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Desarrollan un dispositivo para teléfonos que detecta algas nocivas en 15 minutos

Universidad Nacional de Singapur

Un equipo de ingenieros de la Universidad Nacional de Singapur (NUS) ha desarrollado un sistema altamente sensible que se coloca en cualquier teléfono inteligente para detectar rápidamente la presencia de algas productoras de toxinas en el agua, esto en tan solo 15 minutos.

Esta invención puede realizar las pruebas en el sitio, y los resultados se pueden informar en tiempo real utilizando las capacidades de comunicaciones inalámbricas de los teléfonos inteligentes.

Este avance tecnológico podría desempeñar un papel importante en la prevención de la propagación de microorganismos nocivos en los ambientes acuáticos, lo que representa una amenaza de salud pública mundial y es también un causal de problemas ambientales.

El equipo de la NUS, dirigido por el profesor asistente Bae Sung Woo de Ingeniería Civil y Ambiental, publicó los resultados en línea en la revista científica Harmful Algae en julio.

Desafíos actuales del monitoreo de la calidad del agua

Los métodos convencionales de detección y análisis de algas tardan mucho tiempo y requieren equipos costosos y especializados, así como también operadores calificados para realizar muestreos y pruebas de agua.

Un método convencional, es evaluar la presencia de clorofila utilizando instrumentos complejos que cuestan más de US$ 2,200.

Otro método común son los análisis citométricos y de imágenes para detectar células algales; este método involucra equipos que cuestan más de US$ 73,000.

«Actualmente, puede tomar un día o más recolectar muestras de agua de un sitio, llevarlas de vuelta al laboratorio para analizarlas y analizar los resultados. Este tiempo de espera prolongado, no es práctico para el monitoreo de la proliferación de algas, ya que el manejo de las fuentes de contaminación y las aguas afectadas podría ralentizarse«, explicó el profesor Bae.

Nueva tecnología «lab-on-a-chip«: reduce costos y espacio, además de que es altamente sensible.

La nueva invención, consta de tres secciones: un chip microfluídico, un teléfono inteligente y una plataforma impresa en 3D personalizable que alberga componentes ópticos y eléctricos, como una fuente de alimentación portátil y una luz LED.

Este dispositivo genera resultados en el sitio de prueba y pueden informarse en tiempo real. Imagen: NUS

Cómo funciona

El chip se recubre primero con óxido de titanio ftalocianina, un tipo de material fotoconductor a base de polímero. La capa fotoconductora juega el papel importante de guiar las gotas de agua para moverse a lo largo del chip durante el proceso de análisis.

El chip recubierto se coloca en la parte superior de la pantalla de un teléfono inteligente, que proyecta un patrón de regiones claras y oscuras en el chip. Cuando las gotas de la muestra de agua se depositan en la superficie del chip, una diferencia de caída de voltaje, creada por las áreas claras y oscuras iluminadas en la capa fotoconductora, modifica la tensión superficial de las gotas de agua. Esto hace que las gotas de agua se muevan hacia las áreas oscuras iluminadas. Al mismo tiempo, este movimiento induce a las gotas de agua a mezclarse con un químico que tiñe las células de algas presentes en la muestra de agua. La mezcla se guía por los patrones de luz hacia la cámara del teléfono inteligente.

Luego, una fuente de luz LED y un filtro verde incrustado en la plataforma impresa en 3D, cerca de la cámara del teléfono inteligente, crean las condiciones adecuadas para que la cámara capture imágenes fluorescentes de las células de algas teñidas. Las imágenes se pueden enviar a una aplicación en el teléfono inteligente para contar la cantidad de células de algas presentes en la muestra. Las imágenes también se pueden enviar de forma inalámbrica a otra ubicación a través del teléfono inteligente para cuantificar la cantidad de células de algas. Todo el proceso de análisis se puede completar en 15 minutos.

Este dispositivo portátil y fácil de usar cuesta menos de US $ 220, excluyendo el teléfono inteligente, y pesa menos de 600 gramos. El kit de prueba también es muy sensible, por lo tanto, solo se necesita una pequeña cantidad de muestra de agua para generar resultados 90% confiables.

Fuente: NUS

Artículo: Lee, S., Thio, S. K., Park, S. Y., & Bae, S. (2019). An automated 3D-printed smartphone platform integrated with optoelectrowetting (OEW) microfluidic chip for on-site monitoring of viable algae in waterHarmful algae88, 101638.

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