Учёные OIST разработали портативный датчик PFAS для проверки воды

Исследователи Окинавского института науки и технологий (OIST) создали компактный датчик, который позволяет выявлять в воде два распространённых загрязнителя из группы PFAS — PFOS и PFOA — без отправки проб в специализированную лабораторию. Устройство определяет вещества по изменению электрического тока на сенсоре.

PFAS — искусственные химические соединения, устойчивые к разрушению. Они могут сохраняться в окружающей среде и накапливаться в воде, почве и живых организмах. Их обнаружение обычно требует лабораторного анализа на сложном оборудовании; такие исследования точны, но могут быть дорогими и занимать много времени.

В новом устройстве сенсор покрыт молекулярно-импринтированными полимерами — материалами с участками, форма которых соответствует молекулам PFAS. Полимеры связывают целевые вещества, а прибор фиксирует изменение тока: чем оно больше, тем выше концентрация PFAS в образце. Для измерения не нужны дополнительные химические реагенты.

Прототип изготовили с использованием трафаретной печати: за несколько часов исследователи нанесли 100 одноразовых электродов на материал из повторно использованной ткани. Электроды покрыли специальными полимерами и подключили к коммерческим потенциостатам — приборам для измерения электрических сигналов, которые можно соединить со смартфоном или ноутбуком.

Метод изготовления полимеров можно адаптировать к разным веществам семейства PFAS. Для прототипа выбрали PFOS и PFOA — соединения с задокументированными рисками для здоровья. По данным авторов, к группе PFAS относятся более 10 тысяч сходных химикатов, а регулирование в разных странах распространяется на 50–150 из них.

«Наша цель — создать чувствительную и недорогую технологию, которую в перспективе можно будет использовать за пределами специализированных лабораторий. Мы показали, что она работает для PFOA и PFOS; платформу потенциально можно адаптировать для обнаружения других соединений PFAS», — сказал доктор Марк Салливан из OIST.

Профессор Эми Шен отметила, что доступное обнаружение загрязнителей может расширить возможности экологического мониторинга. При этом, по словам исследователей, устройству ещё предстоят дальнейшая разработка и проверка в полевых условиях. Работа опубликована в журнале Biosensors and Bioelectronics.