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    Projetando uma solução para a água suja

    Jianfeng Sun e Ran Ran, ambos PhD'17, trabalhar em um novo modelo de filtração de água dentro do Laboratório de Caracterização e Teste Nano e Micro Biomecânico no Edifício Forsyth na Northeastern University em 25 de julho, 2017. Crédito:Matthew Modoono / Northeastern University

    Mais de 844 milhões de pessoas em todo o mundo não têm acesso à água potável. Um dos desafios é que as bactérias dos rios podem fluir para as fontes de água subterrâneas, poluindo o que pode ter sido água potável. Construir uma nova infraestrutura para redirecionar a água limpa é caro, especialmente para regiões que já lutam contra a pobreza extrema. Em vez de, as comunidades geralmente contam com sistemas de filtragem de água.

    Os métodos atuais de teste de segurança da água podem ser caros e demorados. Os pesquisadores devem primeiro colher amostras na fonte de água e trazê-las de volta ao laboratório. Em seguida, eles têm que testar as amostras para determinar quais tipos de bactérias estão presentes.

    "Geralmente leva horas ou dias, e processar os dados e obter resultados leva mais algumas horas, "diz Jianfeng Sun, Doutoranda do Departamento de Engenharia Mecânica da Northeastern University. Trabalhando com o aluno de doutorado Ran Ran e o aluno de graduação Derek Tran, A Sun está desenvolvendo um novo método mais rápido, mais fácil de usar, e portátil.

    O grupo apresentou a pesquisa na Conferência da Sociedade de Engenharia de 2017, hospedado no Nordeste este mês. Pesquisadores e alunos na conferência vêm de disciplinas em todo o espectro de engenharia e ciências. "Seu trabalho aborda uma ampla gama de questões, incluindo energia para a sustentabilidade, detecção e controle de segurança, e bio-nanotecnologia para saúde, "disse Hanchen Huang, Donald W. Smith Professor e chefe do Departamento de Engenharia Mecânica e Industrial.

    Tradicionalmente, para que os cientistas possam medir quais tipos de bactérias estão presentes na água, eles empurram a amostra de água através de uma coluna de solo ou areia nativa do leito do rio de onde veio a amostra. Conforme a água passa pela coluna, algumas bactérias também são empurradas, mas alguns ficam para trás. Essa bactéria "pegajosa" adere à superfície de partículas de areia ou solo.

    Sun e Ran inventaram um novo tipo de microscópio para seu dispositivo de filtragem de água. Crédito:Matthew Modoono / Northeastern University

    Isso significa que alguns tipos de bactérias nos rios não são uma preocupação. Eles não vão poluir as águas subterrâneas porque nunca vão alcançá-las, em vez disso, ficar preso na areia ou solo do leito do rio.

    Contudo, os pesquisadores descobriram que algumas bactérias se espremem pela coluna do solo e chegam ao outro lado. Esse material não pegajoso pode ser problemático. Uma vez que não está aderindo ao solo ou areia, pode pegar uma carona na corrente do rio até a fonte de água potável de uma cidade e deixar as pessoas doentes.

    Embora a estratégia tradicional de medição de bactérias funcione, Sun sabia que poderia torná-lo mais eficiente. Em vez de usar uma coluna de solo para empurrar as amostras de água, seu método usa um microcanal.

    Se você imaginar raspar uma pequena vala no meio de uma lâmina de microscópio, este é o microcanal por onde flui a água de uma amostra. O fluxo é muito suave, permitindo que bactérias pegajosas adiram à borda do canal. A lâmina é posicionada sobre um microscópio que conta as bactérias individuais para ver quais ficam presas e quais são eliminadas.

    Para tornar este sistema portátil, Sun sabia que ele queria que o microscópio fosse capaz de se conectar a um telefone celular. Mas não havia boas opções disponíveis. Em vez de tentar adaptar seu sistema com um dispositivo existente, ele e Ran construíram um novo microscópio do zero.

    Eventualmente, A Sun quer desenvolver um aplicativo móvel que contará e analisará as bactérias que o microscópio vê. Dessa maneira, pesquisadores poderiam trazer o dispositivo para o campo e testar amostras em tempo real, reduzindo o tempo que leva para processar dados no laboratório. Isso se traduz em uma filtragem de água mais eficiente, que tem o potencial de salvar vidas em todo o mundo.


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