شريط ورقي يكتشف السموم في مياه الشرب

شريط من الورق، مضمن فيه أنابيب الكربون النانوية، قادر على اكتشاف السموم المنبعثة من الطحالب في مياه الشرب بسرعة وبتكلفة زهيدة

قاد مهندسون من جامعة ميشيغان عملية تطوير جهاز استشعار حيوي متطور. شرائط الورق قادرة على اكتشاف المركب الكيميائي السام (Microcystin-LR) الذي تنتجه البكتيريا الزرقاء، أو الطحالب الخضراء المزرقة، بمعدل أسرع بحوالي ثلاثين مرة من الطرق الأكثر تقدمًا المتوفرة في السوق اليوم. هذه البكتيريا شائعة في المياه الغنية بالمواد المغذية.

ويقدر العلماء أن مادة ميكروسيستين-LR (دخول ويكيبيديا)، حتى بكميات صغيرة، قد تسبب ضررا للكبد وحتى السرطان في هذا العضو. وتعتبر هذه المادة وأمثالها من الأسباب الرئيسية للتلوث البيولوجي في خزانات المياه. ويعتقد أنه مسؤول عن حالات التسمم الجماعي التي حدثت في فجر التاريخ البشري، كما يقول نيكولاس كوتوف، الأستاذ في أقسام الهندسة الكيميائية والهندسة الطبية الحيوية وعلوم المواد الذي قاد الدراسة.

ويوضح الباحث أن منشآت إزالة الشوائب في المياه -حتى في الدول المتقدمة- لا يمكنها دائما إزالة هذه المادة بشكل كامل، أو حتى اكتشافها. يوفر المستشعر الحيوي الذي طوره هو وزملاؤه اختبارًا سريعًا ورخيصًا ومحمولًا وحساسًا قادرًا على السماح للمنشآت التي تتعامل مع تلوث المياه والمواطنين أنفسهم بتقييم سلامة ونوعية مياه الشرب على أساس منتظم.

"إن سلامة مياه الشرب هي قضية هامة في العديد من البلدان النامية وفي العديد من مناطق الولايات المتحدة الأمريكية"، يوضح الباحث. "لقد طورنا طريقة بسيطة ورخيصة للكشف عن السموم المتعددة." يمكن تكييف الطريقة بسهولة للكشف عن مجموعة متنوعة من المواد الضارة والخطرة أو السموم الموجودة في الماء والغذاء. ونشرت نتائج البحث في المجلة العلمية Nano Letters.

تعمل المستشعرات عن طريق قياس التوصيل الكهربائي للأنابيب النانوية الموجودة في الورقة. وقبل أن يتم دمج الأنابيب النانوية في الورقة، يتم خلطها مع الأجسام المضادة للمادة السامة. عندما تتلامس شرائح الورق مع الماء الملوث بالسموم، يتم دفع الأجسام المضادة بين الأنابيب النانوية للارتباط بالسموم. يؤدي هذا التوسع في الأنابيب النانوية إلى تغيير التوصيل الكهربائي، وهو تغيير يمكن قياسه وتحديد كميته. جهاز مراقبة خارجي يقيس التوصيل الكهربائي. ويشير الباحث إلى أن الجهاز بأكمله بحجم مجموعة أدوات اختبار الحمل المنزلي، ويتم الحصول على النتائج في حوالي عشر دقائق.

لتكييف جهاز الاستشعار البيولوجي للكشف عن السموم الأخرى، كل ما يحتاجه العلماء هو ببساطة تغيير الأجسام المضادة المرتبطة بالأنابيب النانوية.

الخبر من الجامعة