Благодаря новому изобретению оценить безопасность и качество воды теперь можно будет всего за несколько минут. Для портативной платформы нужен будет только один образец (буквально одна капля). Если тест обнаружит в воде загрязнения, он будет светиться зеленым.
Полезное изобретение
Созданные под руководством команды исследователей из Северо-Западного университета тесты могут обнаружить 17 различных загрязнителей, включая металлы, свинец и медь, фармацевтические препараты, косметику и чистящие средства. Платформа, основанная на принципах бесклеточной синтетической биологии, настолько гибкая, что исследователи могут постоянно обновлять ее, чтобы она обнаруживала больше загрязняющих веществ.
По словам руководителя исследований, Джулиуса Лакса, обычный лабораторный анализ воды, во-первых, дорогостоящий, во-вторых, результаты можно получить через несколько дней, а то и недель. Новая технология позволит любому человеку самому протестировать воду и узнать, есть ли в ней загрязняющие вещества, в течение нескольких минут.
Результаты этого исследования были опубликованы 6 июля в журнале Nature Biotechnology.
Молекулярные вкусовые рецепторы
Основная проблема обеспечения качества воды заключается в том, что люди обычно не видят и не ощущают загрязняющие вещества. Платформа Northwestern использует наработки синтетической биологии, позволяющей ощутить даже малейшие загрязнения.
Ученые выяснили, как бактерии естественным образом ощущают вкус воды. Для этого они на молекулярном уровне используют своего рода «вкусовые рецепторы». Бесклеточная синтетическая биология позволяет вынимать эти маленькие молекулярные вкусовые рецепторы и помещать их в пробирку.
Эти перепрограммированные «вкусовые рецепторы» сушат вымораживанием, чтобы обеспечить стабильность при хранении, и помещают в пробирки. Небольшое количество воды запускает химическую реакцию, которая в присутствии загрязняющего вещества вызывает высыхание лиофилизированной гранулы.
Женщины как источник вдохновения
Эта система была названа ROSALIND в честь знаменитого химика Розалинды Франклин, которая обнаружила двойную спираль ДНК вместе с Джеймсом Уотсоном и Фрэнсисом Криком. «Ее работа в конечном итоге позволила нам научиться перепрограммировать ДНК, чтобы она действовала в рамках нашей технологии», - сказал Лакс.
Профессор Лакс черпал вдохновение у другой женщины-ученого - своей жены, антрополога Серы Янг, которая изучает глобальную продовольственную и водную безопасность и роль нехватки воды в домашнем хозяйстве в социальном благополучии. Она исследует, каким образом плохое качество воды влияет на повседневную жизнь людей.
"Розалинда" в раю
Чтобы испытать новый прибор в полевых условиях, в конце прошлого года Лакс с коллегами посетили город Парадайз, штат Калифорния. Годом ранее обширные лесные пожары уничтожили почти 19 000 зданий и вынудили большую часть населения покинуть город.
Лесные пожары уничтожали здания и автомобили, а металлы и токсичные вещества попадали в окружающую среду.
Ученые провели испытания ROSALIND и обнаружили, что их изобретение в состоянии идентифицировать присутствие токсичных металлов в системе водоснабжения. Теперь они с уверенностью могут сказать, что любой человек быстро и недорого сможет узнать, безопасно ли пить воду в его доме.
Трудности тестирования на дому
Вода становится небезопасной не только из-за стихийных бедствий. Тяжелые металлы, такие как медь и свинец, встречаются в окружающей среде и могут просачиваться в трубы. Средства личной гигиены, неиспользованные фармацевтические препараты и сельскохозяйственные гербициды тоже попадают в воду.
Потребление грязной воды наносит вред нашему здоровью, лабораторные исследования дороги, а результаты получаются нескоро. Поэтому никто не сможет проводить их регулярно.
«Чтобы обеспечить доступ к безопасной и чистой питьевой воде, нам нужны технологии, которые позволят легко контролировать качество воды, - считает Лакс. - С помощью простого, удобного в использовании портативного устройства, такого как ROSALIND, вы можете проверить воду в вашем доме или любом другом месте».