Revolutionäre mikrofluidische Sensoren ermöglichen Echtzeit-Nachweis mehrerer Schwermetalle in Wasser
Kürzlich hat eine Gruppe von Forschern des Instituts für Festkörperphysik der Hefei Institute of Physical Science der Chinesischen Akademie der Wissenschaften fortschrittliche mikrofluidische Sensorarrays entworfen und entwickelt, die mit Hilfe von Fluoreszenzsonden mehrere Schwermetallionen in Umweltgewässern gleichzeitig sichtbar machen und quantitativ in Echtzeit nachweisen können.
Entwurf von fluoreszierenden mikrofluidischen Sensorarrays und gleichzeitiger Nachweis von Schwermetallen.
LI Lingfei
"Diese Innovation bietet ein leistungsfähiges neues Instrument zur Überwachung der Wasserqualität und zur Gewährleistung der Wassersicherheit", so Prof. JIANG Changlong, der das Team leitete.
Die entsprechenden Forschungsergebnisse wurden im Chemical Engineering Journal veröffentlicht.
Schwermetalle wie Quecksilber (Hg2+), Blei (Pb2+), Chrom (Cr3+) und Kupfer (Cu2+) sind häufige Schadstoffe in unseren Wassersystemen. Diese Verunreinigungen lassen sich nur schwer entfernen und können sowohl Ökosystemen als auch der menschlichen Gesundheit schweren Schaden zufügen. Herkömmliche Methoden zum Nachweis dieser Metalle sind oft langsam und erfordern die Analyse jedes einzelnen Metalls, was weder effizient noch praktisch ist.
Um diese Einschränkungen zu überwinden, hat das Team mikrofluidische Sensoren auf Acrylplatten entwickelt, die eine geschickte Kombination aus Kapillarkraft und der hydrophoben Beschaffenheit der Innenflächen der Platten nutzen. Diese Anordnung ermöglicht die Schaffung komplizierter mikrofluidischer Kanäle, in denen die Magie stattfindet.
Der Schlüssel zu diesen Sensoren ist die Verwendung von organischen Fluoreszenzsonden. Diese Sonden sind nicht nur kostengünstig, sondern auch unglaublich empfindlich und selektiv. Sie können sich leicht mit bestimmten Schwermetallionen verbinden, wodurch sie aufleuchten und die Anwesenheit dieser Verunreinigungen signalisieren.
Die Forscher bauten mikrofluidische Chip-Arrays mit vier verschiedenen Fluoreszenzsonden, die jeweils eines der Zielschwermetalle nachweisen sollten. Mit Hilfe dieser Sonden schufen sie ein hochempfindliches, selektives und visuelles System, das die Konzentrationen von Hg2+, Pb2+, Cr3+ und Cu2+ im Wasser gleichzeitig nachweisen und messen kann.
Das Nachweissystem arbeitet mit einem mikrofluidischen Chip und einem mit Farberkennungstechnologie ausgestatteten Smartphone. Das bedeutet, dass diese Schwermetalle nicht nur in Echtzeit nachgewiesen werden können, sondern die Ergebnisse auch sofort visualisiert und quantifiziert werden können, was es zu einer benutzerfreundlichen und hocheffizienten Lösung für die Überwachung der Wasserqualität macht.
Dieser Ansatz bietet eine schnellere und genauere Möglichkeit, um sicherzustellen, dass unser Wasser vor schädlichen Schwermetallverunreinigungen geschützt ist, so das Team.
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