Dinamarca, como muitos outros países europeus, é sortudo. Quando nos servimos de um refrescante copo de água da torneira, geralmente não precisamos nos preocupar com bactérias.

Graças a sistemas de água e saneamento bem controlados, temos taxas muito baixas de contaminação bacteriana em nosso abastecimento de água potável. E ainda podemos encontrar E.coli de vez em quando, especialmente em tanques de água abertos, onde pode representar um risco para a saúde pública.

Os métodos existentes para detectar E.coli são lentos e muitas vezes caros, então nos propusemos a desenvolver uma ferramenta mais rápida, abordagem mais barata usando um pequeno biossensor operado a partir de seu smartphone.

Encontrar fezes na água potável

Cientificamente falando, E. coli é uma flora normal no trato intestinal de mamíferos. Então, quando o encontramos em um corpo d'água, como um lago ou riacho, ou a água que sai da torneira, indica contaminação fecal. Sim está certo, poo água potável contaminada devido a vazamentos no sistema de saneamento.

Também pode indicar a presença de outros patógenos, como outras bactérias, vírus, e parasitas, que definitivamente devem ser evitados. A ingestão de tais patógenos pode causar diarreia e cólera, enquanto os parasitas podem causar vômitos e síndrome do intestino irritável.

Não é novidade, portanto, O monitoramento rápido e sensível para detectar precocemente esses patógenos é essencial para proteger a saúde pública.

Um nano detetive em seu telefone

A Organização Mundial da Saúde (OMS) considera que a água potável é segura e limpa quando não contém absolutamente nenhuma bactéria - nem uma única bactéria em 100 mililitros de água.

É como tentar encontrar um único peixe em todo o oceano. Uma tarefa complicada!

Podemos fazer isso cultivando a bactéria extraída de uma amostra de água em um meio específico por 24 a 48 horas, e então estudá-lo em um microscópio para ver se ele contém qualquer E. coli.

Esse método funciona, mas pode levar até três dias para ser concluído e precisa ser executado por um especialista treinado - não muito bom em uma situação de emergência. Eles também custam muito dinheiro - até 55 $ US por um serviço comercial.

Nosso novo sensor, por outro lado, detecta a E. coli diretamente em uma amostra de água. E ao contrário do método tradicional, ele pode detectar uma única célula de E. coli em menos de uma hora.

Como funciona

Ele usa algo chamado tecnologia de partículas magnéticas de DNA, que essencialmente procura e isola bactérias específicas usando muitos minúsculos, ímãs nanométricos, que pode ser medido por um dispositivo especial controlado por um aplicativo em seu telefone.

Para analisar a contaminação, primeiro você pega uma amostra de água e adiciona as minúsculas partículas magnéticas, que são projetados para procurar e se ligar a bactérias específicas, neste caso, E. coli.

Em seguida, você insere uma tira de sensor na amostra de água. Este é outro ímã que atrai as partículas magnéticas de DNA, ligado à E. coli. A tira é então inserida em um dispositivo que faz uma medição eletroquímica e, assim, detecta qualquer E. coli na amostra.

Novo sensor supera outras técnicas de detecção avançadas

É claro que nosso sensor não é a única ferramenta avançada que pode detectar E. coli. Várias outras tecnologias estão disponíveis atualmente. A maioria deles usa medições óticas e elétricas para detectar bactérias.

Técnicas ópticas, freqüentemente detectam mudanças na cor ou fluorescência de organismos em uma amostra de água. Mas esta técnica só pode ser usada em amostras de água límpida, e por isso não é muito útil em amostras de água de rio turva ou turva, por exemplo. Essas amostras primeiro precisariam ser filtradas antes que pudessem ser analisadas, adicionando uma etapa adicional, e, portanto, o tempo, para o processo.

Medidas elétricas detectam bactérias quando registram uma diminuição do sinal elétrico devido às propriedades de isolamento da parede celular bacteriana. Esta técnica é útil porque também pode ser miniaturizada, como nosso biossensor de smartphone, e pode ser instalado para monitorar continuamente uma fonte de água.

Mas tem uma grande desvantagem:muitas vezes resulta em falsos sinais de partículas do mesmo tamanho que as bactérias.

Um rápido, abordagem direcionada

O uso de partículas magnéticas de DNA nos permite atingir bactérias específicas, neste caso, E. coli, e ignorar outros tipos comuns de bactérias, que de outra forma interferiria com o sinal de E. coli. Por exemplo, Bacilo, que ocorre em rios de todo o mundo.

Ao alvejar um tipo específico de bactéria, você pode eliminar etapas adicionais de pré-tratamento, como filtração para remover outras bactérias, como Bacillus.

Também descobrimos que é possível usar mais de uma sequência de DNA para detectar várias bactérias em uma amostra de água. Chamamos isso de detecção de multiplexação e torna o monitoramento ambiental ainda mais econômico e econômico.

Ainda há trabalho a ser feito antes que o sensor seja otimizado e esteja pronto para ser usado pela indústria. Por exemplo, we still need to simplify the initial sample treatment and sensing steps so that they can all be done in the device.

We hope that it will be ready in the next two to three years when this new sensor will be available to monitor drinking water and lead to cleaner water not only in Denmark, but elsewhere in the world, where clean water is often more precious than gold.

Esta história foi republicada por cortesia da ScienceNordic, a fonte confiável de notícias científicas em inglês dos países nórdicos. Leia a história original aqui.