(Phys.org)—I ricercatori hanno ideato un semplice, sistema basato su nanoparticelle, per rilevare il mercurio e altri inquinanti. Questa tecnologia consente di testare queste sostanze in acqua in modo semplice ed economico e, ma ancora più importante, nel pesce che mangiamo. Questo sarà pubblicato in Materiali della natura .

Mercurio, quando scaricato in laghi e fiumi, si accumula nei pesci, e spesso finisce nei nostri piatti. Un team di ricercatori svizzero-americani guidato da Francesco Stellacci dell'Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) e Bartosz Grzybowski della Northwestern University ha ideato un semplice, sistema economico basato su nanoparticelle, una specie di nano-velcro, per rilevare e intrappolare questo inquinante tossico e altri. Le particelle sono ricoperte da minuscoli peli che possono aggrapparsi a metalli pesanti tossici come mercurio e cadmio. Questa tecnologia consente di testare queste sostanze in acqua in modo semplice ed economico e, ma ancora più importante, nel pesce che mangiamo. Il loro nuovo metodo può misurare il metilmercurio, la forma più comune di inquinamento da mercurio, a concentrazioni di attomolari senza precedenti. Il sistema è delineato in un articolo apparso il 9 settembre, 2012 sulla rivista Materiali della natura .

Metilmercurio, tossico e difficile da monitorare

I ricercatori sono particolarmente interessati alla rilevazione del mercurio. La sua forma più comune, metilmercurio, si accumula man mano che si risale la catena alimentare, raggiunge i massimi livelli nei grandi pesci predatori come il tonno e il pesce spada. Negli Stati Uniti, Francia e Canada, le autorità sanitarie consigliano alle donne incinte di limitare il consumo di pesce perché il mercurio può compromettere lo sviluppo del sistema nervoso nel feto in via di sviluppo.

"Il problema è che le attuali tecniche di monitoraggio sono troppo costose e complesse, " spiega il titolare della Constellium Chair all'EPFL e co-autore Francesco Stellacci. "Testiamo periodicamente i livelli di mercurio nell'acqua potabile, e se questi risultati sono buoni, partiamo dal presupposto che i livelli siano accettabili tra quei periodi di prova." Ma gli scarichi industriali oscillano.

Un semplice, nuova tecnologia poco costosa

La tecnologia sviluppata dal team svizzero-americano è semplice da usare. Una striscia di vetro ricoperta da una pellicola di nanoparticelle "pelose" viene immersa nell'acqua. Quando uno ione - una particella carica positivamente, come un metilmercurio o uno ione cadmio - si infila tra due capelli, i peli si chiudono, intrappolare l'inquinante.

Un misuratore di tensione rivela il risultato; più ioni ci sono intrappolati nel nano-velcro, più elettricità condurrà. Quindi, per calcolare il numero di particelle intrappolate, tutto quello che bisogna fare è misurare la tensione attraverso la nanostruttura.

Variando la lunghezza dei nano-capelli, gli scienziati possono prendere di mira un particolare tipo di inquinante. "La procedura è empirica, " spiega Stellacci. Metilmercurio, fortunatamente, ha proprietà che lo rendono estremamente facile da intrappolare senza intrappolare accidentalmente altre sostanze contemporaneamente; quindi i risultati sono molto affidabili.

L'aspetto interessante di questo approccio è che la striscia di vetro "da lettura" potrebbe costare meno di 10 dollari, mentre il dispositivo di misurazione costerà solo poche centinaia di dollari. L'analisi può essere effettuata sul campo, quindi i risultati sono immediatamente disponibili. "Con un metodo convenzionale, devi inviare i campioni al laboratorio, e l'apparecchiatura di analisi costa diversi milioni di dollari, " nota Stellacci.

Test convincenti nel lago Michigan e in Florida

I ricercatori hanno testato il sistema nel lago Michigan, vicino a Chicago. Nonostante l'alto livello di industria nella regione, i livelli di mercurio erano estremamente bassi. "L'obiettivo era confrontare le nostre misurazioni con le misurazioni FDA eseguite utilizzando metodi convenzionali, " spiega Stellacci. "I nostri risultati sono rientrati in un range accettabile".

È stato testato anche un pesce zanzara delle Everglades in Florida. Questa specie non è molto alta nella catena alimentare e quindi non accumula alti livelli di mercurio nei suoi tessuti. "Abbiamo misurato il tessuto che era stato sciolto nell'acido. L'obiettivo era vedere se potevamo rilevare anche quantità minuscole". dice Bartosz Grzybowski, Burgess Professore di Chimica e Direttore del Non-Equilibrium Energy Research Center presso la Northwestern University. L'United States Geological Survey ha riportato risultati quasi identici dopo aver analizzato lo stesso campione.

Dalle applicazioni quantistiche a quelle reali

"Penso che sia abbastanza incredibile, "Grzybowski aggiunge, "come i complessi principi del tunneling quantistico alla base del nostro dispositivo si traducono in un dispositivo così accurato e praticamente utile. È anche degno di nota il fatto che il nostro sistema - attraverso alcune modifiche chimiche relativamente semplici - possa essere facilmente adattato per rilevare altre specie tossiche" I ricercatori hanno già dimostrato la rilevazione del cadmio con una sensibilità femtomolare molto elevata.

"Con questa tecnologia, sarà possibile condurre prove su scala molto più ampia sul campo, o anche nel pesce prima che venga immesso sul mercato, ", afferma l'autore principale Eun Seon Cho. Questa è una misura necessaria per la salute pubblica, data la natura tossica del metilmercurio e le modalità estremamente complesse con cui si diffonde nell'ambiente e si accumula nei tessuti viventi.