I chimici NUS hanno sviluppato sensori altamente selettivi e sensibili basati su polimeri a stampa molecolare (MIP) per il rilevamento rapido in loco di agenti tossici.

Agenti nervosi, come il noto agente VX, sono una classe di composti organici contenenti fosforo che hanno un grave impatto sul nostro sistema nervoso. Questi composti organici, noti come organofosfati, sono ampiamente utilizzati in molti insetticidi ed erbicidi. Le tecniche analitiche convenzionali per rilevarli includono la cromatografia, spettroscopia di fluorescenza e immunodosaggio. Però, queste tecniche di solito coinvolgono apparecchiature sofisticate o noiose procedure che richiedono tempo che rendono il rilevamento particolarmente impegnativo.

Un gruppo di ricerca guidato dal Prof Sam LI del Dipartimento di Chimica, NUS ha sviluppato due tipi di sensori analitici in grado di rilevare questi agenti nervini e altri composti chimici tossici in un modo più semplice, fornendo i risultati in un tempo molto più breve. Uno dei sensori, che prende di mira i composti non solubili in acqua, è costituito da un materiale termoplastico disponibile in commercio, fluoruro di polivinilidene (PVDF). Il termoplastico PVDF è stato fabbricato utilizzando un metodo unico basato su MIP sviluppato dal team che utilizza direttamente i polimeri invece dei monomeri. L'altro sensore per il rilevamento di composti chimici in soluzioni acquose utilizza un polimero biologicamente compatibile, polidopamina (PDA). Il team ha sviluppato un processo basato su MIP "a secco" durante la fase di preassemblaggio in modo che questi sensori possano rilevare una più ampia varietà di specie molecolari.

I sensori sono prodotti utilizzando una tecnica di imprinting su scala molecolare per creare modelli unici delle molecole bersaglio su materiali polimerici. Questi polimeri modellati, noti come MIP, conterrà quindi modelli specifici con spazi che si adattano esattamente alle molecole bersaglio. È come un minuscolo lucchetto artificiale in cui la molecola bersaglio funge da chiave in miniatura. I composti chimici bersaglio, se presente nell'ambiente, si attaccherà alla pellicola del sensore, provocando un aumento della massa. Collegandovi una microbilancia piezoelettrica a cristalli di quarzo (QCM), questo minimo cambiamento di massa può essere facilmente rilevato.

Il prof Li ha detto, "I sensori basati su MIP potrebbero rilevare con precisione meno di 20 microgrammi di pesticidi organofosfati, che sono prodotti chimici comunemente usati per la coltivazione di frutta e verdura in 1 litro d'acqua, in appena tre minuti. I metodi convenzionali in genere completano l'analisi in un intervallo di tempo compreso tra 5 e 15 minuti circa."

Il prof Li ha aggiunto, "Le dimensioni del kit di rilevamento potrebbero essere potenzialmente miniaturizzate a circa la metà di quelle di un iPhone 8 in modo che possa essere trasportato facilmente per la rapida analisi in loco di potenziali minacce".