Разработан новый сенсор для определения тяжелых металлов

Ученые из Университета Цинциннати (штата Огайо, США) представили компактный сенсор, с помощью которого можно провести быстрый анализ количества тяжелых металлов в организме человека. Это устройство обладает большей скоростью определения металлов, обладающих высокой электроотрицательностью, чем существующие в настоящее время технологии.

Новый сенсор представляет меньшею угрозу для окружающей среды: его рабочий электрод изготовлен из висмута, а не из ртути. Для анализа необходимо всего одна-две капли крови, а не 5 миллилитров, как в других используемых в здравоохранении технологиях. Исследователи отмечают, что новый тест может найти свое применение не только в медицине, но и в бытовых условиях, например, при проверке качества детского питания.

По словам Яна Папаутски (Ian Papautsky), одного из авторов разработки, сегодня для определения количества марганца в крови требуется около 48 часов ожидания результатов анализа в лабораторных условиях. Очевидно, что это слишком большие сроки для мониторинга здоровья людей, особенно если их деятельность связана с тесным контактом с марганцем и другими тяжелыми металлами.

В основе нового сенсора лежит технология анодной ленточной вольтамперометрии (anodic stripping voltammetry), в которой для проведения анализа необходим рабочий электрод, электрод сравнения и дополнительный электрод. Но у этого способа есть недостаток: ионы металлов с высокой электроотрицательностью могут вступать в гидролитическую реакцию с водой, от чего возможно образование нерастворимых в воде и не способных к диссоциации частиц. Этот факт снижает эффективность определения содержания тяжелых металлов с помощью системы трех электродов.

Решить эту проблему исследователям удалось, заменив обычный электрод из ртути на тонкопленочный электрод из висмута. Также была заменена сама схема устройства сенсора, что увеличило чувствительность и надежность определения ионов тяжелых металлов. Авторы исследования видят большое будущее у своей разработки, они надеются, что новый сенсор станет общедоступным индивидуальным средством диагностики количества тяжелых металлов, подобно персональным глюкометрам.