Ny omkostningseffektiv metode kan detektere lave koncentrationer af medicinaffald og forurenende stoffer i vand

Farmaceutisk affald og forurenende stoffer udgør en voksende global bekymring, især i forbindelse med drikkevand og fødevaresikkerhed. For at løse dette kritiske spørgsmål har en ny undersøgelse foretaget af forskere ved Bar-Ilan University's Institut for Kemi og Institut for Nanoteknologi og Avancerede Materialer resulteret i udviklingen af ​​en meget følsom plasmonisk-baseret detektor, specifikt rettet mod påvisning af skadelige piperidinrester i vand.

Holdets arbejde er publiceret i tidsskriftet Environmental Science:Nano .

Piperidin, et lille potent molekyle, der fungerer som en byggesten i den farmaceutiske industri og fødevaretilsætningsindustrien, udgør betydelige sundhedsrisici for både mennesker og dyr på grund af dets giftige natur. Detektering af selv små mængder piperidin er afgørende for at sikre drikkevand og fødevaresikkerhed. Det plasmoniske substrat udviklet ved Bar-Ilan University, bestående af trekantede hulrum fræset i en tynd sølvfilm og beskyttet af et 5-nanometer lag af siliciumdioxid, tilbyder uovertruffen følsomhed over for piperidin og registrerer lave koncentrationer i vand.

Mohamed Hamode, en ph.d. studerende ved Bar-Ilan's Department of Chemistry, i samarbejde med Dr. Elad Segal, udviklede den dime-størrelse enhed ved hjælp af et fokuseret ion mikroskop til at bore nanometer-store huller på en metaloverflade. Ved at programmere strålen med et specialbygget computerprogram skaber Hamode huller i forskellige former.

Disse huller, der er mindre end bølgelængden af ​​synligt lys, forstærker det elektriske felt på overfladen, hvilket fører til koncentreret lys i meget små områder. Denne amplifikation gør det muligt at øge optiske fænomener betydeligt, hvilket muliggør identifikation af en lav koncentration af molekyler, som tidligere ikke kunne påvises med optiske prober.

På grund af dets begrænsede og forbedrede elektromagnetiske felt tilbyder det plasmoniske substrat et effektivt alternativ til andre substrater, der i øjeblikket anvendes i Surface Enhanced Raman Spectroscopy (SERS), hvilket åbner muligheder for brugen af ​​omkostningseffektive og bærbare Raman-enheder, der muliggør hurtigere og mere overkommelig analyse .

"Denne undersøgelse repræsenterer et betydeligt fremskridt inden for miljøovervågning," sagde seniorforsker Prof. Adi Salomon, fra Bar-Ilans Institut for Kemi og Institut for Nanoteknologi og Avancerede Materialer. "Ved at udnytte nanomønstrede metaloverflader har vi demonstreret detektering af lave koncentrationer af piperidin i vand ved hjælp af prisbillig optik, hvilket tilbyder en lovende løsning til miljøanalytiske opsætninger."

Resultaterne af undersøgelsen understreger potentialet af plasmonisk-baserede detektorer i at revolutionere miljøovervågning, især i påvisningen af ​​lægemiddelaffald og forurenende stoffer. I næste uge vil Mohamed Hamode præsentere innovationen på en international konference om mikroskopi, der finder sted i Italien.

Flere oplysninger: Mohamed Riad Hamode et al., Plasmonisk Baseret Raman-sensor til ultrafølsom påvisning af farmaceutisk affald, Environmental Science:Nano (2024). DOI:10.1039/D3EN00821E

Leveret af Bar-Ilan University