A descoberta de chumbo em Flint, A água potável de Michigan atraiu atenção renovada para os riscos à saúde representados pelo metal. Agora, pesquisadores da Universidade de Houston criaram um sistema barato usando um smartphone e uma lente feita com uma impressora jato de tinta que pode detectar chumbo na água da torneira em níveis comumente aceitos como perigosos.

O sistema se baseia em trabalhos anteriores de Wei-Chuan Shih, professor associado de engenharia elétrica e de computação, e membros de seu laboratório, incluindo a descoberta de uma lente de elastômero barata que pode converter um smartphone básico em um microscópio.

A última descoberta, descrito no jornal Química Analítica , combina nano-colorimetria com microscopia de campo escuro, integrado na plataforma do microscópio do smartphone para detectar níveis de chumbo abaixo do limite de segurança definido pela Agência de Proteção Ambiental.

"A nanocolorimetria do smartphone é rápida, baixo custo, e tem o potencial de permitir que os cidadãos examinem (chumbo) o conteúdo de água potável sob demanda em praticamente qualquer ambiente ambiental, "escreveram os pesquisadores.

Mesmo pequenas quantidades de chumbo podem causar sérios problemas de saúde, com crianças pequenas especialmente vulneráveis ​​a danos neurológicos. Os padrões da EPA exigem que os níveis de chumbo na água potável fiquem abaixo de 15 partes por bilhão, e Shih disse que os kits de teste de consumidor atualmente disponíveis não são sensíveis o suficiente para detectar com precisão o chumbo naquele nível.

Usando um smartphone barato equipado com lentes impressas a jato de tinta e usando o modo de imagem em campo escuro, pesquisadores conseguiram produzir um sistema que era portátil e fácil de operar, bem como capaz de detectar concentrações de chumbo em 5 partes por bilhão na água da torneira. A sensibilidade atingiu 1,37 partes por bilhão em água deionizada.

Shih e seus alunos publicaram no ano passado um conjunto de dados de código aberto em Biomedical Optics Express , explicando como converter um smartphone equipado com lentes de elastômero em um microscópio capaz de microscopia de fluorescência. Esse artigo tem sido o artigo mais baixado da revista desde sua publicação.

A aplicação mais recente incorpora análise de cores para detectar partículas de chumbo em nanoescala. Além de Shih, pesquisadores do projeto incluem o primeiro autor Hoang Nguyen e Yulung Sung, Kelly O'Shaughnessy e Xiaonan Shan, tudo com o Departamento de Engenharia Elétrica e de Computação da UH. (O'Shaughnessy era um estagiário de verão da Universidade de Cincinnati no programa de Experiências de Pesquisa para Graduados da National Science Foundation).

Aplicando o conjunto de dados publicado em 2017, os pesquisadores construíram um microscópio autônomo para smartphone que pode operar nos modos de imagem de fluorescência e campo escuro e emparelhou-o com um smartphone Lumina 640 barato com uma câmera de 8 megapixels. Eles aumentaram a água da torneira com quantidades variáveis ​​de chumbo, variando de 1,37 partes por bilhão a 175 partes por bilhão. Eles então adicionaram íons cromato, que reagem com o chumbo para formar nanopartículas de cromato de chumbo; as nanopartículas podem ser detectadas combinando análise colorimétrica e microscopia.

A análise mediu a intensidade detectada nas nanopartículas, correlacionando isso com a concentração de chumbo, e verificou que a reação foi estimulada pela presença de chumbo.

A mistura foi transferida para uma placa de polidimetilsiloxano fixada a uma lâmina de vidro; depois de secar, água desionizada foi usada para enxaguar o composto de cromato e o sedimento restante foi fotografado para análise.

A capacidade de imagem por microscopia mostrou-se essencial, Shih disse, porque a quantidade de sedimento era muito pequena para ser fotografada com uma câmera de smartphone sem assistência, tornando impossível detectar níveis relativamente baixos de chumbo.

Construir sobre a plataforma de microscópio do smartphone para criar um produto de consumo útil foi fundamental, Shih disse. "Queríamos ter certeza de que poderíamos fazer algo que fosse útil do ponto de vista de detecção de chumbo no padrão EPA, " ele disse.