Это новое устройство позволяет обойтись без грязной фильтрации и за считанные минуты обнаруживает «стойкие химикаты», даже в мутной воде.
Исследователи разработали микрофлюидное устройство, которое извлекает загрязняющие вещества непосредственно из загрязненных твердых частиц. Этот прорыв устраняет необходимость в сложной фильтрации при проведении экологических исследований.
Совместная группа исследователей из Корейского научно-исследовательского института химических технологий (KRICT) и Национального университета Чуннам опубликовала свои результаты в журнале ACS Sensors.
Группа под руководством доктора Джу Хён Кима и профессора Чжэ Бем Ю решила давнюю проблему в аналитической химии.
Стандартные анализы воды и продуктов питания часто оказываются неэффективными при наличии песка, почвы или остатков пищи.
Эти твердые частицы снижают точность и задерживают следы загрязняющих веществ в процессе фильтрации.
Современные аналитические подходы основаны на жестком многоэтапном рабочем процессе, включающем удаление твердых частиц, экстракцию и анализ. Такой подход увеличивает время и затраты, одновременно снижая надежность.
Эти ограничения создают значительные проблемы в областях, тесно связанных с общественным здравоохранением.
Это включает в себя мониторинг окружающей среды и безопасность питьевой воды.
Решение проблемы фильтрации
Традиционные методы обнаружения опасных загрязняющих веществ основаны на жидкостно-жидкостной экстракции (ЖЖЭ). Эти процессы требуют огромного количества растворителей и трудно поддаются автоматизации.
Хотя жидкостно-жидкостная микроэкстракция (ЖЖМЭ) существует, ее практическое применение остается ограниченным.
Образцы, содержащие твердые частицы, все еще требуют этапа фильтрации перед экстракцией.
Новое аналитическое устройство на основе микрофлюидики использует конструкцию с ловушкой для обхода этих препятствий. Оно удерживает крошечную каплю экстрагента внутри специальной микрокамеры.
Тем временем, исследуемый раствор протекает через соседний микроканал.
Это позволяет целевым аналитам перемещаться в экстрагент, в то время как твердые частицы проходят мимо. Такая конструкция обеспечивает быстрый и селективный массоперенос без какого-либо вмешательства со стороны абразивного материала.
После извлечения исследователь просто забирает каплю для дальнейшего анализа.
Тестирование образцов из реальных условий
Команда протестировала устройство на перфтороктановой кислоте (PFOA) и препарате карбамазепин (CBZ). PFOA относится к семейству ПФАС — «вечных химикатов», в отношении которых в настоящее время действуют строгие правила регулирования в США.
Устройство обнаружило сигналы PFOA менее чем за пять минут. Исследователи также извлекли CBZ из суспензии, содержащей песок, без какой-либо предварительной фильтрации.
С помощью высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ) они четко идентифицировали это соединение.
Результаты показывают, что платформа сохраняет высокую надежность, при этом значительно сокращая количество необходимых шагов.
Это делает его идеальным кандидатом для компактных автоматизированных систем мониторинга.
Это масштабируемое решение для контроля безопасности пищевых продуктов и анализа остатков фармацевтических препаратов.
Система предназначена для работы со сложными смесями, которые обычно засоряют стандартное лабораторное оборудование.
Доктор Ким считает, что интеграция этих этапов произведет революцию в проведении анализа на месте.
«Интеграция нескольких этапов предварительной обработки в единый процесс дает существенные преимущества для анализа на месте и автоматизированных систем», — отметил он.
Эта технология обладает огромным потенциалом для обеспечения безопасности питьевой воды.
Президент KRICT Янг-Кук Ли также высоко оценил это нововведение за его пользу для общества.
«Эта технология может повысить надежность анализа экологической безопасности и безопасности пищевых продуктов», — подчеркнул Ли.
Он также заявил, что эти улучшения «напрямую влияют на общественное здоровье».
Это инженерное достижение открывает путь к ускорению проверок безопасности пищевых продуктов. Вскоре оно может стать основным инструментом экологического мониторинга по всей территории Соединенных Штатов.
Благодаря устранению необходимости в громоздком лабораторном оборудовании, устройство обеспечивает точность лабораторного уровня непосредственно в полевых условиях.
Это обеспечивает более безопасное водоснабжение и снабжение продуктами питания населения. Это дает надежное решение проблемы невидимых загрязняющих веществ в окружающей среде.
Результаты исследования опубликованы в журнале ACS Sensors.
Sourse: interestingengineering.com
