Покрыв небольшую бумажную полоску углеродными нанотрубками, можно создать чувствительный и быстрый детектор, позволяющий обнаруживать в питьевой воде опасные для здоровья токсины. Такую уникальную разработку, действующую в 28 раза быстрее самого точного химического детектора, представили на днях американские инженеры из Университета Массачусетса.
Одним из опаснейших токсинов, попадающих в питьевую воду, считается микроцистин-Лей-Арг. Он имеет природное происхождение и образуется в результате жизнедеятельности цианобактерий Microcystis aeruginosa, известных также как сине-зеленые водоросли. Появление этого одноклеточного паразита ведет к "цветению" водоемов. И именно его неконтролируемое размножение разрушает экологический баланс Черного и Азовского морей.
Микроцистин-Лей-Арг способен накапливаться в клетках организма до определенной концентрации. После этого токсин поражает печень животного или человека, вызывая некроз с последующим геморрагическим шоком и летальным исходом в течение нескольких часов. Микроцистин опасен даже в самых мизерных концентрациях, поскольку способствует развитию таких заболеваний, как рак кишечника и рак печени.
Современные детекторы, реагирующие на присутствие микроцистина в воде, требуют очень много времени на срабатывание — до нескольких часов. Кроме того, в процессе очистки жидкости нужно на каждом этапе проверять качество фильтрации, что многократно увеличивает затрачиваемое на процедуру время. Поэтому специалисты департамента химической и медицинской инженерии Университета Массачусетса под руководством профессора биохимии Николаса Котова разработали новый вид устройств, состоящих из полоски обычной бумаги, покрытой углеродными нанотрубками.
Сенсоры нанотрубки смешиваются с антителами, ориентированными на микроцистин-Лей-Арг, после чего полученная субстанция наносится на бумагу. Такой "бутерброд" обладает определенной стабильной проводимостью, но стоит ему оказаться в загрязненной воде, как антитела начинают отрываться от нанотрубок, и общая проводимость детектора меняется. Это изменение фиксируется внешним монитором за рекордное для подобных устройств время — менее 12 минут.
Несмотря на то, что подобный сенсор является одноразовым, его себестоимость очень низка, а принцип производства позволяет адаптировать его для обнаружения других видов токсинов и прочих химических веществ. Для этого достаточно заменить тип антител, добавляемых к нанотрубкам в процессе изготовления. Готовое устройство имеет размер не больше медицинского градусника и может использовать заменяемые детекторные полоски бумаги.
"Проблема качества питьевой воды является одной из важнейших для развивающихся стран, да и для многих более развитых государств", — говорит профессор Николас Котов. — Фактически, мы разработали эффективный и дешевый способ обнаруживать абсолютно любые известные науки токсины в жидкой среде".
Соавторы работы — ученые из Академии Наук КНР уже выразили готовность приступить к промышленному внедрению такого полезного и очень востребованного устройства.
Одним из опаснейших токсинов, попадающих в питьевую воду, считается микроцистин-Лей-Арг. Он имеет природное происхождение и образуется в результате жизнедеятельности цианобактерий Microcystis aeruginosa, известных также как сине-зеленые водоросли. Появление этого одноклеточного паразита ведет к "цветению" водоемов. И именно его неконтролируемое размножение разрушает экологический баланс Черного и Азовского морей.
Сенсоры нанотрубки смешиваются с антителами, ориентированными на микроцистин-Лей-Арг, после чего полученная субстанция наносится на бумагу. Такой "бутерброд" обладает определенной стабильной проводимостью, но стоит ему оказаться в загрязненной воде, как антитела начинают отрываться от нанотрубок, и общая проводимость детектора меняется. Это изменение фиксируется внешним монитором за рекордное для подобных устройств время — менее 12 минут.
