ابداع دستگاه جدید برای تشخیص سرب سمی در چند دقیقه

به گزارش می متالز، آلودگی محیطی و تحت تأثیر قرار گرفتن انسان توسط فلزات سنگین مانند جیوه، کادمیوم و سرب یک مشکل جدی و در حال رشد در دنیا شده است. متأسفانه پیدایش و کشف این فلزات در پنجاه سال اخیر باعث افزایش نمایی استفاده از فلزات سنگین در تولیدات و فرآیندهای صنعتی بوده است. ما روزانه به­طور غیر مستقیم از طریق ترکیبات زیستی مختلف، غذا، آب و هوا در معرض آلودگی این فلزات هستیم. فلزات سنگین ماده اصلی تشکیل دهنده پوسته زمین هستند. از آنجایی­که این فلزات به آسانی تجزیه نشده و از بین نمی­روند، به­عنوان مواد آلود کننده محیطی پایدار به­ شمار می ­روند

سرب یکی از مهمترین عناصر سنگین و سمی است که از طریق خوردن آب و غذا و از راه تنفس وارد بدن می­شود. به محض بلعیدن، این فلز با بیومولکول­های بدن مانند پروتئین­ها و آنزیم­ها به شکل ترکیبات بیوتوکسیک پایدار در می­ آید. در نتیجه ساختار آنها، تغییر کرده و فعل و انفعالات زیستی آنها با مشکل مواجه می­ شود. آلودگی سرب باعث جلوگیری از سنتز هموگلوبین، آسیب به عملکرد کلیه­ ها، سیستم باروری، مفاصل، سیستم قلبی­ عروقی، آسیب حاد و مزمن به سیستم عصبی مرکزی و سیستم عصبی جانبی می­ شود.

محققان راتگرز به سرپرستی دانشمند ایرانی خود دستگاهی مینیاتوری را برای اندازه گیری میزان سرب سمی در رسوبات در انتهای بنادر، رودخانه ها و سایر آبراه ها در عرض چند دقیقه ایجاد کرده اند که این دستگاه خیلی سریعتر از تست های آزمایشگاهی موجود، که روزها طول می کشد، است.

این دستگاه همچنین می تواند به شهرداری ها، شرکت های آب، دانشگاه ها، مدرسه های K 12، و صاحبان خانه اجازه دهد منابع آب خود را به راحتی و سریع آزمایش کنند.

مهدی جوانمرد نویسنده ارشد این تحقیق، استادیار گروه مهندسی برق و کامپیوتر در دانشکده مهندسی دانشگاه راتگرز نیوبرانزویک که برای پروژه تحت عنوان "بسترهای مدولار برای سنجش بیوشیمیایی پویای زخم های حاد پوست" جایزه ای از آژانس پروژه های تحقیقاتی پیشرفته دفاعی (DARPA) دریافت کرده است، گفت: علاوه بر تشخیص آلودگی سرب در نمونه های محیطی یا آب در لوله ها در خانه ها یا مدارس ابتدایی، با ابزاری مانند این، روزی می توانید به یک رستوران سوشی بروید و بررسی کنید که آیا ماهی سفارش داده شده سرب یا جیوه در آن است.

جوانمرد گفت: شناسایی فلزات سمی مانند سرب، جیوه و مس به طور معمول نیاز به جمع آوری نمونه ها و ارسال آن ها به آزمایشگاه برای تجزیه و تحلیل گران دارد و نتایج آن در روزها برمی گردد. هدف ما دور زدن این فرآیند و ساختن یک دستگاه حساس و ارزان است که به راحتی می توان آن را حمل کرد و نمونه ها را در مدت چند دقیقه در سایت مورد تجزیه و تحلیل قرار داد تا سریع نقاط داغ آلودگی شناسایی شود.

این تحقیق به تجزیه و تحلیل سرب در نمونه های رسوب پرداخته است. بسیاری از رسوبات رودخانه ای در نیوجرسی و سراسر کشور توسط آلودگی های زباله های صنعتی و دفع شده دهه ها قبل آلوده شده اند. مدیریت مناسب مواد لایروبی آلوده از کانالهای پیمایش برای محدود کردن تأثیرات احتمالی بر حیات وحش، کشاورزی، گیاهان و مواد غذایی مهم است. شناسایی سریع مناطق آلوده می تواند برنامه های به موقع و مقرون به صرفه را برای مدیریت مواد لایروبی فراهم کند.

عصاره های دستگاه جدید از نمونه رسوب سرب گرفته و آن را تصفیه می کنند، با یک فیلم نازک از اکسید گرافن به عنوان یک ردیاب سرب. گرافن یک لایه گرافیت با ضخامت اتم است، مواد نوشتاری در مداد است.

برای اعتبار بیشتر عملکرد دستگاه و افزایش دوام آن، تحقیقات بیشتری لازم است تا بتواند به یک محصول تجاری مناسب احتمالاً طی دو تا چهار سال تبدیل شود.

این تحقیقات در مجله سنسورهای IEEE منتشر شده است.