Na natureza, a interação de moléculas na fronteira de diferentes líquidos pode dar origem a novas estruturas. Essas moléculas de automontagem tornam a formação de células possível e são fundamentais para o desenvolvimento de toda a vida na Terra. Eles também podem ser projetados para desempenhar funções específicas – e agora, uma equipe de pesquisadores aproveitou esta oportunidade para desenvolver um material que pode remover poluentes persistentes da água.
Por Penn State, publicado por Science Daily.
Na natureza, a interação de moléculas na fronteira de diferentes líquidos pode dar origem a novas estruturas. Essas moléculas de automontagem tornam a formação de células possível e são fundamentais para o desenvolvimento de toda a vida na Terra.
Eles também podem ser projetados para desempenhar funções específicas – e agora, uma equipe de pesquisadores da Penn State aproveitou essa oportunidade para desenvolver um material que poderia remover poluentes persistentes da água. Os pesquisadores publicaram recentemente suas descobertas na Advanced Functional Materials .
“Nós nos inspiramos em sistemas biológicos para ver se podemos fazer com que fenômenos semelhantes surjam com moléculas não biológicas”, disse Scott Medina, professor assistente de engenharia biomédica e autor correspondente do artigo.
Para o experimento, os pesquisadores optaram por incorporar o flúor, um elemento não comumente encontrado na natureza, em um aminoácido e misturá-lo com um óleo fluorado para orientar sua organização molecular. A equipe adicionou o óleo fluorado à água, onde formou uma gota composta de uma gota de flúor cercada por um revestimento de aminoácido. Quando os pesquisadores inverteram o frasco para expor o grânulo ao ar, os componentes do grânulo se reorganizaram para formar um filme. Composto por uma fina camada de óleo fluorado cercado por duas camadas de estruturas cristalinas de aminoácidos microscópicos, esse filme poderia se reorganizar no grânulo quando agitado – e levar outras moléculas fluoradas com ele.
“Os flúores não funcionam bem com os outros, então, se você colocá-los juntos, haverá interações muito fortes”, disse Medina. “Os contaminantes fluorados na água querem se separar da água e encontrar outras matérias ricas em flúor.”
Esse fenômeno, e a capacidade do composto de alternar entre o estado de filme e o formato do cordão, despertou o interesse dos pesquisadores na possível captura de poluentes. Substâncias per – e polifluoroalquílicas (PFAS) são produtos químicos artificiais que contêm flúor, normalmente usados na fabricação de produtos repelentes de água ou graxa. Sua estrutura molecular permite que eles se acumulem nos ambientes e no corpo humano – permanentemente.
“A natureza não desenvolveu maneiras de quebrar as moléculas que contêm flúor de forma eficiente, então esses compostos permanecem por um longo tempo”, disse Medina. “Eles entram nas águas residuais e no solo, chegam à água potável e aos alimentos, e nós os consumimos – e nossos corpos também não os degradam muito bem.”
Para testar o potencial do novo composto para captura de PFAS, os pesquisadores adicionaram água contaminada a um recipiente de plástico revestido com seu filme de aminoácido fluorado. O filme capturou substâncias PFAS em duas horas e foi capaz de retê-las por até 24 horas. A partir desse estágio, o filme contendo PFAS poderia ser agitado para se transformar em um grânulo coeso que poderia ser facilmente coletado da água agora purificada.
Os pesquisadores planejam explorar ainda mais essas capacidades de extração de poluentes, investigando não apenas a purificação da água, mas também o potencial de coleta de compostos do ar. Com mais pesquisas em suas aplicações, o composto fluorado pode se tornar uma ferramenta de remoção de contaminantes multiuso para uso em uma variedade de configurações.
“Há muito esforço sendo feito para investigar a toxicologia do PFAS e como regulá-los”, disse Medina. “Este material poderia ser implementado para remover o PFAS da água potável – e achamos que poderia ter muita utilidade em outras áreas também.”
Outros contribuintes de papel incluem Janna Sloand, uma candidata ao doutorado em engenharia biomédica; Enrique Gomez, professor de engenharia química e ciência e engenharia de materiais; Tyler Culp, um ex-aluno de doutorado em engenharia química e ex-aluno de Gomez; e Nichole Wonderling, cientista da equipe e gerente de controle de raios-X do Instituto de Pesquisa de Materiais da Penn State.
A National Science Foundation apoiou esta pesquisa.
Fonte da história:
Materiais fornecidos pela Penn State . Original escrito por Gabrielle Stewart. Nota: o conteúdo pode ser editado quanto ao estilo e comprimento.
Referência do jornal :
Janna N. Sloand, Tyler E. Culp, Nichole M. Wonderling, Enrique D. Gomez, Scott H. Medina. Filmes mecanomorfogênicos formados via montagem interfacial de aminoácidos fluorados . Materiais Funcionais Avançados , 2021; 2104223 DOI: 10.1002 / adfm.202104223
