Tim istraživača sa Boise State Univerziteta slučajno je otkrio da poluprovodnici reaguju na hemikalije u izdahnutom vazduhu, što je dovelo do razvoja prenosivog senzora ENVIR-OGT za detekciju PFAS u vodi. Uređaj kombinuje specijalizovane tranzistore i mašinsko učenje kako bi brzo, jeftino i na terenu detektovao tragove „večnih“ hemikalija. Projekat je finansiran STTR grantom i NIH nagradom, a u radu su ključnu ulogu imali studenti i istraživači hemijskog fakulteta.
Istraživači Boise State-a razvili prenosivi uređaj za brzu detekciju 'večnih' PFAS hemikalija
Priscilla Grover/Boise State University
Neočekivano otkriće u laboratoriji profesora elektrotehnike Krisa Campbella na Boise State univerzitetu dovelo je do razvoja prenosivog uređaja koji u realnom vremenu može detektovati tragove polifluoroalkilnih supstanci (PFAS), poznatih i kao „večne“ hemikalije.
Sve je počelo kada su studenti koji su radili sa poluprovodnicima primetili da izdah njihovog daha izaziva različite i neočekivane reakcije na uređajima. Daljim ispitivanjima otkrili su da se poluprovodnici razlikuju u odgovoru u prisustvu određenih hemikalija iz vazduha — što je pokrenulo ideju o upotrebi takvih senzora za detekciju zagađenja u vodi.
U saradnji sa Bamideleom Omotowom, predsednikom kompanije Pearlhill Technologies, tim je razvio ENVIR-OGT (Environmental Optically Gated Transistor) — prenosivi, pristupačni uređaj koji kombinuje specijalizovane tranzistore i algoritme mašinskog učenja kako bi brzo i tačno otkrivao PFAS u uzorcima vode.
"Vrednost ove tehnologije je jednostavno ogromna," rekao je Omotowa. "Ogroman je dobitak za zemlju, društvo i državu: najveći dobitak je mogućnost kontrole uticaja na naše zdravlje."
Projekat je podržan kroz grant Small Business Technology Transfer (STTR) i nagradu NIH Small Business Technology Transfer od Nacionalnih instituta za zdravlje (NIH). Boise State ističe i važnost otkrića u kontekstu ulaganja države Idaho u industriju poluprovodnika — sektora koji može doprineti emisiji PFAS materija.
Zašto je to važno
PFAS se nalaze u hrani, pitkoj vodi, posuđu, odeći i mnogim potrošačkim proizvodima. Dugotrajna izloženost ovim supstancama povezuje se sa povećanim rizikom od raka, smanjenom plodnošću, zaostajanjem u razvoju kod novorođenčadi i oslabljenim imunitetom. Tradicionalna laboratorijska analiza uzoraka vode često je skupa (oko 300 USD po uzorku) i može trajati nedeljama, dok ENVIR-OGT omogućava brže, polje-prihvatljivo testiranje.
Uloga studenata i dalji koraci
Studenti su imali ključnu ulogu u razvoju: master student elektrotehnike Jacob Jackson primenio je metode mašinskog učenja na podatke senzora, dok je doktorand Lukas Crockett opisao prelazak od početnih, neizvesnih rezultata do stvarnih PFAS merenja koja je mašinsko učenje uspelo da razlikuje. Hemijski tim pod vođstvom Jenee Cyran radi na testiranju uređaja u realnim uslovima vode uz podršku početnog finansiranja Škole za okolinu.
"Naš uređaj je jedinstven jer ga možemo koristiti na terenu," rekao je Campbell. "Možemo otići do vodotoka ili izvora, uzeti uzorak i dobiti merenje u realnom vremenu. Jeftin je, brz i nadamo se da će dostići osetljivost laboratorijskih sistema."
Tim nastavlja da unapređuje osetljivost i robusnost uređaja u različitim vodnim uslovima, sa ciljem komercijalne primene i široke upotrebe u monitoring mrežama i industriji.
Pomozite nam da budemo bolji.
