Development of an electrochemical sensor for detection of organic water contaminants (Atrazine) based on molecular imprinted polymers

Abstract

Chemical pollution of surface waters poses a threat to the aquatic environment, with acute and chronic toxicity effects to the aquatic organisms, loss of habitats and biodiversity, and that pose a threat to human health. European Union Directive 2013/39/EU establishing a framework for community action which involves the identification of substances which take priority over those which constitute a significant risk to or via the aquatic environment at Union level (EC, 2013). On this work, an electrochemical sensor based on Molecular Imprinted Polymers (MIPs) for the detection of atrazine (ATZ) was developed. The MIP was successfully electropolymerized onto the surface of a gold microfabricated electrode. A calibration curve for different ATZ concentrations in water samples was calculated and a dynamic range between 0 to 25 μg/L and a LOD of 1.63 μg/L were found. The results obtained from the characterization techniques, atomic force microscopy and scanning electron microscopy showed concordant and consistent results with the electrochemical measurements that can be associated with the formation of a polymer layer at the electrode surface. However, according to the current results further optimization and study is required, especially for the extraction of ATZ from the MIP.

A poluição química das águas superficiais representa uma ameaça ao ambiente aquático com efeitos de toxicidade aguda e crônica para os organismos aquáticos, perda de habitats e biodiversidade, e que representa uma ameaça para a saúde humana. A Diretiva da União Europeia 2013/39/EU que estabelece um quadro de ação comunitária que envolve a identificação de substâncias prioritárias em relação às que constituem um risco significativo para ou através do ambiente aquático a nível da União Europeia (EC, 2013). Neste trabalho, um sensor eletroquímico baseado em polímeros molecularmente impressos para a deteção de atrazina foi desenvolvido. O polímero molecularmente impresso foi eletropolimerizado com sucesso na superfície de um elétrodo de ouro. A curva de calibração para diferentes concentrações de atrazina em água foi calculada com uma faixa dinâmica entre 0 μg/L a 25 μg/L e um limite de deteção de 1,63 μg/L. Os resultados obtidos da caracterização por microscopia de força atómica e de varrimento de eletrões mostram resultados concordantes e que validam a formação de um filme de polímero na superfície do elétrodo. Não obstante, são necessários mais estudos e otimização, especialmente da etapa de extração do analíto da matriz do polímero.