Ученые создали технологию мониторинга воды на основе E. coli
Исследователи из Калифорнийского университета в Ирвайне создали систему для обнаружения загрязнения воды тяжелыми металлами с использованием бактерии Escherichia coli.
Принцип работы
- Бактерии E. coli демонстрируют биохимический ответ в присутствии ионов металлов.
- Исследователи наблюдали эти незначительные изменения с помощью оптических сенсоров на основе химически собранных золотых наночастиц.
- Машинный анализ оптических спектров метаболитов, выделяемых в ответ на воздействие хрома и мышьяка, позволил обнаруживать металлы в концентрациях в миллиард раз ниже, чем те, что приводят к гибели клеток.
- Точность определения типа и количества тяжелого металла превышает 96%.
- Весь процесс занимает около 10 минут.
Значение и применение
По словам соавтора работы, профессора Регины Раган, этот метод является высокочувствительным, быстрым и универсальным. Его можно широко применять для мониторинга токсинов:
- В источниках питьевой и поливной воды.
- В сельскохозяйственных и промышленных стоках.
Система способна обнаруживать металлические токсины (включая мышьяк, кадмий, хром, медь, свинец и ртуть) на уровнях, на порядки ниже установленных нормативов, обеспечивая раннее предупреждение о загрязнении.
Обучение алгоритмов
Исследователи применили обученные алгоритмы к пробам водопроводной и сточной воды, что позволяет использовать систему в водных источниках по всему миру.
- Алгоритмы определяют соответствие питьевой воды рекомендациям Агентства по охране окружающей среды США (EPA) и Всемирной организации здравоохранения (WHO) с точностью >96%.
- Для очищенных сточных вод точность составляет 92%.
Исследование опубликовано в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.