Дегустатор у водопровідній трубі
Він повинен бути безбарвним, прохолодним, без запаху і смаку. Він не повинен містити хвороботворних мікроорганізмів і не завдавати шкоди здоров’ю. Тому питна вода піддається серії перевірок через регулярні проміжки часу. Окрім цих тестів, зараз проект «AquaBioTox» розробляє систему постійного моніторингу питної води в режимі реального часу.
Наразі випробування, які вимагаються згідно з Постановою про питну воду, обмежуються випадковими зразками, які часто дають результати лише через години і завжди пристосовані до конкретних речовин. Серцем системи AquaBioTox, з іншого боку, є біосенсор, який реагує на широкий спектр потенційно небезпечних речовин і реагує лише через кілька хвилин. Він працює за принципом дегустатора: частина питної води подається з основної лінії в розгалужену секцію падіння через датчик, який містить два різних штами бактерій і клітини ссавців. У той час як мікроскопічні бактерії забезпечують швидкий обмін речовин зі своєю великою поверхнею і реагують на токсичні речовини за лічені хвилини, клітини ссавців забезпечують результат завдяки зв’язку з людським організмом і водночас розширюють спектр реакцій. «Ми перевірили різні класи речовин, які можна було знайти у воді, але не повинні, і поки наш датчик реагував на кожну з цих речовин», – повідомляє доктор. Айріс Трік з Інституту міжфазної інженерії та біотехнології Фраунгофера IGB у Штутгарті, яка разом зі своїм колегою д-ром. Розроблено Анке Бургер-Кентишер.
Мікроорганізми в сенсорі були модифіковані, щоб виробляти червоний флуоресцентний білок. Якщо вони стикаються з токсичними речовинами, флуоресценція змінюється. Високочутлива система камер із блоком оцінки, розроблена в Інституті оптроніки, системних технологій та оцінки зображень Фраунгофера IOSB в Карлсруе, реєструє навіть найменші зміни флуоресценції та автоматично оцінює їх. «Блок моніторингу використовує процеси машинного навчання, щоб дізнатися з історичних даних, які коливання фізичних, хімічних та біологічних параметрів є нормальними. Якщо в сигналах є помітна картина, це звучить тривожно», — пояснює доктор. Томас Бернард, керівник групи з IOSB. Біосенсор реагує на найменші кількості небезпечних речовин. «Наш датчик може виявляти дуже низькі концентрації», — каже Трік. Класичні отрути, такі як ціанід або рицин, а також пестициди або токсичні продукти метаболізму бактерій можуть бути смертельними в концентраціях нанограмів на літр.
Для того, щоб біосенсор міг працювати постійно, необхідно забезпечити оптимальні умови життя для мікроорганізмів. Дослідники IOSB розробили для цього систему, яка автоматично контролює та регулює важливі параметри, такі як температура та споживання поживних речовин. Іншим компонентом системи Aqua-BioTox є токсиметр для дафній від партнера проекту з Кіля bbe Moldaenke – водяні блохи особливо чутливі до нервових токсинів. На даний момент система моніторингу проходить випробування на забутій ділянці труби на території Berliner Wasserbetriebe – іншого партнера проекту. Мета полягає в тому, щоб зробити систему настільки маленькою та недорогою, щоб комунікаційна мережа датчиків могла бути встановлена у чутливих точках мережі питної води.
Джерело: Штутгарт [IGB]
