Yeni Bir Sensör İçme Suyundaki Zararlı “Sonsuz Kimyasalları” Tespit Ediyor
MIT kimyagerleri, gıda ambalajlarında, yapışmaz pişirme kaplarında ve diğer birçok tüketici ürününde bulunan kimyasallar olan perfloroalkil ve polifloroalkil maddelerin (PFAS) küçük miktarlarını tespit eden bir sensör tasarladılar.
Doğal olarak parçalanmadıkları için “sonsuz kimyasallar” olarak da bilinen bu bileşikler, kanser, üreme sorunları, bağışıklık ve endokrin sistemlerinin bozulması gibi çeşitli zararlı sağlık etkileriyle ilişkilendirilmiştir.
Araştırmacılar yeni sensör teknolojisini kullanarak, bir su örneğinde trilyonda 200 parçaya kadar düşük PFAS seviyelerini tespit edebileceklerini gösterdiler. Tasarladıkları cihaz, tüketicilerin içme sularını test etmeleri için bir yol sunabilir ve yarı iletkenlerin ve yangın söndürme ekipmanlarının üretimi de dahil olmak üzere PFAS kimyasallarına büyük ölçüde güvenen endüstrilerde de yararlı olabilir.
“Bu algılama teknolojilerine gerçekten ihtiyaç var. Bu kimyasallara uzun süre maruz kalacağız, bu yüzden onları tespit edebilmemiz ve onlardan kurtulabilmemiz gerekiyor” diyor MIT’de John D. MacArthur Kimya Profesörü ve Proceedings of the National Academy of Sciences dergisinde yayınlanan çalışmanın kıdemli yazarı Timothy Swager.
Makalenin diğer yazarları ise eski MIT doktora sonrası araştırmacısı ve başyazar Sohyun Park ile MIT yüksek lisans öğrencisi Collette Gordon.
PFAS Tespiti
PFAS kimyasalları içeren kaplamalar binlerce tüketici ürününde kullanılmaktadır. Tencere için yapışmaz kaplamalara ek olarak, su itici giysilerde, leke tutmaz kumaşlarda, yağa dayanıklı pizza kutularında, kozmetiklerde ve yangın söndürme köpüklerinde de yaygın olarak kullanılırlar.
1950’lerden beri yaygın olarak kullanılan bu florlu kimyasallar, fabrikalardan, kanalizasyon arıtma tesislerinden ve çöplüklerden suya, havaya ve toprağa salınabilir. Bu kimyasallara 50 eyaletin tamamında içme suyu kaynaklarında rastlanmıştır.
2023 yılında Çevre Koruma Ajansı, perflorooktanoik asit (PFOA) ve perflorooktil sülfonat (PFOS) olarak bilinen en tehlikeli PFAS kimyasallarından ikisi için bir “tavsiye sağlık limiti” oluşturdu. Bu tavsiyeler, içme suyunda PFOA için trilyonda 0.004 parça ve PFOS için trilyonda 0.02 parça sınırını öngörmektedir.
Şu anda, bir tüketicinin içme suyunun PFAS içerip içermediğini belirlemesinin tek yolu, kütle spektrometresi testi yapan bir laboratuvara su örneği göndermektir. Ancak bu işlem birkaç hafta sürüyor ve yüzlerce dolara mal oluyor.
PFAS testi için daha ucuz ve daha hızlı bir yol oluşturmak amacıyla MIT ekibi, hızlı COVID-19 testleri ve hamilelik testlerinde kullanılan yanal akış teknolojisine dayalı bir sensör tasarladı. Antikorlarla kaplanmış bir test şeridi yerine, yeni sensör, malzemeye protonlar eklendiğinde yarı iletken ve iletken durumlar arasında geçiş yapabilen polianilin olarak bilinen özel bir polimer ile gömülüdür.
Araştırmacılar bu polimerleri bir nitroselüloz kağıt şeridi üzerine yerleştirmiş ve şeridin üzerine yerleştirilen bir damla sudan PFAS gibi florokarbonları çekebilen bir yüzey aktif madde ile kaplamışlardır. Bu gerçekleştiğinde, PFAS’tan gelen protonlar polianilin içine çekilir ve onu bir iletkene dönüştürerek malzemenin elektrik direncini azaltır. Elektrotlar kullanılarak hassas bir şekilde ölçülebilen ve akıllı telefon gibi harici bir cihaza gönderilebilen dirençteki bu değişim, ne kadar PFAS bulunduğunun nicel bir ölçümünü verir.
Bu yaklaşım sadece asidik olan PFAS’larda işe yaramaktadır ki bu da en zararlı PFAS’lardan ikisini (PFOA ve perflorobütanoik asit (PFBA)) içermektedir.
Kullanıcı dostu bir sistem
Sensörün mevcut versiyonu PFBA için trilyonda 200 parça ve PFOA için trilyonda 400 parça kadar düşük konsantrasyonları tespit edebilmektedir. Bu, mevcut EPA yönergelerini karşılamak için yeterince düşük değil, ancak sensör sadece bir mililitre suyun bir kısmını kullanıyor.
Araştırmacılar şu anda polianilinden yapılmış bir membran aracılığıyla yaklaşık bir litre suyu filtreleyebilecek daha büyük ölçekli bir cihaz üzerinde çalışıyorlar ve bu yaklaşımın, EPA’nın çok düşük tavsiye seviyelerini karşılamak amacıyla hassasiyeti yüz kattan fazla artırması gerektiğine inanıyorlar.
Swager, “Kullanıcı dostu, ev tipi bir sistem öngörüyoruz” diyor. “Bir litre su koyduğunuzu, membranın içinden geçmesine izin verdiğinizi ve membranın direncindeki değişimi ölçen bir cihazınız olduğunu hayal edebilirsiniz.”
Böyle bir cihaz, mevcut PFAS tespit yöntemlerine daha ucuz ve hızlı bir alternatif sunabilir. İçme suyunda PFAS tespit edilirse, bu seviyeleri düşürmek için evsel içme suyunda kullanılabilecek ticari olarak mevcut filtreler vardır.
Yeni test yaklaşımı, PFAS kimyasalları içeren ürünler üreten fabrikalar için de faydalı olabilir, böylece üretim süreçlerinde kullanılan suyun çevreye salınmasının güvenli olup olmadığını test edebilirler.
Kaynak: Yeni Bir Sensör İçme Suyundaki Zararlı “Sonsuz Kimyasalları” Tespit Ediyor