Karbon Nanotüp Sensörü Havadaki Nitrozaminleri Algılıyor
Fotoğraf : Altın elektrotlar (sarı) arasında gerilmiş karbon nanotüplere bağlı kobalt (III) tetrafenilporfirin moleküllerinden oluşan bir sensör havadaki N-nitrozaminleri tespit edebilir.
Cihaz, bilim insanlarının laboratuvar analizlerini beklemek yerine gerçek zamanlı olarak kirleticilerin ortaya çıkmasını sağlayabilir.
Zehirli N-nitrozamin bileşikleri, bira, lastik ve son zamanlarda reçetesiz satılan ilaçlar dahil, yıllar boyunca şaşırtıcı sayıda ürüne sızmıştır. Üretim sırasında yan ürünler olarak oluşması muhtemel insan kanserojenleri de etraftaki havayı kirletebilir. Fabrika çalışanları ve çevre sakinleri için sağlık endişeleri doğuran kauçuk tesislerinin içinde ve çevresindeki havada yüksek düzeyde N-nitrozaminler bulunmuştur. Yine de rahatsız edici bileşikleri tespit etmek yavaş ve zahmetli bir işlemdir. Şimdi, araştırmacılar havadaki N-nitrozaminlerin gerçek zamanlı ölçümü için hassas, karbon nanotüp bazlı bir sensör geliştirdiler.
Havadaki N-nitrozaminlerin tespiti geleneksel olarak çok adımlı bir işlem olmuştur: birisi önce şüpheli havayı katı emici maddeler veya sıvı çözeltiler içinde toplamalı ve malzemeleri bir test tesisine göndermelidir. Daha sonra laboratuvar teknisyenleri numuneleri özütler veya desorbe eder ve sıvı veya gaz kromatografisi/kütle spektrometrisi gibi teknikleri kullanarak kirleticilerin varlığını analiz eder.
Bu süreci kısaltmak için, bilim insanları N-nitrozaminleri doğrudan ortam havasından tespit etmek için bir sensör geliştirdiler. Massachusetts Teknoloji Enstitüsü’nde bulunan Timothy M. Swagers’ın laboratuvarında meslektaşları ile doktora sonrası araştırma amacıyla bu cihazı geliştiren Arkansas Üniversitesi’nden başyazar Maggie He, “Bu sensörler düşük güç gereksinimlerine sahiptir, ucuzdurlar ve taşınabilirdirler, böylece onları herhangi bir yere götürebilirsiniz.” diyor.
Sensör, bir cam yüzey üzerinde üç kritik bileşen içerir: altın elektrotlar arasında gerilmiş olan tek-duvarlı karbon nanotüplere yatırılmış tetrafenilporfirin molekülleri.
Porfirin molekülleri seçici olarak yüzen N-nitrozamin bileşiklerine bağlanır, böylece araştırmacıların havada N-nitrozamin derişimini belirlemek için ölçebilecekleri elektrotlar üzerindeki dirençte bir değişiklik meydana gelir.
Özellikle, cihaz, N-nitrosodimetilamin (NDMA) için etanol ve su gibi diğer uçucu organik bileşiklere göre 18 kat fazla seçicilik gösterdi. Pittsburgh Üniversitesi’nden karbon nanotüp bazlı algılama konusunda uzman Alexander Star, “Nanotüp bazlı sensörler için değişken arka plan neminden kaynaklanan sensör sinyal enterferansı bir sorun” diyor. “Nem dahil, diğer bileşiklere göre elde edilen seçicilik çok etkileyici.” diye belirtiyor.
Araştırmacılar, 1 ppb kadar düşük derişimlerde NDMA, N-nitrosodietilamin (NDEA) ve N-nitrosodibütilamin (NDBA) tespit ettiler. 1998’de, Almanya, havadaki N-nitrozaminlerin toplam derişimi için çalışma alanı sınırlarını 2,5 µg / m3 (1 µg / m3 NDMA, 3 ppb’ye eşittir) olarak belirledi; ABD’de N-nitrozaminler için böyle bir sınır yoktur.
Sensör ayrıca, piyasada bulunan bir algılama cihazına bağlandığında havada çekilen bir pompaya ve okumaları bir bilgisayara veya akıllı telefona gerçek zamanlı olarak gönderen bir işlemciye bağlandığında ppb düzeyinde NDMA seviyelerini tespit etti.
Cihaz hava örneklemesi için tasarlanmış olsa da, valsartan ve antasit Zantac (ranitidin) gibi kalp ilaçlarını etkileyen N-nitrozamin kirleticilerini tespit etmek için kullanmanın mümkün olabileceğini söylüyor. Potansiyel olarak hapları ezmeyi ve analiz için onların gaz haline buharlaştırılmasını öneriyor.
Şimdilik, Swager laboratuvarı, MIT Superfund Araştırma Programının bir parçası olarak Maine çevresindeki kirli bölgelerde bulunan N-nitrozaminleri ölçmelerini sağlayacak olan sudaki kirleticileri tespit etmek için laboratuvarında geliştirilen başka bir yöntemi ve sensörü kullanmakla ilgilenmektedir.
Kaynak : acs.org
