El nuevo método rentable puede detectar bajas concentraciones de residuos farmacéuticos y contaminantes en el agua.

21 de marzo, 2024

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por la Universidad Bar-Ilan

Los residuos farmacéuticos y los contaminantes presentan una creciente preocupación global, particularmente en el contexto de la seguridad del agua potable y los alimentos. Abordando este problema crítico, un nuevo estudio realizado por investigadores del Departamento de Química y el Instituto de Nanotecnología y Materiales Avanzados de la Universidad Bar-Ilan ha resultado en el desarrollo de un detector plasmónico altamente sensible, específicamente dirigido a la detección de residuos nocivos de piperidina en el agua.

El trabajo del equipo se publica en la revista Environmental Science: Nano.

La piperidina, una pequeña molécula potente que sirve como un bloque de construcción en las industrias farmacéutica y de aditivos alimentarios, representa riesgos significativos para la salud tanto de humanos como animales debido a su naturaleza tóxica. Detectar incluso cantidades mínimas de piperidina es esencial para garantizar la seguridad del agua potable y los alimentos. El sustrato plasmónico desarrollado en la Universidad Bar-Ilan, que comprende cavidades triangulares fresadas en una película delgada de plata y protegidas por una capa de dióxido de silicio de 5 nanómetros, ofrece una sensibilidad sin igual a la piperidina, detectando bajas concentraciones en el agua.

Mohamed Hamode, un estudiante de doctorado en el Departamento de Química de Bar-Ilan, en colaboración con el Dr. Elad Segal, desarrolló este dispositivo del tamaño de una moneda utilizando un microscopio de iones enfocado para perforar agujeros de tamaño nanométrico en una superficie metálica. Al programar el haz con un programa informático creado a medida, Hamode crea agujeros de varias formas.

Estos agujeros, más pequeños que la longitud de onda de la luz visible, aumentan el campo eléctrico en la superficie, lo que conduce a luz concentrada en áreas muy pequeñas. Esta amplificación permite que los fenómenos ópticos se aumenten de manera significativa, permitiendo la identificación de una baja concentración de moléculas que antes eran indetectables con sondas ópticas.

Debido a su campo electromagnético confinado y mejorado, el sustrato plasmónico ofrece una alternativa eficiente a otros sustratos actualmente utilizados en la Espectroscopía Raman Mejorada en Superficie (SERS), abriendo caminos para el uso de dispositivos Raman portátiles y de bajo coste que permiten análisis más rápidos y asequibles.

'Este estudio representa un avance significativo en el campo de la monitorización medioambiental', dijo el investigador principal, el Prof. Adi Salomon, del Departamento de Química y el Instituto de Nanotecnología y Materiales Avanzados de la Universidad Bar-Ilan. 'Al aprovechar las superficies metálicas nanopatrones, hemos demostrado la detección de bajas concentraciones de piperidina en el agua utilizando ópticas asequibles, ofreciendo una solución prometedora para los sistemas analíticos medioambientales.'

Los hallazgos del estudio subrayan el potencial de los detectores basados en plasmónica en la revolución de la monitorización medioambiental, particularmente en la detección de residuos farmacéuticos y contaminantes. La próxima semana, Mohamed Hamode presentará la innovación en una conferencia internacional sobre microscopía que se llevará a cabo en Italia.

Proporcionado por la Universidad Bar-Ilan