Znajdź zawartość

Obecnie wykrywanie związków chemicznych jest łatwiejsze niż kiedykolwiek wcześniej, lecz prowadzenie analiz w pojedynczej kropli nadal pozostaje wyzwaniem. Naukowcy próbują miniaturyzować urządzenia do wykrywania substancji chemicznych w o wiele mniejszej objętości niż robione jest to w laboratoriach diagnostycznych. Gdyby ktoś powiedział kilka dekad temu, że jedna kropla roztworu wystarczy, aby odkryć, jakie substancje kryją się w jej wnętrzu, z pewnością nikt by w to nie uwierzył. Na szczęście to już nie fikcja, a codzienność. Wychodząc naprzeciw rosnącemu zapotrzebowaniu na prowadzenie w czasie rzeczywistym analiz w zaledwie kilku mikrolitrach roztworu, naukowcy z Instytutu Chemii Fizycznej PAN pod kierunkiem Martina Jӧnssona-Niedziółki we współpracy z badaczami z Politechniki Warszawskiej udowodnili, że detekcja w tak małej skali jest możliwa. Nowa koncepcja badaczy łączy kilka rozwiązań opierających się na zminiaturyzowanych elektrodach, unikalnej geometrii płytki do gromadzenia roztworu oraz światłowodu. Naukowcy zaprezentowali połączenie różnych technik badawczych, tworząc narzędzie o wiele czulsze niż klasyczne metody. Taka kombinacja elektrochemii z technikami optycznymi oraz mikroskopijnym zbiornikiem na kroplę opłacała się, pozwalając na o wiele więcej niż pierwotnie zakładano. To niesamowite, że dzięki „zaledwie” i jednocześnie „aż” sygnałom elektrochemicznym i optycznym wyjątkowo czuła analiza chemiczna mikroskopijnych kropel jest możliwa. Przeprowadziliśmy serię eksperymentów elektrochemicznych równolegle z pomiarami optycznymi dla różnych pozycji mikroelektrod. Dzięki temu mogliśmy wyraźnie zobaczyć zmianę sygnału optycznego w miarę postępu reakcji elektrochemicznej – wspomina dr Martin Jӧnsson-Niedziółka Naukowcy wykazali, że kontrolując wielkość wgłębień na płytce typu „lab-on-a-chip” oraz indukując sygnał w światłowodzie za pomocą ablacji laserem femtosekundowym, mogą elektrochemicznie badać roztwór w setnych częściach mililitra roztworu. Co ciekawe, tajemnica dużej czułości układu kryje się w zastosowanym światłowodzie, który choć jest ma długą historię i jest powszechnie używany w telekomunikacji, umożliwia detekcję nawet minimalnych zmian w procesach chemicznych. A to za sprawą pomiaru parametru zwanego współczynnikiem załamania światła. W ten sposób zaprojektowany system może precyzyjnie mierzyć ugięcie światła w każdej z badanych kropel. Gdy w próbce zachodzi reakcja chemiczna np. proces redukcji-utlenienia, wartości tego parametru zmieniają się, umożliwiając wykrycie nawet niewielkich różnic w składzie chemicznym w cieczy. Dr Martin Jӧnsson-Niedziółka twierdzi, że połączenie niezwykłej czułości światłowodów z ich elastycznością i narzędziami elektrochemicznymi daje nowe możliwości w detekcji związków chemicznych, szczególnie w analizie złożonych układów np. próbek biologicznych. Naukowcy porównali uzyskane wyniki z klasycznymi technikami tj. spektroskopia w bliskiej podczerwieni, celem porównania czułości detekcji na przykładzie reakcji redoks przy użyciu związku na bazie ferrocenu. Co ciekawe, stosując tę metodę, nie zarejestrowali różnicy między sygnałami postaci utlenionej i zredukowanej stosowanego wskaźnika redoks, pokazując, że klasyczne rozwiązania w tak małej skali zawodzą. Tym samym badacze potwierdzili, że mierzenie zmian podczas przebiegu reakcji elektrochemicznych wraz z monitorowaniem właściwości optycznych roztworu umożliwia detekcję związków nawet w objętościach rzędu zaledwie kilku mikrolitrów. Dodatkowo przeprowadzone analizy numeryczne potwierdziły, że detekcja ta jest możliwa nawet w jeszcze mniejszej objętości rzędu pikolitrów. Jest to niezwykle ważne w projektowaniu nowoczesnych urządzeń do przenośnego, wydajnego i czułego wykrywania substancji z roztworu. Wciąż jest jeszcze wiele do zrobienia, lecz niezmiernie cieszy nas