PFAS, група високофторованих речовин, становлять небезпеку для людини та навколишнього середовища. Особливо проблемні члени цієї родини, такі як перфтороктансульфонат (PFOS) і перфтороктанова кислота (PFOA), здається, спричиняють пошкодження органів і рак, а також порушують ендокринну систему.
У журналі Angewandte Chemie дослідники представили новий метод створення економічного, простого у використанні флуоресцентного датчика для чутливого тестування на місці PFAS у пробах води.
Термін пер- та поліфторалкільні речовини (PFAS) відноситься до групи органічних сполук, у яких більшість або всі атоми водню, пов’язані з атомами вуглецю, замінені атомами фтору. Вони використовуються для забезпечення водо-, масло- та брудостійкості різноманітних продуктів, таких як антипригарні сковорідки, вуличний одяг і упаковка. Їх також можна знайти у вогнегасній піні, фарбі та поліролі для автомобілів.
Ці сполуки дуже корисні — і дуже небезпечні, коли потрапляють у навколишнє середовище: вони не розкладаються й таким чином концентруються в рослинах, тваринах і людях.
Для питної води в ЄС встановлено обмеження 100 нг/л для окремих специфічних речовин PFAS і 500 нг/л для загальної кількості всіх PFAS. У Німеччині постачальники води повинні розпочати тестування питної води на PFAS у 2026 році. Агентство з охорони навколишнього середовища США встановило суворіші обмеження: для найпоширеніших PFAS (PFOS та PFOA) верхня межа встановлена на рівні 4 нм/л для кожної речовини.
Звичайний метод, який використовується для виявлення таких незначних кількостей, включає хроматографію та мас-спектрометрію, займає багато часу та дорого, а також потребує складного обладнання та досвідченого персоналу. Тімоті М. Суагер і Альберто Конселлон з Массачусетського технологічного інституту (MIT) у Кембриджі, США, представили техніку виготовлення портативного недорогого тесту, який використовує вимірювання флуоресценції для легкого та вибіркового виявлення PFAS у зразках води.
Тест базується на полімері — у формі тонкої плівки або наночастинок — із фторованими бічними ланцюгами, які містять фторовані молекули барвника (похідні сквараїну). Спеціальна полімерна основа (поліфеніленетинілен) поглинає фіолетове світло та передає світлову енергію барвнику за допомогою електронного обміну (механізм Декстера).
Потім барвник флуоресціює червоним. Якщо PFAS присутні в зразку, вони потрапляють в полімер і витісняють молекули барвника на частки нанометра. Цього достатньо, щоб припинити обмін електронами і, таким чином, передачу енергії. Червона флуоресценція барвника «вимкнена», а синя флуоресценція полімеру «ввімкнена». Ступінь зміни флуоресценції пропорційний концентрації PFAS.
Ця нова техніка, яка має межу виявлення в діапазоні мкг/л для PFOA та PFOS, підходить для виявлення на місці у сильно забруднених регіонах. Виявлення слідових кількостей цих забруднювачів у питній воді може бути досягнуто з достатньою точністю після попереднього концентрування зразків за допомогою твердофазної екстракції.