UFRJ разрабатывает быстрый тест для обнаружения загрязненной воды

Бразильские исследователи разработали нано-биотехнологический волоконно-оптический датчик, способный обнаруживать фекальные колиформные бактерии в воде всего за 20 минут. Исследование, опубликованное в журнале Polymers под руководством профессора Марсело Вернека из Института аспирантуры и инженерных исследований имени Альберто Луиса Коимбры (Coppe UFRJ) при финансовой поддержке Фонда Карлоса Шагаса Фильо по поддержке исследований в штате Рио-де-Жанейро (Faperj), отличается скоростью, чувствительностью, низкой стоимостью и простотой изготовления. В то время как традиционные методы могут занимать до двух дней для получения результатов, новая технология предлагает быстрое и эффективное решение для мониторинга качества воды в критический период глобальной нехватки источников чистой воды. Вернек объясняет, что оптическое волокно датчика работает аналогично тем, которые используются в телекоммуникациях, но вместо пучков кварца используются пластиковые оптические волокна, которые более доступны и просты в обращении. По его словам, эти волокна передают пучки света внутри устройства, и любое изменение на их поверхности влияет на интенсивность света, получаемого на другом конце, что позволяет обнаруживать микроскопические изменения, например, вызванные бактериями.Чтобы обнаружить присутствие бактерий кишечной палочки в воде, исследователи прикрепили специфические антитела к поверхности волокна с помощью золотых наночастиц. Нанотехнологии значительно улучшают сцепление антитела с ловушкой, повышая чувствительность результата. Устройство также работает с двумя параллельно установленными оптоволоконными датчиками: один содержит антитела, а другой - нет. Сравнение результатов между ними позволяет определить присутствие этих бактерий с высокой избирательностью, устраняя помехи от других загрязнений в воде.Вернек говорит, что воспроизведение этого датчика в больших масштабах возможно и стоит недорого. Цель команды - разработать окончательный прототип, который будет мобильным и портативным, позволяющим проводить прямые измерения в предполагаемых местах загрязнения, а также полезным в кампаниях или миссиях в отдаленных районах страны. "На следующих этапах исследования мы изучаем, как долго прослужит это оптическое волокно с функционализацией антител. Кроме того, мы хотим еще больше повысить чувствительность, чтобы убедиться, что вода не содержит никаких бактериальных единиц и полностью пригодна для употребления человеком", - добавляет он. "Мы уверены, что в конце этого года мы получим более компактный и чувствительный продукт", - говорит он. "Одним из преимуществ волоконной оптики является ее изоляция. В электротехнической области это большое преимущество, поскольку оно не заряжается электричеством и позволяет проводить измерения в контролируемых местах", - говорит он. По словам Вернека, в области обнаружения бактерий большим преимуществом является малый размер прибора, что позволяет быстрее реагировать на ситуацию, а также портативность, необходимая для доставки оборудования в полевые условия. Это избавляет от необходимости доставлять образцы в лабораторию для анализа загрязнения". Одним из следующих шагов в исследовании является преобразование лабораторного оборудования в портативное и надежное полевое оборудование. "Сейчас мы работаем над этим", - сказал он.