fakt, że zaproponowany przez nas układ w ogóle działa. Już teraz ulepszamy aparaturę, aby system był łatwiejszy w obsłudze i bardziej uniwersalny w użyciu – mówi Jӧnsson-Niedziółka. Przedstawione dane są obiecujące i mają ogromny potencjał pod kątem prowadzenia w przyszłości badań przesiewowych próbek biologicznych, takich jak metabolity, lub zastosowania w innych dziedzinach, np. do analizy próbek środowiskowych, a nawet materiałów niebezpiecznych. Być może zaproponowane przez naukowców rozwiązanie już niebawem pozwoli na przenośne wykrywanie wielu reakcji chemicznych o wiele szybciej i sprawniej niż przy użyciu klasycznej aparatury laboratoryjnej. Złożoność układu i czułość pomiarów wciąż wymagają prac celem optymalizacji licznych parametrów, lecz już teraz można stwierdzić, że jest to przełom w detekcji w mikroskali i z pewnością przyczyni się do polepszenia skuteczności przyszłego leczenia klinicznego. « powrót do artykułu

W tworzywach sztucznych używana jest olbrzymia liczba środków chemicznych, z których znaczna część nie została dobrze przebadana, a wiele potencjalnie szkodliwych związków jest dopuszczonych do kontaktu z żywnością. Do takich wniosków doszli naukowcy ze Szwajcarskiego Federalnego Instytutu Technologii w Zurichu (ETH Zurich), którzy stworzyli pierwszą dużą bazę danych monomerów, dodatków i związków ułatwiających produkcję wykorzystywanych w plastikach. Szwajcarzy zidentyfikowali w tworzywach sztucznych około 10 500 związków chemicznych. Wśród nich 2489 używanych jest w opakowaniach, do tekstyliów trafia 2429 środków, kontakt z żywnością ma 2109 związków chemicznych, a 522 różne związki są wykorzystywane do produkcji zabawek. Z kolei w urządzeniach medycznych, w tym maseczkach, znajdziemy 247 związków chemicznych. Co więcej, spośród wspomnianych 10 500 substancji aż 2480 (24%) to związki o potencjalnie szkodliwym wpływie na zdrowie. To oznacza, że niemal 1/4 wszystkich chemikaliów używanych w plastikach to albo związki wysoce stabilne, albo akumulują się w organizmie, albo są toksyczne. Są to często substancje toksyczne dla zwierząt wodny, powodujące nowotwory lub uszkadzające konkretne narządy, mówi główna autorka badań, Helene Wiesinger. Uczona dodaje, że niemal połowa z tych potencjalnie szkodliwych substancji jest masowo produkowana w Unii Europejskiej lub Stanach Zjednoczonych. Najbardziej uderzający jest fakt, że wiele z tych potencjalnie niebezpiecznych substancji podlega bardzo słabym regulacjom lub nie są dokładnie opisane, mówi Wiesinger. Z badań wynika, że aż 53% potencjalnie niebezpiecznych substancji w ogóle nie podlega żadnym regulacjom ani w USA, ani w UE, ani w Japonii. Jeszcze bardziej zaskakujący jest fakt, ze 901 potencjalnie niebezpiecznych substancji zostało zatwierdzonych do kontaktu z żywnością. A dla około 10% takich substancji Szwajcarzy nie znaleźli żadnych opracowań naukowych. Tworzywa sztuczne wytwarzane są z organicznych polimerów zbudowanych z powtarzających się monomerów. W czasie produkcji dodaje się wiele różnych związków chemicznych, jak przeciwutleniacze, plastyfikatory, opóźniacze spalania itp. itd., które nadają plastikom pożądne właściwości. Ponadto używa się katalizatorów, rozpuszczalników i innych związków ułatwiających sam proces produkcyjny oraz obróbkę plastiku. Badacze, ustawodawcy i sam przemysł skupiają się głównie na niewielkiej liczbie niebezpiecznych chemikaliów, o których wiadomo, że znajdują się w plastikach, mówi Wiesinger. Tymczasem wiemy, że plastikowe opakowania to główne źródło organicznych zanieczyszczeń żywności, a ftalany i bromowane opóźniacze spalania wykrywane są w kurzu i powietrzu w pomieszczeniach. Coraz częściej ukazują się też badania dowodzące, że w tworzywach sztucznych znajduje się znacznie więcej niebezpiecznych substancji niż przypuszczano. Jednak Szwajcarów najbardziej zaskoczył i zmartwił