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    El dispositivo móvil podría facilitar la predicción y el control de la proliferación de algas nocivas

    Crédito:Universidad de California, los Angeles

    En los últimos 10 años, Floraciones de algas nocivas:aumentos repentinos de la población de algas, típicamente en regiones costeras y sistemas de agua dulce, se han convertido en un problema más serio para la vida marina en los EE. UU. Las floraciones están compuestas de fitoplancton, que producen biotoxinas de forma natural, y esas toxinas pueden afectar no solo a los peces y la vida vegetal en el agua, pero también mamíferos, aves y humanos que viven cerca de esas áreas.

    Según la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica, Los eventos se han vuelto más comunes y están ocurriendo en más regiones del mundo que nunca.

    La capacidad de pronosticar la proliferación de algas nocivas y su ubicación. el tamaño y la gravedad podrían ayudar a los científicos a prevenir sus peligrosos efectos. Pero ha sido difícil predecir cuándo y dónde ocurrirán las floraciones.

    Ahora, Los investigadores de UCLA han desarrollado un dispositivo portátil y económico que puede analizar muestras de agua de inmediato, lo que proporcionaría a los biólogos marinos información en tiempo real sobre la posibilidad de que las floraciones de algas pudieran ocurrir en el área que están probando. Ese, Sucesivamente, permitiría a los funcionarios que gestionan las zonas costeras mejorar, decisiones más rápidas sobre, por ejemplo, el cierre de playas y criaderos de mariscos antes de que la proliferación de algas cause daños graves.

    Los investigadores de UCLA crearon un nuevo citómetro de flujo, que detecta y mide las características físicas y químicas de pequeños objetos dentro de una muestra, basado en imágenes holográficas e inteligencia artificial. Puede analizar rápidamente la composición de varias especies de plancton en cuestión de segundos, mucho más rápido que el método estándar actual, lo que implica recolectar muestras de agua manualmente y ejecutarlas en varios pasos.

    La investigación, que fue publicado en línea por Luz:ciencia y aplicaciones y aparecerá en la edición impresa de la revista, fue dirigido por Aydogan Ozcan, Profesor de Ingeniería Eléctrica e Informática del Canciller de UCLA y director asociado del Instituto de NanoSistemas de California en UCLA.

    La creciente amenaza de las floraciones se debe en parte a la mayor temperatura del agua debido al cambio climático, y en parte por altos niveles de nutrientes (principalmente fósforo, nitrógeno y carbono) de los fertilizantes utilizados para céspedes y tierras de cultivo.

    Los compuestos tóxicos producidos por las flores pueden agotar el oxígeno del agua y pueden impedir que la luz solar llegue a los peces y plantas acuáticas. que les hacen morir o migrar a otros lugares. Además, los peces y la fauna cercana pueden incluso ingerir las toxinas; y en algunos casos raros, si están lo suficientemente cerca de las flores, los humanos pueden inhalarlos, lo que puede afectar el sistema nervioso, cerebro e hígado, y eventualmente conducir a la muerte.

    Los científicos generalmente han tratado de comprender las floraciones de algas a través del muestreo manual y la microscopía de luz tradicional. que utilizan para crear mapas de alta resolución que muestran una composición de fitoplancton en esa área durante largos períodos de tiempo. Para construir esos mapas, los técnicos deben recolectar muestras de agua a mano utilizando redes de plancton y luego llevarlas a un laboratorio para su análisis. El proceso es desafiante en parte porque la concentración y composición de las algas en un cuerpo de agua dado pueden cambiar rápidamente, incluso en el tiempo que lleva analizar las muestras.

    El dispositivo creado por Ozcan y sus colegas acelera todo el proceso y, porque no usa lentes u otros componentes ópticos, realiza las pruebas a un costo mucho menor. Toma imágenes de muestras de algas y es capaz de escanear una amplia gama de otras sustancias, también, utilizando holografía e inteligencia artificial.

    Los citómetros de flujo de imágenes disponibles comercialmente utilizados en microbiología ambiental pueden costar desde $ 40, 000 a $ 100, 000, lo que ha limitado su uso generalizado. El citómetro UCLA es compacto y liviano, y se puede ensamblar a partir de piezas que cuestan menos de $ 2, 500.

    Un desafío que los investigadores tuvieron que superar fue asegurarse de que el dispositivo tuviera suficiente luz para crear una iluminación bien iluminada. Imágenes de alta velocidad sin desenfoque de movimiento.

    "Es similar a tomar una foto de un auto de carreras de Fórmula 1, "Dijo Ozcan." El camarógrafo necesita una exposición muy corta para evitar el desenfoque de movimiento. En nuestro caso, eso significa usar un muy brillante, fuente de luz pulsada con una longitud de pulso de aproximadamente una milésima de la duración de un abrir y cerrar de ojos ".

    Para probar el dispositivo, los científicos midieron muestras del océano a lo largo de la costa de Los Ángeles y obtuvieron imágenes de su composición de fitoplancton. También midieron la concentración de un alga potencialmente tóxica llamada Pseudo-nitzschia a lo largo de seis playas públicas de la región. Las mediciones de los investigadores de UCLA fueron comparables a las de un estudio reciente del Programa de Monitoreo de Biotoxinas Marinas del Departamento de Salud Pública de California.

    Zoltán Gӧrӧcs, un becario postdoctoral de UCLA y el primer autor del estudio, dijo que los investigadores están en el proceso de discutir su nuevo dispositivo con biólogos marinos para determinar dónde sería más útil.

    "Nuestro dispositivo se puede adaptar para observar organismos más grandes con un rendimiento más alto o mirar a los más pequeños con una mejor calidad de imagen mientras se sacrifica parte del rendimiento, " él dijo.


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