Sistema de smartphone para probar el plomo en el agua



Detectar plomo en el agua con un smartphone
Los investigadores construyeron un microscopio autónomo de smartphone que puede operar en modo de imagen de campo oscuro y fluorescencia y lo combinaron con un teléfono inteligente Lumina 640 de bajo costo con una cámara de 8 megapíxeles para detectar plomo en el agua

El descubrimiento del plomo en el agua potable de Flint Michigan atrajo una atención renovada a los riesgos para la salud que plantea el metal. Ahora, los investigadores de la Universidad de Houston han creado un sistema económico. Utiliza un teléfono inteligente y una lente fabricada con una impresora de inyección de tinta. Con ellos puede detectar el plomo en el agua del grifo a niveles comúnmente aceptados como peligrosos.

El sistema se basa en el trabajo anterior de Wei-Chuan Shih, profesor asociado de ingeniería eléctrica e informática, y miembros de su laboratorio. Incluido el descubrimiento de una lente de elastómero barata. La misma puede convertir un teléfono inteligente básico en un microscopio.

El último descubrimiento, descrito en la revista Analytical Chemistry, combina la nanocolorimetría con la microscopía de campo oscuro, integrada en la plataforma de microscopios de teléfonos inteligentes para detectar niveles de plomo por debajo del umbral de seguridad establecido por la Agencia de Protección Ambiental.

“La nanocolorimetría en smartphone es rápida y de bajo costo. Tiene el potencial de permitir que los ciudadanos individuales examinen el contenido en agua potable.  Y en prácticamente cualquier entorno ambiental”, escribieron los investigadores.

Incluso pequeñas cantidades de plomo pueden causar serios problemas de salud. Los niños pequeños son especialmente vulnerables al daño neurológico. Los estándares de la EPA requieren que los niveles de plomo en el agua potable estén por debajo de 15 partes por billón. Shih dijo que los kits de prueba para el consumidor actualmente disponibles no son lo suficientemente sensibles como para detectar con precisión el plomo en ese nivel.

Al usar un smartphone de bajo costo equipado con una lente impresa por inyección de tinta y usar el modo de imágenes de campo oscuro, los investigadores pudieron producir un sistema que fuera portátil y fácil de operar. Así detectaron concentraciones de plomo a 5 partes por billón en agua del grifo. La sensibilidad alcanzó 1,37 partes por billón en agua desionizada.

Shih y sus estudiantes el año pasado publicaron un conjunto de datos de código abierto en Biomedical Optics Express. Explicaron cómo convertir un smartphone equipado con la lente de elastómero en un microscopio capaz de microscopía de fluorescencia. Ese paper ha sido el más descargado de la revista desde su publicación.

La última aplicación incorpora análisis de color para detectar partículas de plomo a nanoescala. Además de Shih, los investigadores del proyecto incluyen al primer autor Hoang Nguyen y Yulung Sung, Kelly O’Shaughnessy y Xiaonan Shan. Todos con el Departamento de Ingeniería Eléctrica e Informática de la UH.

los investigadores aplicaron el conjunto de datos publicado en 2017. Crearon un microscopio de smartphone autónomo que puede operar en modo de imagen de campo oscuro y fluorescencia. Lo combinaron con un teléfono Lumina 640 de bajo costo con una cámara de 8 megapíxeles. Sumaron el agua del grifo con cantidades variables de plomo, desde 1,37 partes por billón hasta 175 partes por billón. Luego agregaron iones cromato, que reaccionan con el plomo para formar nanopartículas de cromato de plomo; Las nanopartículas se pueden detectar combinando análisis colorimétrico y microscopía.

El análisis midió tanto la intensidad detectada a partir de las nanopartículas, que se correlacionó con la concentración de plomo. Se verificó que la reacción fue estimulada por la presencia de plomo.

La mezcla se transfirió a una placa de polidimetilsiloxano unida a un portaobjetos de vidrio; después de que se secó, se usó agua desionizada para enjuagar el compuesto de cromato y se tomaron imágenes del sedimento restante para su análisis.

Shih dijo que la capacidad de obtención de imágenes de microscopía era esencial. Es porque la cantidad de sedimento era demasiado pequeña para ser captada con una cámara de teléfono inteligente sin asistencia. Esto hace imposible detectar niveles relativamente bajos de plomo.

Construir sobre la plataforma de microscopio para smartphones para crear un producto de consumo útil fue clave, dijo Shih. “Queríamos estar seguros de que podríamos hacer algo que fuera útil desde el punto de vista de la detección de plomo en el estándar de la EPA”, dijo.


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