Sviluppo di un metodo immunoenzimatico per il monitoraggio del glifosato in acqua mediante nanoparticelle magnetiche per applicazioni di risanamento ambientale

Glyphosate is the active ingredient in many commercial formulations of non-selective herbicides and, due to its effectiveness, is the most widely used in the world. Due to its massive and excessive use, several studies have raised significant concerns not only for the consequences it causes in the environment and biota, but also for its likely toxicity in humans. The major challenge in demonstrating potential toxicity and consequently the absence of public health policies arise from the difficulty of detecting it in the environment. The analytical glyphosate quantification and detection technologies that are generally used require high-end equipment and are not suitable for real-time field monitoring. This thesis project aims to develop an immunoenzymatic method for the detection of glyphosate in water, using magnetic nanoparticles of ferrous-ferric oxide functionalized with titanium, which allow the adsorption of glyphosate on their surface. The detection was carried out by an immuno-indirect assay using a secondary antibody labelled with horseradish peroxidase (HRP) and measuring the current produced with screen-printed carbon electrodes (SPE). Glyphosate concentrations were tested in the range of 100-2000 μg/L, maintaining the concentration of magnetic nanoparticles constant (1000 mg/L). The protocol was subsequently optimized, achieving optimal conditions for detecting and discriminating the different concentrations of glyphosate in terms of reduction current variation. The project turns out to be preliminary research, in which the results obtained are promising for a future system to be used as a monitoring method for environmental remediation applications.

Il glifosato è il principio attivo di numerose formulazioni commerciali di erbicidi non selettivi e, grazie alla sua efficacia, è il più utilizzato al mondo. Dato il suo massiccio ed eccessivo impiego, diversi studi hanno suscitato rilevanti preoccupazioni non solo per le conseguenze che provoca nell’ambiente e nel biota, ma anche per la sua probabile tossicità nell’uomo. L’ardua sfida nel dimostrare la potenziale tossicità e di conseguenza l’assenza di politiche di sanità pubblica derivano dalla difficoltà della sua rilevazione nell’ambiente. Le tecnologie analitiche per la quantificazione e rilevazione del glifosato che generalmente vengono utilizzate richiedono attrezzature di fascia alta e non sono adatte ad un monitoraggio sul campo in tempo reale. Il presente progetto di tesi si propone di sviluppare un metodo immunoenzimatico per la rilevazione del glifosato nell’acqua, utilizzando nanoparticelle magnetiche di ossido ferroso-ferrico funzionalizzate con titanio, che consentono l’adsorbimento del glifosato sulla loro superficie. La rilevazione è stata effettuata tramite un saggio immuno-indiretto utilizzando un anticorpo secondario marcato con perossidasi di rafano (HRP) e misurando la corrente prodotta con elettrodi di carbonio screen-printed (SPE). Sono state testate concentrazioni di glifosato nel range 100-2000 μg/L, mantenendo costante la concentrazione di nanoparticelle magnetiche (1000 mg/L). Il protocollo è stato in seguito ottimizzato, raggiungendo le condizioni ottimali per la rilevazione e discriminazione delle diverse concentrazioni di glifosato in termini di variazione di corrente di riduzione. Il progetto risulta essere una ricerca preliminare, in cui i risultati ottenuti sono promettenti per un futuro sistema da poter utilizzare come metodo di monitoraggio per applicazioni di risanamento ambientale.