Nyt materiale kan spare tid og penge inden for medicinsk billeddannelse og miljøsanering

Kemikere ved University of Texas i Austin har udviklet et materiale, der har nøglen til billige, hurtige og bærbare nye sensorer til en lang række kemikalier, der lige nu koster regeringen og industrier store summer at opdage. Innovationen kan føre til store gevinster for folkesundheden, da det rummer potentialet til drastisk at reducere omkostningerne forbundet med oprydning af utilsigtede kemiske spild, afhjælpning af gamle industriområder, påvisning af radioaktiv forurening i drikkevand og betjening af medicinsk og forskningsbilleddannende udstyr.

"En virksomhed med et forladt kemikaliefabrik, der har tønder med umærkede opløsningsmidler eller et offentligt forsyningsselskab, der er bekymret for dets vandforsyning, er i dag blevet forurenet, står over for en besværlig proces med at identificere kemikalierne, før de kan begynde at rydde op, sagde Simon Humphrey, lektor i kemi, der ledede forskningen. "Det er dyrt og kan tage to eller tre dage. Vi kan nu gøre det hurtigt, on-site metode-og den forskel kan forbedre folks sundhed og reducere forurening meget mere effektivt. "

Humphrey forestiller sig engangspapirpinde, der er belagt med det nye materiale. En bruger ville dyppe en i et ikke -karakteriseret stof og stikke det ind i en ultraviolet (UV) læser. Baseret på lysets farver, enheden angiver hvilke komponenter, såsom organiske opløsningsmidler, fluor, kviksølv og tungmetaller, er i stoffet.

Materialet, kaldet PCM-22 og beskrevet i et papir, der blev offentliggjort i dag i tidsskriftet Chem , er en krystal fremstillet af lanthanidioner og triphenylphosphin. Når et kemikalie bindes til materialet og et UV -lys skinner på det, materialet udsender bestemte farver af synligt lys. Hvert kemikalie producerer en unik otte-faktor signatur af farve og lysstyrke, der kan bruges til at identificere og kvantificere det i en ukarakteriseret prøve.

Når forskere kalibrerer sensoren på kendte prøver for at oprette et katalog over fingeraftryk, der kan bruges til at identificere komponenterne i ikke -karakteriserede prøver, målepinde-sensorer ville være relativt enkle at producere, Sagde Humphrey. Han og UT Austin deler fælles patenter på sensormaterialet og om analysen af ​​resultater, og UT Austins Office of Technology Commercialization har allerede påbegyndt arbejdet med at licensere teknologien til virksomheder.

Et andet gavnligt træk ved PCM-22 er, at det kan skelne mellem to typer vand-det almindelige vand (H2O), som vi oplever i hverdagen og såkaldt tungt vand (D2O), bruges til drift af medicinsk og forskningsbilleddannelse.

Med D2O, hydrogenatomer erstattes af deuteriumatomer, men de to vandtyper er notorisk svære at skelne fra hinanden, fordi de ser ud og, i de fleste tilfælde, opføre sig det samme kemisk. Det kræver normalt en kostbar test med et sofistikeret stykke laboratorieudstyr kaldet et laserspektrometer for at se de to fra hinanden.

Fordi det nye materiale gør det lettere at skelne mellem de to typer vand, Det kan blive meget lettere for offentlige myndigheder at opdage tilstedeværelsen af ​​radioaktiv forurening i drikkevand eller andre vandområder som søer og floder. Når almindeligt vand interagerer med radioaktivt materiale, såsom uran, noget af det omdannes til tungt vand, så forhøjede niveauer af tungt vand giver en tidlig advarsel om forurening med radioaktivt materiale.

Evnen til hurtigt at opdage og kvantificere de to former for vand, billigt og i nødstilfælde også ville bane vejen for billigere og mere pålidelig medicinsk og forskningsmæssig billeddannelse, såsom nuklear magnetisk resonansspektroskopi (NMR), hvilket kræver tungt vand for at fungere. For at NMR fungerer korrekt, dette tunge vand skal være meget rent, men det er let forurenet med almindeligt vand fra fugt i atmosfæren.

"Når du køber tungt vand fra en producent, starter det ultrarent, "Sagde Humphrey." Men så snart du skruer flasken af, brintatomer fra luften begynder at bytte med deuteriumatomer. En uge senere, alle H'erne er blevet forvirrede med D'erne, og det ødelægger effektivt det tunge vand. Det er en udveksling, som du ikke kan stoppe. "

Det nye materiale, som er følsom nok til at detektere koncentrationer af almindeligt vand så lavt som 10 dele pr. million i en opløsning af tungt vand, kunne gøre det billigere og hurtigere at kontrollere renheden af ​​dette vigtige reagens.