El ingeniero

Investigadores de universidades de Escocia, Portugal y Alemania han desarrollado un nuevo tipo de sensor impreso en 3D capaz de detectar concentraciones muy bajas de pesticidas en el agua.

Descrito en la revista Macromolecular Materials and Engineering, el dispositivo utiliza una herramienta de análisis químico llamada dispersión Raman mejorada por superficie, o SERS, que analiza la interacción de la luz con las moléculas para detectar la composición de los materiales de muestra. Cuando la luz golpea las moléculas, se dispersa de una manera que tiene frecuencias claramente diferentes según la estructura molecular.

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El equipo de investigación desarrolló un nuevo método de prueba más portátil que podría usar materiales impresos en 3D asequibles para adsorber moléculas de muestras de agua y brindar resultados iniciales precisos en el campo. Probaron la capacidad de varios diseños arquitectónicos diferentes de los materiales celulares impresos en 3D para absorber y adsorber moléculas de un tinte orgánico llamado azul de metileno antes de analizarlos a través de un espectrómetro Raman portátil. Se descubrió que las tiras reactivas que contenían nanopartículas de plata eran capaces de detectar moléculas de pesticidas en concentraciones tan bajas como un micromolar, equivalente a una molécula de pesticida por millón de moléculas de agua.

"SERS es una técnica de diagnóstico valiosa con aplicaciones en una amplia gama de campos diferentes", dijo el autor correspondiente, el profesor Shanmugam Kumar, de la Escuela de Ingeniería James Watt de la Universidad de Glasgow. "El material del sustrato del sensor que hemos desarrollado se beneficia de una combinación óptima de la gran área de superficie de la red arquitectónica diseñada con nanocarbono y las notables propiedades ópticas de las nanopartículas metálicas.

"La interacción del fuerte campo electromagnético local en las nanopartículas metálicas y los mecanismos químicos del material carbonoso crea una superficie altamente activa para el análisis SERS. Los resultados de este estudio inicial son muy alentadores y muestran que estos materiales de bajo costo pueden usarse para producir sensores para la detección SERS de pesticidas incluso en concentraciones muy bajas".

Según la coautora, la Dra. Sara Fateixa, del Instituto de Materiales CICECO Aveiro de la Universidad de Aveiro en Portugal, el dispositivo podría tener aplicaciones potenciales más allá del monitoreo del agua.

"Si bien este documento examina el potencial del sistema para detectar tipos específicos de contaminantes del agua, la técnica podría adaptarse fácilmente para controlar la presencia de una amplia gama de sustancias químicas en las muestras", dijo el Dr. Fateixa, quien diseñó las nanopartículas plasmónicas que permiten la técnica SERS.

"En la ganadería, por ejemplo, la leche del ganado, que se está recuperando de una enfermedad, que fue tratada con antibióticos, no se puede vender hasta después de que el medicamento haya salido de sus sistemas. Actualmente, las pruebas que prueban que su leche está lista para salir volver al mercado son costosos, pero nuestros materiales de diagnóstico podrían ajustarse para proporcionar resultados confiables de manera mucho más asequible. Esperamos continuar desarrollando este material de sensor muy prometedor para su uso en aplicaciones SERS".