La preocupación por la salud humana y el avance de la ciencia van de la mano. En esta ocasión, los químicos del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) han desarrollado un innovador sensor capaz de detectar pequeñas cantidades de sustancias perfluoroalquilos y polifluoroalquilos, comúnmente conocidos como PFAS. Estas sustancias químicas están presentes en diversos productos de consumo, desde envases de alimentos hasta utensilios de cocina antiadherentes. A pesar de su autorización en numerosos casos, los PFAS presentan riesgos para la salud humana. Esta noticia apareció esta semana en la revista Actas de la Academia Nacional de Ciencias.
Los PFAS son conocidos como «químicos permanentes» debido a su incapacidad para descomponerse de manera natural. Se ha demostrado que estos compuestos están vinculados a diversos efectos nocivos para la salud, incluyendo el cáncer, problemas reproductivos y alteraciones en los sistemas inmunológico y endocrino.
En un esfuerzo por proteger la salud pública y el medio ambiente, los investigadores del MIT han utilizado esta nueva tecnología de sensores para detectar niveles de PFAS tan bajos como 200 partes por billón en una muestra de agua. Este dispositivo podría ofrecer una forma valiosa para que los consumidores analicen su agua potable y también podría ser útil en industrias que dependen en gran medida de productos químicos PFAS, como la fabricación de semiconductores y equipos contra incendios.
«Existe una necesidad real de estas tecnologías de detección«, señala el profesor de química John D. MacArthur en el MIT y autor principal del estudio, Timothy Swager. Entre los autores del artículo se encuentran también el expostdoctorado del MIT, Sohyun Park, y la estudiante graduada del MIT, Collette Gordon.
Los recubrimientos que contienen PFAS se utilizan en miles de productos de consumo. Además de los revestimientos antiadherentes para utensilios de cocina, también se utilizan comúnmente en ropa repelente al agua, telas resistentes a las manchas, cajas de pizza resistentes a la grasa, cosméticos y espumas contra incendios.
Actualmente, la única forma en que un consumidor puede determinar si su agua potable contiene PFAS es enviando una muestra de agua a un laboratorio que realiza pruebas de espectrometría de masas. Sin embargo, este proceso lleva varias semanas y puede costar cientos de dólares.
En un esfuerzo por crear una forma más económica y rápida de realizar pruebas de PFAS, el equipo del MIT diseñó un sensor basado en tecnología de flujo lateral. Esta tecnología es la misma que se utiliza para las pruebas rápidas de Covid-19 y las pruebas de embarazo. En lugar de una tira reactiva recubierta con anticuerpos, el nuevo sensor está integrado con un polímero especial conocido como polianilina. Este polímero puede cambiar entre estados semiconductor y conductor cuando se agregan protones al material.
Los investigadores depositaron estos polímeros en una tira de papel de nitrocelulosa y los recubrieron con un tensioactivo que puede extraer fluorocarbonos como PFAS de una gota de agua colocada sobre la tira. Cuando esto sucede, los protones de las PFAS son atraídos hacia la polianilina y la convierten en un conductor, reduciendo la resistencia eléctrica del material.
Este cambio en la resistencia, que puede medirse con precisión mediante electrodos y enviarse a un dispositivo externo como un teléfono inteligente, proporciona una medición cuantitativa de la cantidad de PFAS presente. Este enfoque funciona sólo con PFAS que son ácidos, que incluyen dos de los PFAS más dañinos: el PFOA y el ácido perfluorobutanoico (PFBA).
La versión actual del sensor puede detectar concentraciones tan bajas como 200 partes por billón de PFBA y 400 partes por billón de PFOA. Aunque estos niveles no son lo suficientemente bajos como para cumplir con las pautas actuales de la EPA, el sensor utiliza sólo una fracción de mililitro de agua. Los investigadores están trabajando en un dispositivo a mayor escala que podría filtrar alrededor de un litro de agua a través de una membrana hecha de polianilina. Este enfoque debería aumentar la sensibilidad en más de cien veces, con el objetivo de cumplir con los niveles de aviso muy bajos de la EPA.
«Prevemos un sistema doméstico fácil de usar. Puedes imaginarte poniendo un litro de agua, dejándolo pasar a través de la membrana, y tienes un dispositivo que mide el cambio en la resistencia de la membrana», afirma Swager.
Un dispositivo de este tipo podría ofrecer una alternativa rápida y menos costosa a los métodos actuales de detección de PFAS. Si se detectan PFAS en el agua potable, existen filtros disponibles comercialmente que se pueden usar en el agua potable doméstica para reducir esos niveles.
El nuevo enfoque de prueba también podría ser útil para las fábricas que fabrican productos con productos químicos PFAS, para que puedan probar si el agua utilizada en su proceso de fabricación es segura para liberarse al medio ambiente.