纳米颗粒可以清理环境污染物

许多人为污染物在环境中抵抗降解通过自然过程,干扰荷尔蒙和其他系统在哺乳动物和其他动物。消除这些有毒物质——包括杀虫剂和内分泌干扰物双酚A (BPA)等,与现有的方法常常是昂贵和费时的。

来自麻省理工学院和联邦大学的研究人员在巴西戈亚斯展示一种新的方法使用纳米粒子和紫外(UV)光快速分离和提取各种污染物从土壤和水。

费迪南德Brandl和尼古拉斯·伯特兰,两个主要作者,前实验室的博士后罗伯特·兰格,麻省理工学院的大卫·h·科赫研究所教授科赫研究所综合癌症研究。(马丁斯利马艾丽亚娜一直戈亚斯的联邦大学,是另一个作者。)Brandl和伯特兰都是训练有素的药剂师,形容他们的发现是一个快乐的意外:他们最初试图开发纳米粒子,可以用来提供药物癌细胞。

Brandl先前合成聚合物可以裂解被暴露于紫外线光。但是他和伯特兰来质疑他们是否适合药物输送,由于紫外线可以破坏组织和细胞,并且不穿透皮肤。当他们得知使用紫外线消毒的水在某些处理厂,他们开始问不同的问题。

“我们认为如果他们已经使用紫外线,也许他们可以用我们的粒子,“Brandl说。“然后我们想到使用我们的粒子去除有毒化学物质,污染物,或从水中激素,因为我们看到粒子聚合一旦你用紫外线照射。”

研究人员从聚乙二醇合成聚合物,广泛使用的化合物中发现泻药、牙膏、眼药水和食品和药物管理局批准的食品添加剂,和生物降解塑料聚乳酸中使用可降解的杯子和玻璃器皿。

这些聚合物制成的纳米粒子有一个疏水核心和一个亲水壳。由于个分子级的力量,在溶液中疏水性污染物分子走向疏水纳米颗粒吸附在其表面,它们有效地成为“被困。”这种现象是在工作时意粉酱渍塑料容器的表面,将红:在这种情况下,塑料和油基酱疏水性和交互在一起。

如果独处,这些纳米材料将继续暂停,均匀分散在水中。但是当暴露于紫外线,粒子的稳定外壳脱落,现在——“丰富”的污染物——他们形成较大的骨料,可以通过过滤、沉降或其他方法。

研究人员使用的方法提取与邻苯二甲酸酯,干扰荷尔蒙的化学物质用于软化塑料、废水;双酚a,另一个内分泌失调的合成化合物广泛用于塑料瓶和其他树脂的消费品,从热印刷纸样本;和多环芳烃,致癌物质由燃料的不完全燃烧,受污染的土壤。

这个过程是不可逆的,生物可降解聚合物,最小化的风险离开有毒次级产品坚持说,身体的水。“一旦他们切换到这个宏情况大团,”伯特兰说,“你不能带他们回到纳米状态。”

的根本突破,研究人员称,确认小分子确实被动吸附到纳米颗粒的表面。

“我们所知,这是第一次与小分子的相互作用,形成的纳米颗粒可以直接测量,”他们写道。

他们说,更令人兴奋的是广泛的潜在用途,从环境修复医学分析。

聚合物在室温下合成,不需要特别准备的目标特定的化合物;他们是广泛适用于各种疏水化学和分子。

“我们利用去除污染物的非特异性的相互作用,”Brandl说。“我们可以去除激素、双酚a和农药都出现在相同的样本,我们可以在一个步骤”。

和纳米粒子的表面积与体积比高意味着只有少量需要删除一个相对大量的污染物。这项技术可以提供潜在的具有成本效益的清理被污染的水和土壤在更广泛的范围内。

“从应用的角度来看,我们显示系统中,小分子的吸附表面的纳米颗粒可以用于任何类型的提取,”贝特朗说。“这对许多其他应用程序开启了大门。”

这种方法可能进一步发展,他推测,取代广泛使用的有机溶剂从除去咖啡因咖啡使油漆稀释剂。伯特兰指出滴滴涕,禁止使用农药在美国自1972年以来,但仍广泛用于世界其他地区、持久性污染物的另一个例子,可能使用这些纳米材料矫正。”和分析应用程序,你不需要那么多卷净化或集中注意力,这可能是有趣的,”贝特朗说,提供一种廉价的测试工具的例子病人的尿液分析。

研究还表明,适应更广泛的潜力纳米药物传输技术开发用于环境治理。

”,我们可以应用一些高度复杂的,高精度工具为制药行业开发的,现在看这些技术的使用更广泛的术语,是非凡的,”Frank Gu说的助理教授加拿大滑铁卢大学的化学工程,纳米工程专家和卫生保健和医疗应用程序。

“当你想到现场部署,远,但提出了一个非常激动人心的机会,一个持续存在的问题,“顾说,他没有参与这项研究。“如果你把正常的传统土木工程或化学工程方法去治疗它,它就不会碰它。这就是最激动人心的部分。”