Project R-11801

Titel

Microfludica-platform met nanosensor-arrays gebaseerd op verschillende detectieprincipes voor multicomponentenanalyse van opkomende verontreinigende stoffen en toxische metaalionen in water.

Abstract

De kwaliteit en veiligheid van het drinkwater is van hoog belang voor de bevolking, zelfs voor ontwikkelde landen met een hoge standaard voor waterverwerkingstechnologie, zoals EU-landen en Rusland. Als gevolg van industriële activiteiten wordt steeds meer afvalwater geloosd waarin toxische zware metalen en andere verontreinigingen (antibiotica, hormonen, etc.) voorkomen, welke reeds een gevaar voor de menselijke gezondheid vormen vanaf enkele ppb. Synergetische effecten van verschillende verontreinigingen, in het bijzonder de combinatie van toxische metalen en antibiotica en de lage werkzaamheid van waterzuiveringsinstallaties voor nieuwe opkomende verontreinigingen (OVs), zorgen ervoor dat kwaliteitsopvolging ter plaatse belangrijk zijn voor zowel de EU als Rusland. Hoewel er reeds analytische methodes bestaan voor vele OVs en metaalionen, is de productie van erg gevoelige en kost-efficiënte draagbare toestellen voor de gelijktijdige detectie van verontreinigingen nog steeds een uitdaging. Het EMPOLSENS project is erop gericht om geminaturiseerde draagbare sensoren met geïntegreerde microfluïdica en meerdere detectiemodules voor OVs (antibiotica en hormonen) en toxische metaalionen (Hg, As, Pb en Cd) te ontwerpen, fabriceren en evolueren. Een combinatie van optische en impedantie/thermische detectie in een platform met slimme dataverwerking zal voor detectie in een breed concentratiebereik, van µM tot nM en lager (met een preconcentratie-eenheid) worden ontwikkeld. De hogere betrouwbaarheid en sensitiviteit van de voorgestelde aanpak in vergelijking met eerder ontwikkelde systemen is gebaseerd op de combinatie van verschillende innovaties: ingebouwde preconcentratie-eenheden voor bepaalde verontreinigende stoffen; het toepassen van twee types moleculair geïmprinte polymeren voor antibiotica en hormonen; ontwerp en synthese van nieuwe lichtgevoelige dendrimeren en hybride materialen om de intensiteit van de luminescentie te verbeteren; toepassen van een multifunctionele optische sensor gebaseerd op een nieuwe silicon photomultiplier die in staat is om signalen te detecteren in single-photon mode tot enkele mW.

Periode

01 april 2021 - 31 maart 2024