Pesquisadores da Universidade de Tecnologia e Design de Cingapura (SUTD) demonstraram uma tecnologia que detecta rapidamente poluentes na água medindo seus impactos sobre os microrganismos nadadores.

Sua prova de conceito, publicado em Relatórios Científicos , não requer nenhum produto químico, reagentes ou equipamento de laboratório. Em vez de, ele aproveita a câmera normal de um smartphone, bem como microorganismos chamados Paramecia que são onipresentes em corpos d'água - tornando-o especialmente adequado para avaliar a potabilidade da água em regiões subdesenvolvidas.

Tipicamente, os níveis de poluentes ambientais são medidos avaliando seu impacto em uma determinada população. Embora esses impactos possam ser visíveis após vários dias para os microrganismos, leva vários anos para que a escala verdadeira seja revelada em animais maiores.

Para acelerar essas medições, pesquisadores liderados pelo professor assistente Javier Fernandez no Laboratório Fermart usaram um método simples de visão computacional para rastrear e medir o impacto dos poluentes no comportamento dos microrganismos. Especificamente, eles usaram as mudanças na velocidade de natação do Paramecium aurelia - um organismo unicelular pode se mover a velocidades surpreendentes de mais de dez vezes o comprimento de seu corpo por segundo.

"Nós escolhemos Paramecia porque são onipresentes em corpos d'água e grandes o suficiente para serem vistos com uma câmera normal, "explicou Fernandez." Eles também são nadadores rápidos, então, pequenas diferenças em sua velocidade de natação se traduzirão em grandes mudanças, tornando-os fáceis de medir. "

Ao rastrear as velocidades de natação e os movimentos da água Paramecia por meio de um microscópio simples instalado em telefones com câmera, eles descobriram que podiam inferir com precisão a presença de poluentes em amostras de água em minutos.

Para rastrear o Paramecia , a equipe gravou vídeos, em seguida, executou um algoritmo de identificação e rastreamento de objetos que detectaria as criaturas automaticamente e calcularia suas velocidades e movimentos de natação. "As velocidades de natação são ligeiramente diferentes entre diferentes indivíduos. Mas com todos esses dados, somos capazes de reduzir o impacto dessa variabilidade e obter características gerais de sua natação, "disse Fernandez.

Por meio de seus esforços, os pesquisadores mostraram que as velocidades de natação de Paramecia são afetados por poluentes como os metais pesados ​​cloreto de zinco e sulfato de cobre, bem como o antibiótico comum eritromicina. Essas mudanças ocorreram dentro da faixa dos limites permitidos para os poluentes; por exemplo, em concentrações de metais pesados, metade daqueles considerados inseguros para água potável, a velocidade média de natação de Paramecia foi quase reduzido à metade.

Da mesma forma, houve reduções imediatas e significativas na velocidade de nado de Paramecia em concentrações consideradas perigosas - permitindo que os pesquisadores avaliem rapidamente o impacto de um poluente específico em um ambiente específico.

“Tomando uma amostra de água e medindo a velocidade de Paramecia pode, portanto, ser usado como um método simples para avaliar a capacidade de beber da água, sem a necessidade de equipamentos especializados ou produtos químicos, "disse Fernandez." Normalmente, você precisaria de um teste diferente para cada poluente, mas Paramecia nadar é uma medida global. "

A equipe projetou o sistema sob a égide do que é conhecido como "engenharia frugal, "onde métodos avançados, como rastreamento e análise de objetos, realizam tarefas com o mínimo de frescuras, permitindo ampla aplicabilidade com poucos recursos.

De acordo com os autores, a correlação demonstrada entre a velocidade de natação dos microrganismos e a presença de poluentes, e sua avaliação em apenas alguns minutos, pode ser usado de forma direta, forma sem recursos para avaliar a qualidade da água globalmente ou como um substituto para métodos padronizados para medir a toxicidade em ambientes de laboratório.

"No futuro, alguém pode experimentar um tipo diferente de microorganismo. Vários poluentes afetariam os organismos de forma diferente, então reunir dados de vários microrganismos nos permitiria entender melhor a origem dos poluentes, "concluiu Fernandez." O que demonstramos prova que podemos obter informações sobre a qualidade da água de uma forma simples e barata, sem quaisquer instrumentos técnicos e em nenhum momento. "