Сенсор, который отследит воздействие на экологию, разработали и протестировали ученые ЮУрГУ вместе с коллегами из Бельгии и Египта. Изобретение выявляет в воде инсектициды — вещества, которые помогают бороться с насекомыми. Они умеренно токсичны, но их накопление нежелательно и должно быть вовремя замечено. Результаты исследования опубликованы в журнале первого квартиля «Scientific Reports».
Накопление инсектицидов в окружающей среде
Для борьбы с насекомыми в сельском хозяйстве используются инсектициды – токсичные вещества, долго разлагающиеся в воде и почве и в больших количествах негативно воздействующие на животных, птиц и людей. Доминируют на рынке неоникотиноиды, потому что их токсичность избирательна. Самым популярным из этих веществ является имидаклоприд.
За почти два десятилетия присутствие имидаклоприда в окружающей среде возросло, и потому его отслеживание стало особенно актуальным. Действующие методы, например, хроматография, эффективны. Однако они требуют длительной подготовки образцов, большого количества растворителей и дорогостоящего оборудования.
Исследователи Южно-Уральского государственного университета совместно с иностранными коллегами предложили использовать в этих целях электрохимический метод. Они впервые представили емкостный сенсор на основе полимеров с молекулярными отпечатками, который способен обнаружить имидоклоприд в воде.
«Емкостные сенсоры относятся к категории импедаметрических сенсоров. Насколько нам известно, это первый емкостный сенсор на основе полимеров с молекулярными отпечатками для обнаружения имидоклоприда в воде. Более того, впервые для определения интермодуляционных искажений был введен двухэтапный подход с этапом регенерации между каждым анализом. Это добавило возможность последовательного использования каждого электрода 32 раза», – рассказала кандидат химических наук, старший научный сотрудник научно-образовательного центра «Нанотехнологии» Наталия Белоглазова.
Сенсором интересуются за границей
Сенсор разрабатывали в ЮУрГУ, в работе также участвовали коллеги из бельгийского университета города Гента (Centre of Excellence in Mycotoxicology and Public Health, Faculty of Pharmaceutical Sciences, Ghent University).
Полимеры с молекулярными отпечатками были синтезированы,а затем иммобилизованы на поверхности электрода. Двухэтапная процедура помогла избежать повреждения электродов и гарантировала отсутствие молекул шаблона в полученных частицах. Кроме того, были изготовлены полимеры без отпечатков.
«Связывающие свойства синтезированных полимеров с молекулярными отпечатками и без отпечатков проверяли с помощью жидкостной хроматографии тандемной масс-спектрометрии. Предложенный датчик показал линейный диапазон 5–100 мкМ с пределом обнаружения 4,61 мкМ», – продолжила Наталия Белоглазова.
.jpg)
Сенсор с распознающим элементом разработали на базе другого сенсора, предложенного для испытаний международной командой. Их проводили на образцах воды из реки Нил (Египет). Поэтому помощь в проведении исследования также оказали сотрудники Национального института стандартов Египта (Reference Materials Laboratory, National Institute of Standards (NIS), Giza, Egypt) и Университета Бени-Суеф (Beni-Suef University, Beni-Suef, Egypt).
Исследования в области экологии являются одними из трех стратегических направлений развития научной и образовательной деятельности Южно-Уральского государственного университета наряду с цифровой индустрией и материаловедением.
ЮУрГУ – участник Проекта 5-100, призванного повысить конкурентоспособность российских университетов среди ведущих мировых научно-образовательных центров.