حسگرهای زیستی روش تشخیص آلودگی آب سمی را تغییر می‌دهند

منتشر شده در scitechdaily به تاریخ ۸ فوریه ۲۰۲۳
لینک منبع: Biosensors Change the Way Toxic Water Contamination Is Detected

دانشمند علوم اجتماعی و زیست‌شناس مصنوعی برای مقابله با یک چالش جهانی با یکدیگر همکاری می‌کنند.

دانشمندان دانشگاه نورث وسترن در اجرای آزمایشی دقیق، کم‌هزینه و آسان برای تشخیص سطوح سمی فلوراید در آب همکاری کردند.

دستگاه حسگر زیستی جدید توسعه‌یافته در Northwestern در مناطق روستایی کنیا آزمایش شده است و شواهدی را ارائه می‌دهد که آزمایش آب برای فلوراید را می‌توان به راحتی در خارج از آزمایشگاه استفاده کرد و به‌طور دقیق توسط افراد غیرمتخصص تفسیر کرد.

در سراسر جهان، تخمین زده می‌شود که ده‌ها میلیون نفر در مناطقی زندگی می‌کنند که منابع آب با سطوح سمی فلوراید طبیعی، یک ماده بی‌رنگ، بی‌بو و بی‌مزه، آلوده است. اندازه‌گیری مقیاس مسئله به دلیل هزینه زیاد یا پیچیدگی گزینه‌های آزمایشی موجود دشوار بوده است.

روش آزمایشی جدید اثبات شده، گامی مهم در جهت رسیدگی به نگرانی‌های بهداشت جهانی در مورد دسترسی به آب آشامیدنی سالم، نتیجه همکاری نادر بین محققان در زمینه‌های انسان‌شناسی و زیست‌شناسی مصنوعی است.

این مطالعه توسط انسان‌شناس شمال غربی سرا یانگ و زیست‌شناس مصنوعی جولیوس لوکس رهبری شد. یانگ دانشیار انسان‌شناسی و مطالعات بهداشت جهانی در کالج هنر و علوم واینبرگ و عضو هیئت علمی موسسه تحقیقات سیاست(IPR) است. لوکس استاد و دانشیار مهندسی شیمی و بیولوژیکی در دانشکده مهندسی مک کورمیک است. لوکس همچنین یکی از مدیران مرکز نورث وسترن برای زیست‌شناسی مصنوعی است، جایی که یانگ همچنین یکی از اعضای هیئت علمی است.

یانگ و لوکس می‌گویند که این اولین بار است که داده‌های میدانی را با هم جمع‌آوری می‌کنند، و این نشان می‌دهد که وقتی دانشمندان علوم اجتماعی و زیست‌شناسان مصنوعی فکر خود را برای مقابله با چالش‌های جهانی کنار هم بگذارند، چه چیزی ممکن است.

این پروژه بر اساس و یک تقاطع منحصر به فرد برای تحقیقات قبلی انجام شده توسط Lucks و یانگ، که ازدواج کرده‌اند، می‌یابد.

در سال ۲۰۱۷، یانگ و همکارانش مقیاس تجارب ناامنی آبی را برای ارائه اندازه‌گیری ناامنی جهانی آب که تجربیات انسانی را در نظر می‌گیرد، توسعه دادند. یانگ با نظرسنجی جهانی گالوپ همکاری کرد تا تخمین‌هایی را برای نیمی از کره زمین با استفاده از مقیاس WISE در سال ۲۰۲۲ در Lancet Planetary Health منتشر کند.

با تحریک تحقیقات یانگ، لوکس و آزمایشگاه او شروع به بررسی حسگرهای زیستی طبیعی کردند -مولکول‌هایی که توسط میکروب‌ها برای تشخیص وجود آلاینده‌ها استفاده می‌شوند. در سال ۲۰۲۰، آن‌ها کار بر روی استفاده مجدد از حسگرهای زیستی در یک سیستم بیولوژی مصنوعی بدون سلول منتشر کردند که امکان تشخیص آلودگی‌های مضر آب مانند فلوراید را در میدان فراهم می‌کرد و پلتفرم فناوری راROSALIND نامید.

برای ادامه تحقیقات یانگ در مورد بهبود امنیت جهانی آب، آخرین تکرار فناوری ROSALIND آزمایشگاه Lucks سرعت و قابلیت استفاده دستگاه را بهبود بخشید تا امکان حمل آسان به مکان‌هایی را فراهم کند که سطوح مضر فلوراید یک نگرانی ایمنی است.

تیم تحقیقاتی ۵۷ نمونه آب را از ۳۶ خانوار در روستای کنیا جمع‌آوری کرد تا دقت اندازه‌گیری غلظت فلوراید را در مقایسه با روش استاندارد طلایی نورسنج فلوراید ارزیابی کند. آن‌ها همچنین مطالعات خود را برای بررسی اینکه آیا نتایج آزمایش توسط کاربران غیرمتخصص به راحتی تفسیر می‌شود یا خیر، طراحی کردند، که یک شاخص کلیدی است که نشان می‌دهد این فناوری می‌تواند تأثیر معناداری در رسیدگی به بحران جهانی آب داشته باشد.

نتایج بسیار عالی بود و نشان داد که نقطه استفاده ۸۴ درصد شانس پیش‌بینی درست سطوح فلوراید بالاتر از حد سازمان بهداشت جهانی بیش از ۱.۵ قسمت در میلیون را دارد.

همچنین مشخص شد که آزمایش‌ها بسیار قابل استفاده هستند و تنها ۱ مورد از ۵۷ آزمایش دارای اختلاف تفسیری بین کاربر و تیم علمی است.

یانگ گفت: «این یک روش کاملاً جدید برای اندازه‌گیری کیفیت آب است. این مطالعه نشان می‌دهد که می‌توانیم آزمایشی را به دست مردم برسانیم که مبتنی‌بر برخی زیست‌شناسی بسیار پیچیده است اما بسیار ساده کار می‌کند.

لوکس گفت: «این همچنین به امکان‌سنجی چنین آزمایش‌هایی برای سایر مواد شیمیایی مانند سرب و PFAS اشاره می‌کند.

مراحل بعدی بالقوه برای آزمایش فلوراید نقطه استفاده می‌تواند شامل نقشه‌برداری از جایی که فلوراید زمین‌زا در سطح جهانی قرار دارد باشد.

نزدیک‌تر به خانه در شیکاگو، یانگ و لوکس علاقه‌مند به بررسی قابلیت استفاده از یک تست خانگی برای تشخیص سریع سرب در آب هستند و از این مطالعه به‌عنوان مدلی برای تداخل علوم اجتماعی با زیست‌شناسی مصنوعی برای افزایش تأثیر نوآوری‌های زیست‌شناسی مصنوعی استفاده می‌کنند.

این متن با استفاده از ربات ‌ترجمه مقالات علمی ترجمه شده و به صورت محدود مورد بازبینی انسانی قرار گرفته است.در نتیجه می‌تواند دارای برخی اشکالات ترجمه باشد.

مقالات لینک‌شده در این متن می‌توانند به صورت رایگان با استفاده از مقاله‌خوان ترجمیار به فارسی مطالعه شوند.