Los metales pesados (HM) son metales con altas densidades y pesos atómicos. Originarios de procesos geológicos o actividades humanas, incluida la minería, la producción industrial y las plantas petroquímicas, son tóxicos para los humanos y los animales y se consideran contaminantes comunes en el medio ambiente.
Los HM pueden ingresar al cuerpo humano mediante la ingestión de alimentos o agua contaminados, la adsorción a través de la piel o la respiración de aire contaminado. Se sabe que causan graves problemas de salud en los seres humanos, como daño renal, presión arterial alta, daño al sistema nervioso, defectos de fertilidad e incluso la muerte.
Por lo tanto, las tecnologías de detección de HM precisas y compactas son esenciales para evaluar sus concentraciones en el medio ambiente y detectar problemas de salud derivados de su contaminación. Con este fin, en los últimos años se ha observado un aumento en el uso de técnicas de detección electroquímica para la detección in situ de contaminantes HM.
En un nuevo estudio, un equipo de investigadores de Corea, dirigido por el profesor Seung-Cheol Chang del Departamento de Ingeniería Óptica y Mecatrónica de la Facultad de Nanociencia y Nanotecnología de la Universidad Nacional de Pusan, revisó exhaustivamente los recientes desarrollos en sensores electroquímicos para objetos pesados. detección de metales.
"Las técnicas analíticas convencionales para la detección de HM son difíciles de utilizar para el análisis in situ. Por lo tanto, existe una necesidad urgente de sensores electroquímicos portátiles que sean fáciles de usar, rentables y adecuados para una detección rápida in situ", explica Prof. Chang.
El primer autor, el Dr. Ramalingam Manikandan, del laboratorio del profesor Chang, contribuyó significativamente con una gran cantidad de trabajo práctico para este estudio, que se publicó en la revista Coordination Chemistry Reviews. .
En esta revisión, el equipo se centró exclusivamente en sensores electroquímicos miniaturizados que son adecuados para la detección in situ de contaminantes HM. Investigaron diferentes variantes de sensores, como electrodos serigrafiados (SPE), electrodos de papel y sensores recubiertos de nanomateriales fabricados a partir de nanocompuestos de carbono, nanopartículas metálicas y nanocompuestos de compuestos metálicos.
Su análisis reveló que los sensores electroquímicos miniaturizados basados en SPE y electrodos de papel ofrecen análisis de bajo costo y tiempo eficiente, al tiempo que reducen la cantidad requerida de muestra y electrolitos de soporte.
Estos sensores también abordan eficazmente las limitaciones de los métodos convencionales de laboratorio. Además, los sensores basados en nanomateriales exhiben una alta especificidad y sensibilidad, lo que permite la detección de cantidades ultratrazas de HM con alta precisión en una amplia variedad de condiciones ambientales.
Sin embargo, a pesar de estos avances, el equipo reconoció las limitaciones existentes de los sensores electroquímicos que aún deben abordarse. Los métodos de detección electroquímica actuales adolecen de una selectividad deficiente, un nivel de detalle inadecuado e interferencias de especies extrañas que pueden tener efectos perjudiciales durante el análisis in situ.
Además, los encuentros adicionales con especies de oxígeno disuelto, si bien son necesarios para analizar la conductividad y el pH, contribuyen a una disminución en la capacidad de detección de estos sensores con el tiempo.
Los investigadores también destacaron la necesidad de enfoques de laboratorio portátiles en un chip y de fabricación a gran escala de sensores electroquímicos desechables, flexibles y portátiles. Además, se requieren estrategias de detección electroquímica innovadoras para la detección de HM en muestras de biofluidos humanos, como saliva, sangre y orina.
"Una de las tareas más difíciles es la comercialización de las ideas avanzadas y sistemáticas propuestas por la academia, la industria farmacéutica y los organismos gubernamentales en combinación con técnicas de validación adecuadas", dice el profesor Chang, mientras habla sobre el futuro de la investigación sobre sensores electroquímicos. para HM.
No obstante, el equipo confía en que la investigación en curso en electrónica, nanotecnología y tecnología de materiales pueda superar algunos de los problemas existentes, allanando el camino para una detección in situ de HM más rápida, confiable y precisa para un entorno más seguro y saludable. /P>
Más información: Ramalingam Manikandan et al, Avances recientes en analizadores electroquímicos miniaturizados para la detección de metales pesados peligrosos en muestras ambientales, Coordination Chemistry Reviews (2023). DOI:10.1016/j.ccr.2023.215487
Proporcionado por la Universidad Nacional de Pusan
