Development of miniature sensors for detection of mercury

Mercury is toxic to human health. There are three different mercury species: metallic, inorganic and organic. They cause mostly neurological insults. In developing countries, subsistence gold mining entails mixing metallic mercury with crushed sediments to separate gold; highly volatile, mercury can be absorbed through inhalation. The US federal BEI is currently set at 50 ppb (μg/L) for urine. Metallic mercury is oxidized to mercuric mercury in the blood stream. This form is mainly excreted in urine and feces. Urine analysis can detect mercury and levels can be correlated with toxic effects. The current gold standard analytical methods are AAS and ICP-MS, which are expensive, take some time, and not available in countries where testing is needed. Electrochemical techniques can reduce costs and time. Point-of-care sensors for detection of inorganic mercury concentration in urine could help providing rapid and effective treatment. This project will focus on developing and optimizing a point-of-care electrochemical system to detect mercury levels using gold sensors, then on its validation with human urine samples. The advantages will be the use of disposable sensors and portable instrument, rather than an expensive laboratory-based system.

Il mercurio è un metallo tossico e pericoloso per la salute umana. Ne esistono di tre tipi: metallico, inorganico e organico. Essi sono causa di danni neurologici. Nei paesi in via di sviluppo, nelle miniere d’oro artigianali, il mercurio metallico viene unito ai sedimenti per separarne l’oro, ma il mercurio è estremamente volatile e può essere inalato. La soglia di pericolosità per l’indice di esposizione biologica federale stabilito dagli Stati Uniti d’America è 50 ppb (μg/L) in urina. Il mercurio metallico, nel circolo sanguigno, viene ossidato in mercurio mercurico. Questa forma viene escreta principalmente attraverso l’urina e le feci. L’analisi di campioni di urina può rilevare il mercurio e i livelli sono correlati agli effetti tossici. Al momento, i metodi analitici che rappresentano il Gold Standard sono AAS e ICP-MS: analisi costose, lunghe e difficilmente disponibili nei paesi in via di sviluppo. I metodi elettrochimici possono ridurre i costi e il tempo. I sensori designati per il rilevamento di mercurio in urina presso il punto di assistenza possono aiutare a fornire cure rapide ed efficaci. Questo progetto si concentra sullo sviluppo e ottimizzazione di un sistema elettrochimico designato per l’utilizzo presso il punto di assistenza basato su sensori d’oro, in seguito sulla sua validazione con campioni di urina umana. I vantaggi di questo sistema includono l’uso di sensori monouso e di strumentazione portatile, in opposizione ai grandi e costosi sistemi di laboratorio.