Los químicos de la Universidad de Buffalo han demostrado que las trampas moleculares autoensambladas se pueden usar para capturar PFAS, contaminantes peligrosos que han contaminado los suministros de agua potable en todo el mundo.
Las trampas están hechas de bloques de construcción orgánicos y a base de hierro que se conectan, como Legos, para formar una jaula tetraédrica. Los experimentos mostraron que estas estructuras se unen a ciertas PFAS abreviatura de sustancias por y polifluoroalquilo, y un análisis de laboratorio revelócómo sucede esto. Resulta que el PFAS se adhiere fuertemente al exterior de las jaulas en lugar de quedar atrapado dentro, dicen los investigadores.
Estas ideas se detallaron en un estudio publicado este mes y podrían ayudar a los científicos a ajustar las trampas de manera favorable, por ejemplo, al ampliar las aberturas de las jaulas para capturar otros tipos de PFAS. El objetivo final es utilizartales jaulas, conocidas como metalacas, en sistemas que aíslan el PFAS del agua, lo que podría conducir a un mejor tratamiento del agua o técnicas mejoradas para detectar los contaminantes en el agua.
"Los PFAS son productos químicos altamente estables y tóxicos que pueden causar efectos adversos para la salud humana", dice Diana Aga, PhD, profesora de química Henry M. Woodburn en la Facultad de Artes y Ciencias de la UB. "Hay cada vez más pruebas que sugieren vínculos entreexposición a PFAS y resultados adversos para la salud en humanos y animales, con efectos potenciales que incluyen disminución del peso al nacer, disminución de la fertilidad y un mayor riesgo de diabetes y ciertos tipos de cáncer, por nombrar algunos. Los hallazgos en nuestro nuevo documento son emocionantes porque proporcionan evidencia de quelas trampas moleculares son sorbentes efectivos para algunos PFAS "
"Estamos muy entusiasmados con algunas formas en que este trabajo puede evolucionar, desde permitir la detección de PFAS que los análisis actuales pueden pasar por alto, hasta alterar las jaulas para que, además de unir el PFAS, también las destruyan", dice TimothyCook, PhD, profesor asistente de química en la Facultad de Artes y Ciencias de la UB.
Cook y Aga dirigieron el estudio, junto con Cressa Ria P. Fulong, PhD, una recién graduada del laboratorio de Cook, y Mary Grace E. Guardian, una candidata a doctorado en el laboratorio de Aga. Todos los miembros del equipo hicieron contribuciones importantes, con Fulong y Guardianencabezar el trabajo experimental y analítico que tuvo lugar en el laboratorio.
La investigación apareció en la portada de la edición del 18 de mayo de la revista Química inorgánica . Cook creó la portada, que dibujó a mano con una pluma estilográfica sobre papel, luego la digitalizó y coloreó. La ilustración muestra bloques de construcción moleculares que se autoensamblan para formar estructuras tetraédricas que convergen en una molécula de PFAS.
Las trampas capturan un subconjunto de PFAS
Los PFAS no son un solo compuesto; son un grupo de productos químicos hechos por el hombre que se utilizan en el envasado de alimentos, recubrimientos antiadherentes, espumas contra incendios y otros productos. Debido a que los compuestos no se descomponen fácilmente, persisten en el ambiente durante mucho tiempohora.
Numerosos estudios han detectado PFAS en los suministros de agua potable en todo el mundo, incluido un artículo que Aga y sus colegas publicaron el 19 de mayo en la revista Chemosphere. Ese proyecto buscó los contaminantes en Filipinas y Tailandia y los encontró en aguas superficiales, agua embotellada yagua de estaciones de recarga. Otros estudios han demostrado que el PFAS se acumula en la sangre de las personas.
Con estas preocupaciones en mente, Cook, Aga, Fulong y Guardian se propusieron saber si las jaulas moleculares podrían ayudar a atrapar PFAS.
Los científicos examinaron alrededor de una docena de diferentes tipos de jaulas de autoensamblaje que contienen metales. Fulong sintetizó las jaulas en el laboratorio de Cook, y Guardian utilizó técnicas analíticas avanzadas en el laboratorio de Aga para estudiar si cada estructura se unía al PFAS.
Este proceso llevó al equipo a las jaulas a base de hierro, que capturaron un subconjunto de PFAS con cadenas de seis o más átomos de carbono fluorados, incluidos los ácidos perfluorocarboxílicos, ácidos sulfónicos y fluorotelómeros.
¿Siguiente? Ajustar las jaulas para atrapar más PFAS, y tal vez destruirlas
El estudio brinda a los científicos nuevos conocimientos que podrían ayudarlos a realizar mejoras experimentales en las jaulas. Al ajustar los bloques de construcción de las jaulas, los investigadores podrían crear estructuras que se unan más fuertemente con PFAS, esponjar variedades adicionales de contaminantes o incluso destruirlos químicos, dice Cook.
"He estado leyendo informes en los medios populares de que la gente está tratando de incinerar estos PFAS, y podría estar empeorando el problema", dice Cook. "Básicamente los envía al aire y los dispersa inclusomás. Me pregunto si podemos desarrollar jaulas con propiedades electro o fotoquímicas que les permitan romper los enlaces en PFAS ".
"Tengo la esperanza de que las trampas moleculares puedan diseñarse para capturar potencialmente el PFAS más altamente soluble en agua que típicamente escapa a las tecnologías convencionales de tratamiento de agua", dice Aga. "Ya hay muchos sorbentes en uso, como el carbón activado, queinteractuar con PFAS. Sin embargo, el carbón activado no tiene bloques de construcción o poros que se puedan sintonizar fácilmente, y esta es la belleza de las cajas de metal ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Buffalo . Original escrito por Charlotte Hsu. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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