حسگر نانویی جدید برای شناسایی آلاینده‌های آب معرفی شد

به گزارش انرژی خبر؛ به گزارش گروه علمی از ستاد ویژه توسعه فناوری نانو، پژوهشگران در مقاله‌ای که به‌زودی در مجله گزارش‌های علمی (Scientific Reports) منتشر خواهد شد، سامانه‌ای به نام آکوافلوسنس (AquaFluoSense) را معرفی کردند. این زیست‌حسگر نانو-نوری با استفاده از نقاط کوانتومی تلورید کادمیم و آپتامرهای DNA اختصاصی، قادر به شناسایی یون‌های سرب و آرسنیک در نمونه‌های آب است.

روش‌های رایج مانند طیف‌سنجی جذب اتمی (AAS) و طیف‌سنجی جرمی پلاسمای جفت‌شده القایی (ICP-MS) از حساسیت بالایی برخوردارند، اما هزینه‌های بالا و نیاز به تجهیزات تخصصی، استفاده از آن‌ها در شرایط میدانی را دشوار می‌سازد.

فناوری نانو می‌تواند این چالش‌ها را برطرف کند. پژوهشگران برای طراحی حسگر جدید از نقاط کوانتومی استفاده کرده‌اند که می‌توانند پس از تحریک با نور، تابش فلورسانس تولید کنند. این نقاط کوانتومی از جنس تلورید کادمیم (CdTe) ساخته شده و با مولکول مرکاپتوپروپیونیک اسید پوشش داده شده‌اند.

در سامانه آکوافلوسنس، آپتامرهای DNA به سطح نقاط کوانتومی متصل شده‌اند. این آپتامرها که طراحی خاصی برای شناسایی یون‌های سرب و آرسنیک دارند، با تغییر ساختار خود پس از اتصال به یون‌های مربوطه، شدت فلورسانس نقاط کوانتومی را تغییر می‌دهند.

اجزای نوری و الکترونیکی سامانه به‌گونه‌ای طراحی شده‌اند که یک LED فرابنفش نقاط کوانتومی را تحریک کند و سیگنال فلورسانس تولیدشده را جمع‌آوری کند. این سیگنال سپس توسط یک ریزکنترلگر آردوینو اونو (Arduino Uno) پردازش و بر روی نمایشگر LCD نمایش داده می‌شود.

عملکرد حسگر با آزمایش نمونه‌های آب آلوده به غلظت‌های مشخصی از سرب و آرسنیک ارزیابی شد. نتایج نشان داد که نقاط کوانتومی رفتارهای نوری وابسته به اندازه را از خود نشان می‌دهند و همچنین آزمون‌های طیف‌سنجی، اتصال موفق آپتامرها به نقاط کوانتومی را تأیید کردند.

حسگر جدید قادر است غلظت‌هایی کمتر از سطوح تعیین‌شده سازمان جهانی بهداشت را شناسایی کند. مقایسه نتایج آکوافلوسنس با روش ICP-MS همبستگی بالایی را نشان داد و از اعتبار علمی آن پشتیبانی می‌کند.

آزمایش‌های انجام‌شده نشان‌دهنده تفاوت‌های قابل‌توجه در آلودگی منابع آب مختلف است و این حسگر می‌تواند به‌عنوان ابزاری کاربردی در پایش کیفیت آب در مکان‌های دورافتاده و دشوار قابل‌استفاده باشد.