Крошечные сенсоры быстро обнаруживают следы «вечных химикатов» в питьевой воде

Исследователи из Притцкеровской школы молекулярной инженерии Чикагского университета (UChicago PME) и Национальной лаборатории Аргонна разработали новый метод обнаружения ультранизких уровней пер- и полифторалкильных веществ (PFAS) в воде. Метод, который планируется реализовать в портативном ручном устройстве, использует уникальные зонды для количественного определения PFAS, некоторые из которых токсичны для человека.

Технология, описанная в журнале Nature Water, способна обнаруживать PFAS в концентрации 250 частей на квадриллион (ppq) — подобно одной песчинке в олимпийском бассейне. Это позволяет использовать тест для мониторинга питьевой воды на наличие двух наиболее токсичных PFAS — перфтороктановой кислоты (PFOA) и перфтороктансульфоновой кислоты (PFOS), для которых Агентство по охране окружающей среды США (EPA) недавно предложило лимит в 4 части на триллион. Существующие методы измерения этих загрязнителей занимают недели и требуют сложного оборудования, тогда как новое сенсорное устройство может выполнить анализ за считанные минуты.

«Обнаружение и устранение PFAS — это актуальная экологическая и проблема общественного здравоохранения. Компьютерное моделирование и машинное обучение оказались невероятно мощным инструментом для понимания того, как эти молекулы связываются с молекулярными сенсорами, и могут направлять экспериментальные усилия по созданию более чувствительных и селективных молекулярных зондов», — отметил профессор Эндрю Фергюсон. Для создания селективных зондов команда использовала машинное обучение, чтобы предсказать, какие химические структуры будут избирательно связываться с конкретным PFAS, например, с PFOS. В основе сенсора лежит кремниевый чип: связывание молекулы PFAS с зондом изменяет его электропроводность, что и регистрируется устройством.