fakt, że wykorzystuje się tak wiele potencjalnie niebezpiecznych substancji. Kontakt z takimi substancjami może mieć negatywny wpływ na zdrowie konsumentów, pracowników fabryk plastiku oraz na środowisko. Wpływają one też negatywnie na proces recyklingu, jego bezpieczeństwo i jakość przetworzonego plastiku. Nie można jednak wykluczyć, że potencjalnie niebezpiecznych jest znacznie więcej substancji. Szwajcarzy zauważają, że 4100 (39%) chemikaliów, które zidentyfikowali w plastikach, nie zostało nigdzie zakwalifikowanych pod względem bezpieczeństwa. Uczeni zbierali dane do swojej pracy przez ponad 2,5 roku. W tym czasie przeanalizowali ponad 190 publicznie dostępnych źródłem informacji z instytucji badawczych, przemysłu oraz źródeł urzędowych. Znaleźliśmy wiele luk w tych danych. Braki dotyczyły szczególnie opisu substancji i ich konkretnych zastosowań. To zaś negatywnie wpływa na możliwość podjęcia przez konsumenta decyzji, co do plastiku, jaki chce używać. Wyniki badań zostały opisane w artykule Deep Dive into Plastic Monomers, Additives, and Processing Aids. « powrót do artykułu

Niektóre zachowania, takie jak np. używanie nici dentystycznej Oral-B Glide, przyczyniają się do zwiększenia w organizmie koncentracji szkodliwych fluorosurfaktantów (PFAS). PFAS to substancje wodo- i tłuszczoodporne, które zostały w przeszłości powiązane w wieloma problemami zdrowotnymi. Wyniki badań przeprowadzonych przez Silent Sprint Institute i Public Health Institute w Berkeley ukazały się w Journal of Exposure Science & Environmental Epidemiology. PFAS są używane w wielu produktach, w tym w opakowaniach fast-foodów, powłokach nieprzywierających w patelniach czy nieprzemakalnych ubraniach. Ludzie są narażeni na kontakt z nimi bezpośrednio przez używane przez siebie produkty, jaki przez zanieczyszczoną żywność, powietrze i wodę. PFAS zostały dotychczas powiązane z nowotworami nerek i jąder, wysokim poziomem cholesterolu, niską wagą urodzeniową, problemami z płodnością i zaburzeniami pracy układu odpornościowego. Na potrzeby nowych badań mierzono poziom 11 różnych środków chemicznych z grupy PFAS w próbkach krwi pobranych od 178 kobiet w średnim wieku. Wyniki pomiarów zestawiono z ankietą, w której badane kobiety pytano o różne zachowania mogące prowadzić do zwiększonej ekspozycji na PFAS. Badania wykazały, że kobiety, które używały nici dentystycznej Oral-B Glide miały wyższy poziom perfluoroheksanowego kwasu sulfonowego PFHxS w porównaniu z kobietami, które nici nie używały. Uczeni przetestowali następnie 18 nici dentystycznych, w tym 3 produkty Oral-B z serii Glide, poszukując w nich fluoru wskazującego na obecność PFAS. We wszystkich trzech produktach wykryto ten pierwiastek, co jest zgodne z wcześniejszymi doniesieniami mówiącymi, że w niciach z serii Glide znajduje się związek podobny do teflonu. Fluor znaleziono też w dwóch innych niciach dentystycznych reklamowanych jako „porównywalne z Oral-B Glide” oraz innej reklamowanej jako „nić teflonowa”. To pierwsze badania wskazujące, że używanie nici dentystycznych zawierających PFAS jest powiązane z wyższym poziomem we krwi tego toksycznego związku chemicznego. Na szczęście na rynku istnieją nici niezawierające PFAS, mówi główna autorka badań, Katie Boronow. Inne zachowania, powiązane z wyższym poziomem PFAS we krwi, to posiadanie plamoodpornego dywanu lub mebli oraz picie wody zanieczyszczonej PFAS. Ponadto zauważono, że wśród czarnych kobiet wyższy poziom PFAS był powiązany z częstym spożywaniem posiłków pakowanych w laminowany karton, takich jak frytki i inne fast-foody na wynos. Związku takiego nie zauważono wśród białych kobiet. Ogólnie rzecz biorąc białe kobiety miały zwykle wyższe poziomy dwóch PFAS – kwasu perfluorooktanowego (PFOA) oraz PFHxS w porównaniu z czarnymi koleżankami. Naukowcy nie potrafili wyjaśnić tych różnic. « powrót do artykułu