Intensity based POF sensors for water quality assessment

Abstract

Nowadays there is the need for low-cost and user-friendly solutions for water quality assessment which can allow for remote, in-site and real-time monitoring of water contaminants. POF sensing technologies combined with specially developed sensitive layers for chemical detection may offer these possibilities, with proper interrogation systems. POF sensing platforms based on low-cost procedures were developed and characterized using aqueous solutions of different refractive indices (RI). The POF RI sensors were optimized by varying the length and/or roughness of the sensing region. The suitability of these sensing platforms for chemical detection was evaluated through the coating with sensitive layers, namely molecularly imprinted polymers (MIPs) using different deposition techniques. The dependency of proteins immobilization on the POF’s surface was evaluated aiming future developments in chemical detection using POF biosensors. A D-shaped POF chemical sensor was successfully developed using a sensitive MIP layer, allowing the detection of perfluorooctanoate (POFA/PFO-) in aqueous media with a limit of detection of 0.20 – 0.28 ppb. The collaboration of researchers from different areas was essential for the success of the developed work.

Hoje em dia há uma necessidade de soluções simples e de baixo custo para a avaliação da qualidade de águas e que permitam a monitorização remota de contaminantes, no local e em tempo real. As tecnologias baseadas em POF podem oferecer essa possibilidade através de sistemas de interrogação óptica adequados, combinados com camadas sensíveis especialmente desenvolvidas para detecção química. As plataformas ópticas baseadas em POF foram desenvolvidas e caracterizadas com soluções aquosas com diferentes índices de refracção. Os sensores foram optimizados através da variação do comprimento e/ou rugosidade da região sensível. A capacidade de detecção química das plataformas ópticas desenvolvidas foi avaliada através do revestimento com camadas sensíveis, nomeadamente polímeros molecularmente impressos (PMI), utilizando diferentes técnicas de deposição. A dependência da imobilização de proteínas na superfície de POFs modificadas foi avaliada com o objectivo de desenvolver biossensores para detecção química. Um sensor POF para detecção química, em configuração D-shape, foi desenvolvido com sucesso através do revestimento com um PMI, permitindo a detecção de perfluorooctanoato (POFA/PFO-) em soluções aquosas com um limite de detecção entre 0.20 – 0.28 ppb. A colaboração com investigadores de diferentes áreas foi essencial para o sucesso do trabalho desenvolvido.