08.08.2024 г.
Разработан безлинзовый прибор для оценки качества питьевой воды

Международная команда ученых разработала безлинзовый флуоресцентный прибор, способный обнаруживать белки опасных бактерий в воде. Флуоресцентный сигнал нового прибора в два раза ярче, чем у аналогов, что позволяет лучше выявлять опасные бактерии. В будущем портативное устройство позволит точно измерять концентрацию бактериальных белков, определять дозу необходимых очищающих средств и прогнозировать вероятность размножения бактерий в воде. Исследование опубликовано в журнале Optica.

В развивающихся странах из-за загрязненных источников воды ежегодно умирает более миллиона человек. Современные методы, используемые для оценки микробного загрязнения воды, требуют культивирования проб жидкости и количественного определения вредных бактерий. Все эти процессы могут занимать больше 18 часов, из-за чего невозможно немедленно подтвердить безопасность воды. А развивающиеся страны не могут использовать даже существующие методы — у них недостаточно квалифицированных специалистов, инфраструктуры и реагентов для анализа.

Международная команда ученых разработала новый метод оценки качества воды. Главное преимущество метода — отсутствие оптических линз. Исследователи выяснили, что линзы часто снижают производительность в приборах, не генерирующих изображения. Поэтому команда разработала безлинзовую флуоресцентную систему, использующую светодиоды и детекторы размером 1–2 мм². С помощью ультрафиолетового излучения они возбуждают белки вредных микробов и идентифицируют их с помощью флуоресценции.

Отсутствие линзы позволяет прибору генерировать сигнал флуоресценции в два раза сильнее, чем линзовые устройства, что сказывается на эффективности обнаружения микробов. Новый прибор способен обнаруживать флуоресцентные белки бактерий в воде с чувствительностью, которая соответствует требованиям Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) для приборов, определяющих загрязненность питьевой воды.

«Это было важное открытие, поскольку на линзы приходится значительная доля затрат на оптические системы, а их объем и вес затрудняют создание практичных портативных устройств. Наш анализ показал, что использование источника света, детекторов и образцов как можно большего размера и расположенных как можно ближе друг к другу обеспечивает более сильный сигнал, что приводит к повышению эффективности мониторинга качества воды», — рассказал Ашим Дхакал, руководитель исследования из Научно-исследовательского института Пхутунга, Непал. 

Сегодня ученые разрабатывают карманную версию безлинзового флуориметра. Он позволит точно измерять концентрацию бактериальных белков, определять дозу дезинфицирующих средств, необходимых для обработки воды, и прогнозировать вероятностью размножения бактерий в случае повторного загрязнения.

Автор: Ксения Земскова

https://inscience.news/ru/article/world-science/engineering-science/razrabotan-bezlinzovy-pribor-dlya-ocenki-kachestva