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Jun 01, 2023

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Andrew Corselli Los metales pesados ​​(p. ej., plomo y cadmio) están presentes en las baterías, los alimentos y otros objetos cotidianos, pero su abundancia en los seres humanos puede causar problemas de salud graves. Sin embargo,

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Los metales pesados ​​(p. ej., plomo y cadmio) están presentes en las baterías, los alimentos y otros objetos cotidianos, pero su abundancia en los seres humanos puede causar problemas de salud graves. Sin embargo, detectarlos en fluidos corporales requiere equipos costosos y un entorno adecuado. Ahora, un equipo de la Universidad de São Paulo (USP), en Brasil, desarrolló un sensor portátil de fácil muestreo, elaborado con materiales simples, para detectar metales pesados ​​en fluidos corporales.

La investigación, en la que también participaron equipos de los Institutos de Física y Química de São Carlos (IFSC) y Química (IQSC), la Universidad de Munich en Alemania y la Universidad Tecnológica de Chalmers en Suecia, se publicó en Chemosensors.

“Obtenemos información importante sobre la salud de una persona midiendo su exposición a metales pesados”, dijo Paulo Augusto Raymundo Pereira, último autor del artículo e investigador del IFSC-USP. “Los niveles elevados de cadmio pueden provocar problemas mortales en las vías respiratorias, el hígado y los riñones. El envenenamiento por plomo daña el sistema nervioso central y causa irritabilidad, deterioro cognitivo, fatiga, infertilidad, presión arterial alta en adultos y retraso en el crecimiento y desarrollo en los niños.

"El mundo necesita sensores flexibles que se puedan producir en masa de manera fácil, económica y rápida, como lo es nuestro dispositivo, para la detección in situ, el monitoreo continuo y el análisis descentralizado de compuestos peligrosos".

La base del dispositivo es tereftalato de polietileno (PET), encima de la cual hay una cinta adhesiva conductora de cobre flexible con el sensor impreso y una capa protectora de esmalte de uñas o spray, dijo el coautor Robson R. da Silva, de la Universidad de Chalmers. . Añadió que el cobre expuesto se elimina mediante inmersión en una solución de cloruro férrico durante 20 minutos, seguido de lavado en agua destilada. “Todo esto garantiza velocidad, escalabilidad, bajo consumo y bajo costo”, afirmó.

El dispositivo está conectado a un potenciostato, que determina la concentración de cada metal midiendo las diferencias de potencial y corriente entre los electrodos. Luego, el resultado se muestra en una pantalla a través del software de aplicación.

“Los pozos artesianos, por ejemplo, están regulados y requieren un monitoreo constante para analizar la calidad del agua. Nuestro sensor puede resultar extremadamente útil en tales casos”, dijo el primer autor Anderson M. de Campos, de la Universidad de Munich.

"Hasta que se finalizó la invención, no encontramos informes sobre el uso de sensores de cobre flexibles para detectar metales tóxicos en el sudor, pero una búsqueda de anterioridad probablemente arrojaría algo similar, lo que podría bloquear una solicitud de patente", dijo el coautor Marcelo L. Calegaro , IQSC-USP.

Como tal, el equipo está trabajando en mejoras y aplicaciones adicionales. Una posible solución implica reemplazar la etapa de corrosión que produce desechos cortando en una máquina de papel. Otra es utilizar el mismo tipo de dispositivo para detectar pesticidas en el agua y los alimentos.

Aquí hay una entrevista de Tech Briefs, editada para mayor claridad y extensión, con Pereira.

Resúmenes técnicos:¿Qué inspiró su investigación?

Pereira : Construir sensores simples y de bajo costo que puedan monitorear biomarcadores relevantes en muestras no invasivas como saliva, sudor y orina para mejorar la calidad de vida de los humanos. Mi sueño es ver nuestros sensores desarrollados disponibles para que las personas los utilicen y mejoren su calidad de vida.

Resúmenes técnicos:¿Cuáles fueron los mayores desafíos técnicos que enfrentó?

Pereira: El mayor desafío técnico fue la obtención de nanodendritas de bismuto, con lo que llevamos a cabo un paso de optimización detallado seguido de un análisis microscópico mediante microscopía electrónica de barrido.

Resúmenes técnicos:¿Puedes explicar en términos sencillos cómo funciona la tecnología?

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Líquido de extracción de microagujas para sensores portátiles

Pereira : Podemos dividir la respuesta en dos pasos: 1) Método de fabricación de los sensores en el que se cortó cinta adhesiva de cobre conductora en trozos pequeños y se pegó sobre un sustrato de PET flexible. Las superficies de cobre se limpiaron con toallas de papel y acetona. Se cortó una plantilla que contenía el diseño de dispositivos electroquímicos en una hoja de etiquetas adhesivas utilizando una máquina cortadora Silhouette Cameo modelo 3 y se pegó a la cinta adhesiva de cobre. Toda la superficie se cubrió con una capa de polímero usando esmalte de uñas, transfiriendo el diseño de los dispositivos contenidos en la plantilla a la superficie adhesiva de cobre después de quitar la máscara. El cobre expuesto se eliminó mediante un paso de corrosión mediante la inmersión de los dispositivos en una solución económica concentrada de cloruro férrico durante 20 minutos, seguido de un paso de lavado con agua. La capa de polímero se eliminó con toallas de papel empapadas en acetona y luego los sensores de cobre flexibles estuvieron listos para usar.

2) El dispositivo está conectado al lector, es decir, un potenciostato portátil y un teléfono inteligente o tableta o computadora portátil a través de Bluetooth. La muestra de sudor se deja caer sobre la superficie del sensor y se realiza el análisis. Los resultados se pueden obtener en cinco minutos.

Resúmenes técnicos:¿Cuál es el siguiente paso con respecto a su investigación/pruebas?

Pereira : El siguiente paso de nuestra investigación será intentar cortar la cinta de cobre con la máquina cortadora Silhouette Cameo modelo 3 para no utilizar el paso de grabado. Ampliaremos las aplicaciones para detectar pesticidas en agua y alimentos.