NUS-chemici hebben zeer selectieve en gevoelige sensoren ontwikkeld op basis van moleculair ingeprinte polymeren (MIP's) voor de snelle detectie van giftige stoffen ter plaatse.

zenuw agenten, zoals de bekende agent VX, zijn een klasse van fosforhoudende organische verbindingen die een ernstige impact hebben op ons zenuwstelsel. Deze organische verbindingen, bekend als organofosfaten, worden veel gebruikt in veel insecticiden en herbiciden. Conventionele analytische technieken om ze te detecteren omvatten chromatografie, fluorescentiespectroscopie en immunoassay. Echter, deze technieken omvatten meestal geavanceerde apparatuur of vervelende tijdrovende procedures die detectie bijzonder uitdagend maken.

Een onderzoeksteam onder leiding van Prof Sam LI van de afdeling Chemie, NUS heeft twee soorten analytische sensoren ontwikkeld die deze zenuwgassen en andere giftige chemische verbindingen op een eenvoudigere manier kunnen detecteren, het leveren van de resultaten in een veel kortere tijd. Een van de sensoren, die zich richt op niet in water oplosbare verbindingen, is gemaakt van een in de handel verkrijgbaar thermoplastisch materiaal, polyvinylideenfluoride (PVDF). De PVDF-thermoplast is vervaardigd met behulp van een unieke op MIP gebaseerde methode die is ontwikkeld door het team, waarbij polymeren rechtstreeks worden gebruikt in plaats van monomeren. De andere sensor voor het detecteren van chemische verbindingen in waterige oplossingen maakt gebruik van een biologisch compatibel polymeer, polydopamine (PDA). Het team had tijdens de pre-assemblagefase een "droog" MIP-gebaseerd proces ontwikkeld, zodat een grotere verscheidenheid aan moleculaire soorten door deze sensoren kan worden gedetecteerd.

De sensoren worden geproduceerd met behulp van een imprinttechniek op moleculaire schaal om unieke patronen van de doelmoleculen op polymere materialen te creëren. Deze gevormde polymeren, bekend als MIP's, bevat dan specifieke patronen met spaties die precies passen bij de doelmoleculen. Het is als een kunstmatig klein slot waarin het doelmolecuul als miniatuursleutel dient. De beoogde chemische verbindingen, indien aanwezig in de omgeving, wordt gehecht aan de sensorfilm, waardoor de massa toeneemt. Door er een piëzo-elektrische kwartskristalmicrobalans (QCM) aan te bevestigen, deze minieme verandering in massa kan gemakkelijk worden gedetecteerd.

Prof Li zei, "De op MIP gebaseerde sensoren kunnen nauwkeurig minder dan 20 microgram organofosfaatpesticiden detecteren, dit zijn chemicaliën die vaak worden gebruikt voor de groente- en fruitteelt in 1 liter water, binnen drie minuten. Conventionele methoden voltooien de analyse doorgaans in een tijdsbestek van ongeveer 5 tot 15 minuten."

Prof Li heeft toegevoegd, "De grootte van de detectiekit kan mogelijk worden verkleind tot ongeveer de helft van die van een iPhone 8, zodat deze gemakkelijk kan worden meegenomen voor een snelle onsite analyse van potentiële bedreigingen."