Veel van de producten die we dagelijks tegenkomen - van deodorant tot pesticiden tot verf - geven moleculen af ​​die door de lucht zweven. Het inademen van genoeg van de verkeerde kan ernstige en mogelijk langdurige gezondheidsproblemen veroorzaken. Echter, het kan moeilijk zijn om de blootstelling in te schatten, omdat de huidige apparaten beperkt zijn in wat ze kunnen detecteren. Vandaag, onderzoekers rapporteren de ontwikkeling van een nieuw persoonlijk luchtbemonsteringssysteem dat een ongekende reeks van deze verbindingen kan detecteren van een speciale badge of pen die aan iemands shirt is bevestigd of in een zak is geplaatst.

De onderzoekers presenteren hun resultaten vandaag op de najaarsbijeenkomst van de American Chemical Society (ACS).

"In elke situatie is er een unieke set verbindingen die in de lucht aanwezig kunnen zijn, inclusief mogelijke gevaren waarvan we niets weten, " zegt Allen Abblett, doctoraat, de senior onderzoeker van het project, wie het onderzoek presenteert. "Met behulp van een enkel materiaal, we kunnen veel klassen van deze verbindingen vastleggen, vluchtige organische stoffen (VOS) genoemd, en bieden mogelijk een veel uitgebreider beeld van blootstellingen."

Het Amerikaanse leger wil graag de gezondheidsbedreigingen waarmee het personeel wordt geconfronteerd beter begrijpen en heeft aanzienlijke financiering voor het project verstrekt. Echter, de nieuwe sampler zou ook op veel werkplekken en thuis kunnen worden gebruikt, zegt Apblet, die professor is aan de Oklahoma State University en mede-oprichter van Airotect, het bedrijf dat de sampler ontwikkelt.

VOS zijn een belangrijke bron van luchtverontreiniging. De verbindingen zijn afkomstig van tal van huishoudelijke producten, evenals van brandstoffen zoals benzine en van industriële processen. Afhankelijk van welke VOS iemand tegenkomt en de mate van blootstelling, problemen variërend van neusirritatie tot kanker kunnen het gevolg zijn.

Omdat iemands blootstelling kan variëren als ze zich verplaatsen, onderzoekers hebben geprobeerd om eenvoudige, lichtgewicht detectoren die met de persoon mee kunnen reizen en geen elektriciteit nodig hebben. Badges met stoffen die gassen absorberen zijn al in gebruik op sommige werkplekken, maar deze materialen hebben een tekortkoming:ze houden bepaalde soorten VOS beter vast dan andere. Als een werknemer zich zorgen maakt over bijvoorbeeld, de VOS formaldehyde, benzeen en naftaleen op één locatie, ze zouden waarschijnlijk twee of meer typen van deze apparaten nodig hebben om ze te testen, zegt Apblet. "Dat omzeilen we met een materiaal dat het breedste spectrum aan vluchtige organische stoffen kan absorberen."

Dat nieuwe materiaal is een silica met poriën op nanoschaal die zich bevinden in een badge ter grootte van een creditcard die aan kleding wordt bevestigd. Het team van Airotect experimenteert ook met andere configuraties om de silica vast te houden, zoals een die lijkt op een pen die in een zak zou kunnen rusten of een stoffen badge die erop kan worden genaaid. de silica, bekend als OSU-6 en ontwikkeld door een afgestudeerde student in Ablett's lab, bindt VOS in zijn kleine poriën door normaal zwakke elektrische aantrekkingen, bekend als van der Waals-troepen. De strakke kromming van de nanoporiën van OSU-6 versterkt deze krachten aanzienlijk, waardoor het mogelijk is om VOS veel sterker te binden dan de industriestandaard. Omdat deze banden fysiek zijn, niet chemisch, in de natuur, ze zorgen ervoor dat het materiaal zich aan een breed scala aan verbindingen kan hechten.

Wanneer in gebruik, de badge wordt geopend om drie met OSU-6 gevulde buizen aan de lucht bloot te stellen. Hoe lang het wordt gedragen, hangt grotendeels af van de mogelijke blootstellingen. Nadien, de badge wordt naar een laboratorium gestuurd waar het met VOS beladen materiaal wordt verwarmd om de verbindingen vrij te geven, zodat de onderzoekers ze kunnen identificeren en kwantificeren.

Ablett en zijn collega's bij Airotect hebben tot nu toe het vermogen van het materiaal getest om meer dan 100 verbindingen te detecteren in laboratoriumexperimenten. Ze hebben ook ontdekt dat OSU-6 onstabiele of reactieve verbindingen stabiliseert, waardoor het beter haalbaar is om traditioneel moeilijk te controleren reactieve verbindingen te analyseren. Het team is begonnen met het testen van het vermogen van de monsternemer om verontreinigende stoffen op te nemen die veel voorkomen op werkplekken, zoals productieactiviteiten op commerciële schaal en landbouwproductiefaciliteiten. Ze zijn het ook gaan gebruiken in echte militaire scenario's, inclusief militaire inzet en een studentenslaapzaal. Eenmaal gelanceerd, de luchtsampler zal beschikbaar zijn voor de industrie en het publiek, met de kosten voor het apparaat en de laboratoriumanalyse vanaf $ 75.