарубежными коллегами предложили для этого использовать совершенно новый электрохимический метод. Они разработали емкостный сенсор на основе полимеров с так называемыми молекулярными отпечатками, который способен быстро обнаружить токсичный препарат в воде.
«По нашей информации, это первый емкостный сенсор на основе полимеров с молекулярными отпечатками, который применен для обнаружения имидоклоприда в воде, — говорит кандидат химических наук, старший научный сотрудник научно-образовательного центра «Нанотехнологии» ЮУрГУ Наталия Белоглазова. — Более того, впервые для определения токсичных веществ был использован двухэтапный подход с регенерацией электродов между каждым анализом. Это дало возможность достигать большой экономии их использования до 32 раз».
Сверхчуткий «молекулярный» сенсор южноуральские ученые разрабатывали с участием коллеги из бельгийского университета города Гента. Полимеры с молекулярными отпечатками были синтезированы, а затем отложились на поверхности электрода. «Щадящая» двухэтапная процедура помогла избежать повреждения электродов и гарантировала высокую точность анализов. Кроме того, для сравнения изготовили полимеры без «молекулярного следа».
«Связывающие свойства синтезированных полимеров с молекулярными отпечатками и без них мы проверили с помощью жидкостной хроматографии в тандеме с методом масс-спектрометрии, — подытожила Наталия Белоглазова. — Наш датчик отлично показал себя, выявляя в воде малейшие примеси ядохимикатов».
Как добавили челябинские разработчики, сенсор с распознающим элементом они создали на базе другого, предложенного для испытаний международной командой. Их проводили на образцах воды из египетской реки Нил, которую местные феллахи немало загрязняют агрохимикатами. Большую помощь в проведении исследования оказали ученые Национального института стандартов Египта и Университета Бени-Суеф .
Поделиться
