Detektering af et hidtil uset udvalg af potentielt skadelige luftbårne forbindelser

Mange af de produkter, vi møder dagligt – fra deodorant til pesticider til maling – frigiver molekyler, der driver gennem luften. Indånding af nok af de forkerte kan forårsage alvorlige og potentielt langsigtede sundhedsproblemer. Imidlertid, det kan være svært at estimere eksponeringen, fordi nuværende enheder er begrænset i, hvad de kan registrere. I dag, forskere rapporterer udvikling af et nyt personligt luftprøveudtagningssystem, der kan detektere en hidtil uset række af disse forbindelser fra et særligt emblem eller kuglepen, der er fastgjort til en persons skjorte eller placeret i en lomme.

Forskerne vil præsentere deres resultater i dag på efterårsmødet i American Chemical Society (ACS).

"I enhver situation er der et unikt sæt af forbindelser, der kan være til stede i luften, herunder potentielle farer, som vi ikke kender til, " siger Allen Apblett, Ph.D., projektets seniorforsker, hvem der præsenterer forskningen. "Ved at bruge et enkelt materiale, vi kan fange mange klasser af disse forbindelser, kaldet flygtige organiske forbindelser (VOC'er), og potentielt tilbyde et meget mere omfattende billede af eksponeringer. "

Det amerikanske militær er ivrig efter bedre at forstå de sundhedsmæssige trusler, dets personale står over for og har givet betydelige midler til projektet. Imidlertid, den nye sampler kunne også bruges på mange arbejdspladser og i hjemmet, siger Apblett, som er professor ved Oklahoma State University og medstifter af Airotect, virksomheden, der udvikler sampleren.

VOC er en vigtig kilde til luftforurening. Forbindelserne stammer fra talrige husholdningsprodukter, såvel som fra brændstoffer som benzin og fra industrielle processer. Afhængigt af hvilke VOC'er nogen støder på og deres eksponeringsniveau, problemer lige fra nasal irritation til kræft kan resultere.

Fordi nogens eksponeringer kan variere, når de bevæger sig, forskere har søgt at designe enkle, letvægtsdetektorer, der kan rejse med personen og ikke behøver elektricitet. Badges indeholdende stoffer, der absorberer gasser, er allerede i brug på nogle arbejdspladser, men disse materialer har en mangel:De hænger bedre til visse varianter af VOC'er end andre. Hvis en arbejder er bekymret for, for eksempel, VOC'erne formaldehyd, benzen og naphthalen på ét sted, de ville sandsynligvis have brug for to eller flere typer af disse enheder for at teste for dem, siger Apblett. "Vi omgår det med et materiale, der kan absorbere det bredeste spektrum af flygtige organiske forbindelser."

Det nye materiale er en silica med porer i nanoskala, der er indeholdt i et badge i stort set kreditkortstørrelse, der sætter sig fast på tøj. Airotects team eksperimenterer også med andre konfigurationer til at holde silica, f.eks. en, der ligner en kuglepen, der kunne hvile i en lomme, eller et stofmærke, der kunne sys på. Silica, kendt som OSU-6 og udviklet af en kandidatstuderende i Apbletts laboratorium, binder VOC'er i sine små porer gennem normalt svage elektriske tiltrækninger, kendt som van der Waals styrker. Den snævre krumning af OSU-6's nanoporer øger disse kræfter væsentligt, gør det muligt at binde VOC'er meget stærkere end industristandarden. Fordi disse bånd er fysiske, ikke kemisk, i naturen, de tillader materialet at låse på en lang række forbindelser.

Når den er i brug, emblemet åbnes for at udsætte tre OSU-6-fyldte rør for luften. Hvor lang tid den bæres afhænger i høj grad af de potentielle eksponeringer. Bagefter, mærket sendes til et laboratorium, hvor det VOC-fyldte materiale opvarmes for at frigive forbindelserne, så forskerne kan identificere og kvantificere dem.

Apblett og hans kolleger hos Airotect har indtil videre testet materialets evne til at påvise langt over 100 forbindelser i laboratoriebaserede eksperimenter. De har også fundet ud af, at OSU-6 stabiliserer ustabile eller reaktive forbindelser, gør det mere muligt at analysere traditionelt vanskelige at overvåge reaktive forbindelser. Holdet er begyndt at teste prøvetagerens evne til at opsamle forurenende stoffer, der er almindelige på arbejdspladser, såsom fremstillingsvirksomhed i kommerciel skala og landbrugsproduktionsfaciliteter. De er også begyndt at bruge det i virkelige militærscenarier, herunder militære udsendelser og en studerendes kollegieværelse. Når først lanceret, luftprøvetageren vil være tilgængelig for industrien og offentligheden, med omkostningerne for enheden og laboratorieanalysen, der starter ved $75.