Un diagrama del dispositivo prototipo SION-105:Un vial que contiene una suspensión luminiscente roja de cristales SION-105 se coloca dentro del dispositivo. Cuando se agregan dos gotas de muestra de agua al vial, los cambios resultantes en el brillo de SION-105 son medidos por el fotodiodo, y se convierte instantáneamente en una lectura cuantitativa precisa de la concentración de fluoruro en la muestra. El recuadro es un esquema de cómo se apaga la luminiscencia a nivel molecular. Crédito:Mish Ebrahim
Agregar fluoruro al agua es una práctica común en varios países, incluidos los EE. UU., Australia, Brasil, Malasia, India y Vietnam. En concentraciones bajas (por debajo de 1,5 mg / L), puede prevenir la caries e incluso fortalecer los huesos, pero los niveles superiores pueden tener el efecto contrario, causando enfermedades dentales y óseas graves, especialmente en niños y fetos en desarrollo.
Para mantener las cosas bajo control la OMS ha establecido 1,5 mg / L como límite máximo de fluoruro en el agua potable. "Para determinar si el agua potable es segura, Necesitamos detectar el fluoruro en el agua al nivel de partes por millón (ppm), "dice Kyriakos Stylianou en el Laboratorio de simulación molecular en EPFL Valais Wallis." Alrededor de una a 1.5 ppm es bueno para los dientes, pero en muchos países las fuentes de agua tienen concentraciones superiores a 2 ppm, lo que puede causar serios problemas de salud ".
Pero medir el fluoruro a concentraciones tan bajas con suficiente precisión es caro y requiere un laboratorio químico bien equipado. Debido a esto, La contaminación por flúor en el agua afecta a varios países en desarrollo en la actualidad, e incluso partes de países desarrollados.
Dirigido por Stylianou, un equipo de científicos ha construido un dispositivo que puede medir con precisión las concentraciones de fluoruro usando solo unas pocas gotas de agua, incluso con niveles bajos de contaminación, lo que resulta en un simple cambio en el brillo del color. Publicado en el Revista de la Sociedad Química Estadounidense ( JACS ), el dispositivo se llama SION-105. Es portátil, considerablemente más barato que los métodos actuales, y prácticamente cualquier persona puede utilizarlo in situ.
Una fotografía de SION-105 suspendido en solventes con (L) y sin contaminación de iones de fluoruro (R). Crédito:Mish Ebrahim (EPFL)
La clave del dispositivo es el diseño de un material novedoso que sintetizaron los científicos (y que da nombre al dispositivo). El material pertenece a la familia de las "estructuras organometálicas" (MOF), compuestos formados por un ión metálico (o un grupo de iones metálicos) conectados a ligandos orgánicos, formando así uno-, dos-, o estructuras tridimensionales. Debido a su versatilidad estructural, Los MOF se pueden utilizar en una lista cada vez mayor de aplicaciones, incluida la separación de petroquímicos, agua desintoxicante, y obtener hidrógeno o incluso oro de él.
SION-105 es luminiscente por defecto, pero se oscurece cuando encuentra iones de fluoruro. "Agregue algunas gotas de agua y, al monitorear el cambio de color del MOF, podemos determinar si es seguro beber el agua o no, "explica Mish Ebrahim, el primer autor del artículo. "Esto ahora se puede hacer in situ, sin ningún conocimiento químico. "
Los investigadores utilizaron el dispositivo para determinar el contenido de fluoruro en muestras de agua subterránea de Vietnam. Los Emiratos Arabes Unidos, y Arabia Saudita. Los datos se correspondieron muy bien en comparación con las mediciones realizadas mediante cromatografía iónica, un método estándar para medir la concentración de fluoruro en el agua.
El dispositivo prototipo utilizado con SION-105 para detectar aniones de fluoruro en el agua potable. Crédito:Marie-Thé y Etienne Roux
"Esta comparación muestra el rendimiento y la confiabilidad de SION-105, cuales, junto con la portabilidad y facilidad de uso del dispositivo, lo convierten en una solución muy fácil de usar para el muestreo de agua en áreas remotas donde el monitoreo frecuente de la concentración de fluoruro es primordial, "dice Stylianou.
