El fósforo es un nutriente esencial para la vida humana, vegetal y animal. Sin embargo, también limita el crecimiento, por lo que es un parámetro importante a monitorear en el agua, donde niveles altos pueden provocar floraciones de algas. Como el fosfato no se puede medir directamente en el agua, se requiere un método de detección basado en reactivos. Científicos de la Universidad de la Ciudad de Dublín (Irlanda) han desarrollado el dispositivo PhosphaSense, un sistema microfluídico centrífugo, portátil y compacto para la cuantificación in situ de fosfato en agua.
Los niveles elevados de nutrientes que limitan el crecimiento, como el fósforo, provocan la proliferación de algas. Estas floraciones pueden ser tóxicas para los animales y los humanos y provocar la descomposición de grandes cantidades de materia orgánica. Esto da lugar a aguas hipóxicas o anóxicas, “zonas muertas”, donde los animales acuáticos no pueden sobrevivir. Se han adaptado varios métodos diferentes para medir los niveles de fosfato en el sitio, incluida la colorimetría, la electroquímica y la espectroscopia de emisión de fluorescencia. Los dispositivos de laboratorio en un disco (LOAD) están ganando interés como un medio ideal para realizar mediciones rápidas en el sitio, ya que permiten la miniaturización y automatización de protocolos analíticos de laboratorio. Científicos de la Universidad de la Ciudad de Dublín han desarrollado el dispositivo PhosphaSense LOAD, un sensor óptico microfluídico centrífugo totalmente integrado para la determinación de fosfato en agua, comparando los resultados de mediciones in situ con los obtenidos utilizando un método espectrofotométrico de laboratorio.1
Preparación y análisis de muestras
Durante todo el estudio se utilizó agua tipo 1 de un sistema de purificación ELGA LabWater. Se recogió agua del río Tolka en Dublín y se pasó a través de un filtro de 0,45 μm antes del análisis en el sistema PhosphaSense. Se recogió una muestra adicional en el punto de efluente de la planta de tratamiento de aguas residuales (PTAR) de Ringsend en Dublín y se filtró, y se midió una dilución de 1 en 5 en el sistema. Estas sirvieron como muestras de fosfato de nivel bajo y alto, respectivamente.
Las mediciones de referencia para las calibraciones de sensores se realizaron utilizando métodos espectrofotométricos de laboratorio. También se midieron muestras ambientales en paralelo con el análisis utilizando el dispositivo PhosphaSense para permitir la comparación del rendimiento.
El dispositivo PhosphaSense utiliza el método de ácido ascórbico, un ensayo colorimétrico basado en la absorbancia, para la determinación de fosfato. Los niveles de fosfato se determinan basándose en la formación de un complejo de fosfomolibdeno azul midiendo la absorción a 880 nm. El método ofrece alta sensibilidad, fácil incorporación a un dispositivo microfluídico, estabilidad del producto y excelente compatibilidad de reactivos con los materiales del sensor.
Los resultados
El sistema PhosphaSense mostró una buena precisión para las muestras del río Tolka y de la planta de tratamiento de aguas residuales, con un porcentaje de error del 8% y el 5%, respectivamente. Las curvas de calibración fueron lineales en un rango de 14 a 800 µg/l de fósforo fosfato (PO4-P), con un límite de detección (LOD) y límite de cuantificación (LOQ) de 5 y 14 µg/l, respectivamente.
Hubo una estrecha concordancia entre PhosphaSense y las mediciones espectrofotométricas de referencia, lo que demuestra el excelente desempeño analítico del sensor. PhosphaSense fue cinco veces más sensible que el método espectrofotométrico y, aunque la desviación estándar fue mayor, el LOD fue la mitad que el del método de laboratorio, con un LOQ mucho mejorado.
Resumen
PhosphaSense ofrece una serie de ventajas para el análisis in situ frente a los métodos de espectrometría tradicionales basados en laboratorio. La microfluídica centrífuga es una opción más simple y de menor costo para el análisis de fosfato. El dispositivo PhosphaSense altamente versátil utiliza discos microfluídicos que pueden diseñarse con una variedad de longitudes de trayectoria diferentes y pueden usarse para filtrar una variedad de tipos de agua. Su pequeño tamaño y peso liviano, junto con los requisitos mínimos de reactivo y volumen de muestra, lo hacen muy portátil y conveniente para usar en el sitio de muestreo. También reduce el tiempo de análisis en comparación con los protocolos de laboratorio estándar; Se pueden obtener resultados de tres muestras diferentes de un solo disco en 10 minutos. Finalmente, PhosphaSense ofrece nuevas oportunidades para adaptar la red microfluídica y modificar las longitudes de onda de detección para permitir la aplicación de métodos colorimétricos robustos para la determinación de una amplia gama de analitos.
¿Por qué elegir ELGA LabWater?
La presencia de impurezas en el agua de laboratorio puede ser un problema importante en los experimentos de investigación y puede comprometer seriamente los resultados. ELGA LabWater ha sido un nombre confiable en agua pura y ultrapura desde 1937. Creemos en brindar soluciones de purificación de agua que puedan satisfacer una amplia gama de necesidades y aplicaciones, respaldadas por un excelente servicio y soporte. Para obtener más información sobre nuestros sistemas de agua ultrapura Tipo I, consulte nuestros modelos PURELAB® Quest, PURELAB Chorus 1 Complete y PURELAB Flex.
1 Duffy, G y otros. 2017. PhosphaSense: Un dispositivo de disco de laboratorio portátil totalmente integrado para la determinación de fosfato en agua. Sensores y actuadores B 246:1085-1091.