I ricercatori della Griffith University hanno utilizzato i rifiuti di capelli umani per sviluppare dispositivi hi-tech organici sostenibili per il test della qualità dell'acqua dei contaminanti.

Il professor Qin Li e un team di ricercatori della School of Engineering and Built Environment e della Queensland University of Technology hanno sintetizzato punti di carbonio dai rifiuti di capelli umani che possono rilevare tracce di cloroformio nell'acqua, un importante sottoprodotto della disinfezione dell'acqua.

Pubblicato in Materiali e tecnologie sostenibili, i ricercatori hanno creato CD di punti di carbonio altamente fluorescenti in un processo sostenibile privo di sostanze chimiche riscaldando i capelli a 180 ºC in un ambiente carente di ossigeno.

I punti di carbonio sono piccole nanoparticelle di carbonio (di dimensioni inferiori a 10 nm) con diversi gruppi funzionali sulla superficie e la capacità di emettere fluorescenza se esposti a una serie di contaminanti chimici e biochimici.

L'intensità della fluorescenza cambia quando i gruppi funzionali di superficie sul punto di carbonio interagiscono con la particolare specie chimica, rendendoli perfetti per le applicazioni dei sensori chimici.

Il professor Li ha affermato che i contaminanti bersaglio dei punti di carbonio potrebbero essere unici come l'individuo di cui sono fatti i capelli.

"Potrebbe sembrare strano, ma i capelli sono un prodotto di scarto estremamente prezioso, " ha detto il professor Li.

"Essendo ricco di proteine ​​e pieno di carbonio e azoto, è un ottimo precursore per la trasformazione in materiali utili come i puntini di carbonio. Perché i capelli sono ricchi di azoto, quando abbiamo modificato le condizioni di trattamento termico, produciamo punti di carbonio con diversi gruppi funzionali contenenti azoto sulla loro superficie che legano contaminanti specifici".

Sorprendentemente, i ricercatori hanno anche scoperto che capelli di colore diverso producevano punti di carbonio che rispondevano preferenzialmente a diversi inquinanti.

"I capelli scuri hanno mostrato un'elevata specificità nel rilevare l'inquinamento da cloroformio nell'acqua, mentre i capelli biondi che abbiamo testato erano più sensibili a specie metalliche come il magnesio, ", ha affermato l'ex ricercatore della Griffith University, il dottor Ehsan Eftekhari.

Questi puntini di carbonio derivati ​​dai capelli scuri, con antenne di rilevamento a base di azoto sulla superficie, erano così sensibili da poter rilevare il cloroformio presente in appena tre molecole per miliardo di molecole d'acqua.

"La clorazione è un metodo di disinfezione ampiamente adottato nel trattamento delle acque utilizzato per ridurre i rischi di agenti patogeni e le malattie trasmesse dall'acqua, ma crea anche sottoprodotti che sono stati collegati a tassi di cancro più elevati, aliquote, " ha detto il professor Fred Leusch, un coautore che presiede l'Australian Water Quality Advisory Committee.

"Così, lo sviluppo di sensori per monitorare la quantità di cloro utilizzata nel trattamento e le concentrazioni di sottoprodotti in tempo reale è di fondamentale importanza per la salute pubblica".

I sensori di punti di carbonio potrebbero persino distinguere tra contaminanti chimici molto simili.

"In questo studio, abbiamo scoperto che le antenne di rilevamento a base di azoto sulla superficie dei punti di carbonio erano sensibili al cloroformio, ma non al bromoformio contaminante chimicamente simile, a causa della sottile differenza nelle loro strutture elettroniche, " ha detto il professor Li.

"Sono costantemente stupito da quanto i materiali biologici possono insegnarci sulla progettazione di prodotti funzionali, come i nanosensori basati su punti di carbonio. Utilizzo di rifiuti organici per creare punti di carbonio per sensori di qualità dell'acqua senza utilizzare solventi nocivi, lo rende una tecnologia sostenibile che aderisce veramente ai principi della chimica verde."