Zobacz innych Facet贸w i Facetki od nauki z Uniwersytetu 艁贸dzkiego
Mi臋dzy domowym testem a laboratorium
Obecnie wykrywanie narkotyk贸w opiera si臋 g艂贸wnie na nurtach wywodz膮cych si臋 z chemii analitycznej. Pierwsze podej艣cie zak艂ada u偶ycie prostych test贸w kolorymetrycznych, kt贸re po kontakcie z badan膮 substancj膮 zmieniaj膮 kolor. S膮 szybkie w u偶yciu, relatywnie tanie, ale niestety bywaj膮 zawodne, a ich wyniki nie zawsze s膮 jednoznaczne. Drugie rozwi膮zanie stanowi膮 zaawansowane analizy wykonywane w laboratoriach kryminalistycznych. Pozwalaj膮 one bardzo dok艂adnie okre艣li膰 sk艂ad pr贸bki, jednak wymagaj膮 kosztownej aparatury, zatrudnienia odpowiednich specjalist贸w i rozci膮gni臋tej w czasie procedury. Pomi臋dzy tymi dwoma podej艣ciami od lat istnia艂a luka. W艂a艣nie j膮 pr贸bowa艂 wype艂ni膰 zesp贸艂 prof. 艁ukasza P贸艂toraka.
Chodzi艂o o stworzenie narz臋dzi, kt贸re by艂yby znacznie dok艂adniejsze ni偶 proste testy, a jednocze艣nie szybsze, ta艅sze i bardziej dost臋pne ni偶 analizy laboratoryjne 鈥� m贸wi prof. 艁ukasz P贸艂torak.
Narkotyk zostawia 艣lad
Kluczow膮 rol臋 w badaniach odgrywa elektrochemia, czyli dziedzina nauki badaj膮ca zwi膮zki mi臋dzy reakcjami chemicznymi a zaburzeniem pr膮dowo-potencja艂owym (np. pr膮dem elektrycznym p艂yn膮cym w badanym obwodzie elektrycznym). W du偶ym uproszczeniu oznacza to, 偶e gdy cz膮steczka okre艣lonej substancji zetknie si臋 z odpowiednio przygotowanym czujnikiem, dochodzi do reakcji, kt贸r膮 urz膮dzenie mo偶e przet艂umaczy膰 na sygna艂 elektryczny. Dzi臋ki temu mo偶liwe staje si臋 wykrycie obecno艣ci narkotyku w badanej pr贸bce.
zdolnych do identyfikowania mi臋dzy innymi kokainy wraz z jej metabolitami, amfetaminy, heroiny, kodeiny, czy te偶 szeregu benzodiazepin cz臋sto okre艣lanych mianem 鈥瀙igu艂ki gwa艂tu鈥�. Za艂o偶enie zespo艂u to po艂膮czenie wynik贸w pracy laboratoryjnej ze stworzeniem urz膮dze艅 i czujnik贸w o niewielkich rozmiarach i co wa偶ne rozwi膮za艅, kt贸re b臋d膮 proste w u偶yciu. Te mog艂yby znale藕膰 zastosowanie nie tylko w laboratoriach, ale r贸wnie偶 pom贸c w dzia艂aniach s艂u偶b mundurowych, podczas kontroli drogowych czy w miejscach publicznych jak np. lotnisko.
Narkotyk w napoju? Test ma dawa膰 odpowied藕 na miejscu
Szczeg贸lne znaczenie spo艂eczne ma obszar bada艅, zwi膮zany z opracowaniem prostych test贸w umo偶liwiaj膮cych wykrywanie substancji z rodziny benzodiazepin, kt贸re wraz z kilkoma innymi zwi膮zkami chemicznymi, potocznie nazywane s膮 鈥瀙igu艂kami gwa艂tu鈥�. Benzodiazepiny s膮 grup膮 substancji stosowanych mi臋dzy innymi w leczeniu zaburze艅 l臋kowych czy problem贸w ze snem. Niekt贸re z nich mog膮 jednak by膰 wykorzystywane do cel贸w przest臋pczych. Po po艂膮czeniu z alkoholem wywo艂uj膮 senno艣膰, dezorientacj臋 i utrat臋 kontroli nad w艂asnym zachowaniem.
Dlatego zesp贸艂 badawczy pracowa艂 nad rozwi膮zaniami, kt贸re pozwala艂yby wykrywa膰 obecno艣膰 takich substancji bezpo艣rednio na miejscu zdarzenia. Tak偶e w tym przypadku wykorzystano druk 3D i elektrochemi臋. Celem by艂o stworzenie prostych platform czujnikowych, kt贸re mog艂yby dzia艂a膰 szybko, bez konieczno艣ci wysy艂ania pr贸bki do laboratorium. W praktyce oznacza艂oby to mo偶liwo艣膰 sprawdzenia, czy w napoju znajduje si臋 niebezpieczna substancja jeszcze przed jego spo偶yciem lub bezpo艣rednio po wyst膮pieniu podejrzenia.
Drukarka 3D w s艂u偶bie bezpiecze艅stwa
Jednym z najbardziej innowacyjnych kierunk贸w bada艅 sta艂o si臋 wykorzystanie technologii druku 3D do tworzenia i prototypowania czujnik贸w, kt贸re wykorzystujemy do wykrywania substancji psychotropowych. W projekcie eQualitySens naukowcy opracowywali nowe metody budowy sensor贸w elektrochemicznych, pozwalaj膮cych wykrywa膰 coraz liczniejsze substancje psychotropowe pojawiaj膮ce si臋 na nielegalnym rynku.
