Ochutnávač vo vodnej fajke
Mal by byť bezfarebný, chladný, bez zápachu a chuti. Nesmie obsahovať žiadne patogény a nesmie byť zdraviu škodlivé. Pitná voda je preto v pravidelných intervaloch podrobená sérii previerok. Okrem týchto testov sa v súčasnosti v projekte „AquaBioTox“ vyvíja systém na neustále monitorovanie pitnej vody v reálnom čase.
V súčasnosti sú testy požadované Nariadením o pitnej vode obmedzené na náhodné vzorky, ktoré často poskytujú výsledky až po hodinách a sú vždy prispôsobené konkrétnym látkam. Srdcom systému AquaBioTox je však biosenzor, ktorý reaguje na širokú škálu potenciálne nebezpečných látok a reaguje už po niekoľkých minútach. Funguje na princípe ochutnávača: časť pitnej vody z hlavného potrubia je vedená v rozvetvenej zjazdovej časti cez senzor, ktorý obsahuje dva rôzne bakteriálne kmene a bunky cicavcov. Kým mikroskopické baktérie zaisťujú vďaka svojmu veľkému povrchu rýchlu výmenu látok a na toxické látky reagujú v priebehu niekoľkých minút, cicavčie bunky zabezpečujú výsledok vzťahom k ľudskému organizmu a zároveň rozširujú reakčné spektrum. "Testovali sme rôzne triedy látok, ktoré by sa mohli vyskytovať vo vode, ale nemali by sa vyskytovať, a zatiaľ náš senzor reagoval na každú z týchto látok," uvádza Dr. Iris Trick z Fraunhofer Institute for Interfacial Engineering and Bioprocess Engineering IGB v Stuttgarte, ktorá biosenzor vyvinula spolu so svojím kolegom Dr. Vyvinula ho Anke Burger-Kentiker.
Mikroorganizmy v senzore boli modifikované tak, aby produkovali červený fluorescenčný proteín. Ak sa dostanú do kontaktu s toxickými látkami, fluorescencia sa zmení. Vysoko citlivý kamerový systém s vyhodnocovacou jednotkou vyvinutý v Karlsruhe Fraunhofer Institute for Optronics, System Technology and Image Evaluation IOSB registruje aj tie najmenšie zmeny fluorescencie a automaticky ich vyhodnocuje. »Monitorovacia jednotka používa metódy strojového učenia, aby sa z historických údajov naučila, ktoré kolísanie fyzikálnych, chemických a biologických parametrov je normálne. Ak sa v signáloch objaví viditeľný vzor, spustí to poplach,“ vysvetľuje Dr. Thomas Bernard, vedúci skupiny z IOSB. Biosenzor reaguje na najmenšie množstvá nebezpečných látok. „Náš senzor dokáže rozpoznať veľmi nízke koncentrácie,“ hovorí Trick. Klasické jedy ako kyanid či ricín, ale aj pesticídy či toxické metabolity baktérií môžu byť smrteľné v koncentráciách nanogramov na liter.
Aby bolo možné biosenzor trvale prevádzkovať, musia byť zabezpečené optimálne životné podmienky pre mikroorganizmy. Vedci z IOSB vyvinuli systém, ktorý automaticky monitoruje a reguluje dôležité parametre, ako je teplota a prísun živín. Ďalšou súčasťou systému Aqua-BioTox je toximeter dafnií od partnera projektu Kiel bbe Moldaenke - vodné blchy reagujú obzvlášť citlivo na neurotoxíny. Monitorovací systém sa v súčasnosti testuje na nepoužívanom úseku potrubia v priestoroch Berliner Wasserbetriebe – ďalšieho partnera projektu. Cieľom je, aby bol systém taký malý a nákladovo efektívny, aby bolo možné inštalovať prepojenú sieť senzorových jednotiek na citlivých miestach v celej sieti pitnej vody.
Zdroj: Stuttgart [ IGB ]
