Hurtig, let, og meget følsom arsendetektion med guldnanopartikler

(PhysOrg.com) -- Omtalen af ​​arsenforgiftning leder som regel tankerne hen på underhåndsmord. Imidlertid, faren for arsenforgiftning fra forurenet drikkevand er langt større. Lave koncentrationer af arsen findes i næsten alle jorder og dermed også i grundvandet. Omkring 140 millioner mennesker verden over drikker muligvis vand, der indeholder arsenkoncentrationer over den WHO-anbefalede grænse på 10 ppb (parts per billion).

Forskere ved Jackson State University (MS, USA) har nu udviklet en ny tilgang til en hurtig, let, og højfølsom arseniktest. Som Paresh Chandra Rays team rapporterer i journalen Angewandte Chemie , deres metode er baseret på aggregering af guld nanopartikler, og den detekterer selektivt arsen i drikkevand ned til koncentrationer på 3 ppt (dele pr. billion).

Lande som Indien, Bangladesh, og Thailand er primært påvirket af grundvand med høje arsenkoncentrationer. Imidlertid, høje koncentrationer af arsen er også fundet i nogle områder af Nord- og Sydamerika. Når først de er opdaget, problemet kan ret nemt løses. Nuværende analyseteknikker er tidskrævende og kræver en række berigelsestrin.

Den nye proces kunne nu fremskynde og forenkle arsenanalysen. Forskerne, der arbejder med Ray, har knyttet specielle organiske molekyler til overfladerne af guldnanopartikler. Disse molekyler fungerer som "ligander" for arsen, hvilket betyder, at de danner et kompleks med det. Hver arsenion kan binde til tre ligander, hvilket gør det muligt at forbinde op til tre guldpartikler sammen. Jo højere arsenkoncentrationen i prøven, jo stærkere klumper guldpartiklerne sammen, og antallet af større aggregater stiger. Farven på guldnanopartikler i en væske afhænger af deres størrelse. Hvorimod de arsenfri guldnanopartikler ser røde ud, arseninduceret aggregering får farven til at ændre sig til blå. Koncentrationer ned til 1 ppb kan detekteres med det blotte øje ved hjælp af farveskiftet. Arsen binder til liganderne meget stærkere end andre metaller; forskerne var i stand til at øge denne selektivitet ved at knytte tre forskellige ligander til guldet.

En meget præcis metode til at detektere minimale ændringer i partikelstørrelse er dynamisk lysspredning (DLS), hvor laserlys spredt af partiklerne analyseres. Ved at bruge DLS, Ray og hans medarbejdere var i stand til at detektere og kvantificere arsenkoncentrationer så lave som 3 ppt. I prøver af brøndvand fra Bangladesh, holdet fandt 28 ppb arsen; i vand fra vandhaner i Jackson (Mississippi, USA) fandt de 380 ppt.

Mere information: Paresh Chandra Ray, Brug af guldnanopartikler i en simpel kolorimetrisk og ultrafølsom dynamisk lysspredningsanalyse:Selektiv påvisning af arsen i grundvand, Angewandte Chemie International Edition 2009, 48, nr. 51, 9668-9671, doi:10.1002/anie.200903958

Leveret af Wiley (nyheder:web)