Problem jest powa偶ny, poniewa偶 sk艂ad tzw. ulicznych pr贸bek narkotyk贸w cz臋sto si臋 zmienia. Pojawiaj膮 si臋 nowe substancje, a producenci wzbogacaj膮 je dodatkowymi zwi膮zkami chemicznymi, kt贸re mog膮 wywo艂a膰 b艂臋dny wynik analizy, w szczeg贸lno艣ci w momencie wykorzystania test贸w kolorymetrycznych. W efekcie s艂u偶by i laboratoria musz膮 stale aktualizowa膰 wiedz臋 o tym, co znajduje si臋 w obrocie.
W odpowiedzi na to wyzwanie zesp贸艂 prof. P贸艂toraka tworzy艂 now膮 generacj臋 czujnik贸w wykonywanych przy pomocy druku 3D. Pozwala艂o to projektowa膰 ich kszta艂t, struktur臋 i w艂a艣ciwo艣ci w spos贸b znacznie bardziej elastyczny ni偶 przy wykorzystaniu tradycyjnych metod produkcji. Badacze opracowali r贸wnie偶 swego rodzaju elektrochemiczn膮 map臋 wybranych substancji psychotropowych. Dzi臋ki niej mo偶liwe sta艂o si臋 okre艣lenie, jak poszczeg贸lne zwi膮zki zachowuj膮 si臋 podczas analizy i w jaki spos贸b mo偶na je od siebie odr贸偶nia膰.
Nielegalny rynek narkotyk贸w bardzo szybko si臋 zmienia. Dlatego r贸wnie szybko musz膮 rozwija膰 si臋 metody pozwalaj膮ce identyfikowa膰 nowe substancje i ich domieszki 鈥� podkre艣la prof. P贸艂torak.
Dwie odpowiedzi zamiast jednej
Naukowcy pracowali r贸wnie偶 nad urz膮dzeniami, kt贸re mia艂y jednocze艣nie wykorzystywa膰 dwa niezale偶ne sposoby wykrywania substancji. Urz膮dzenie takie ma generowa膰 dwie informacje przydatne z punktu widzenia ko艅cowego u偶ytkownika: (i) zmiane koloru materia艂u oraz (ii) wygenerowany sygna艂 elektrochemiczny po kontakcie z narkotykiem. Takie podw贸jne potwierdzenie zwi臋ksza艂o wiarygodno艣膰 wyniku i zmniejsza艂o prawdopodobie艅stwo b艂臋dnej interpretacji. Jednocze艣nie, zesp贸艂 utrzymuje jeden z g艂贸wnych cel贸w. Urz膮dzenia mia艂y by膰 niewielkie, tanie w produkcji i mo偶liwe do wykorzystania poza specjalistycznymi laboratoriami.
Dlaczego to wa偶ne?
Problem narkotyk贸w nie dotyczy wy艂膮cznie os贸b uzale偶nionych. To r贸wnie偶 kwestia bezpiecze艅stwa na drogach, odpowiedzialno艣ci karnej, ochrony m艂odzie偶y, walki z nielegalnym handlem oraz przeciwdzia艂ania przest臋pstwom seksualnym. Coraz cz臋艣ciej m贸wi si臋 r贸wnie偶 o obecno艣ci na nielegalnych rynkach nowych formulacji substancji psychoaktywnych, kt贸rych sk艂ad jest s艂abo poznany i szybko si臋 zmienia.
Dlatego mo偶liwo艣膰 szybkiego wykrywania niebezpiecznych substancji mo偶e mie膰 znaczenie dla policji, s艂u偶b granicznych, laboratori贸w kryminalistycznych, rodzic贸w, organizator贸w wydarze艅 masowych czy personelu medycznego. Badania prowadzone na Uniwersytecie 艁贸dzkim pokazuj膮, 偶e nowoczesna chemia mo偶e pomaga膰 nie tylko w rozwijaniu wiedzy naukowej, ale r贸wnie偶 w tworzeniu praktycznych narz臋dzi zwi臋kszaj膮cych bezpiecze艅stwo spo艂eczne.
Kim jest dr hab. 艁ukasz P贸艂torak, prof. U艁?
Dr hab. 艁ukasz P贸艂torak, prof. U艁, jest pracownikiem Katedry Chemii Nieorganicznej i Analitycznej Wydzia艂u Chemii Uniwersytetu 艁贸dzkiego. Od 2019 roku zwi膮zany jest z U艁, a od 2021 jest liderem zespo艂u badawczego Electrochemistry@Soft Interfaces (E@SI). Jego zainteresowania naukowe obejmuj膮 elektrochemi臋, sensory elektrochemiczne, miniaturyzacj臋 urz膮dze艅 analitycznych, druk 3D oraz technologie wykrywania substancji psychoaktywnych. Jest kierownikiem i koordynatorem licznych projekt贸w finansowanych przez Narodowe Centrum Nauki, Narodow膮 Agencj臋 Wymiany Akademickiej oraz Komisj臋 Europejsk膮.
窜诲箩臋肠颈补: dr Bartosz Ka艂u偶ny; materia艂 藕r贸d艂owy: prof. 艁ukasz P贸艂torak, opracowanie: Honorata Ogieniewska, Centrum Wsp贸艂pracy z Otoczeniem i Spo艂ecznej Odpowiedzialno艣ci Uczelni
Zobacz innych Facet贸w i Facetki od nauki z Uniwersytetu 艁贸dzkiego
