Investigadores de la Universidad de Tecnología y Diseño de Singapur (SUTD) han demostrado una tecnología que detecta rápidamente los contaminantes en el agua midiendo su impacto en los microorganismos que nadan.

Su prueba de concepto, publicado en Informes científicos , no requiere ningún producto químico, reactivos o equipo de laboratorio. En lugar de, aprovecha la cámara normal de un teléfono inteligente, así como los microorganismos llamados Paramecia que son ubicuos en los cuerpos de agua, lo que los hace especialmente adecuados para evaluar la potabilidad del agua en regiones subdesarrolladas.

Típicamente, Los niveles de contaminantes ambientales se miden evaluando su impacto en una población determinada. Aunque estos impactos pueden ser visibles después de varios días para los microorganismos, Se necesitan varios años para que la verdadera escala se revele en animales más grandes.

Para acelerar estas mediciones, Los investigadores dirigidos por el profesor asistente Javier Fernández en el Fermart Lab utilizaron un método simple de visión por computadora para rastrear y medir el impacto de los contaminantes en el comportamiento de los microorganismos. Específicamente, utilizaron los cambios en la velocidad de natación de Paramecium aurelia:un organismo unicelular puede moverse a velocidades sorprendentes de más de diez veces la longitud de su cuerpo por segundo.

"Nosotros elegimos Paramecia porque son ubicuos en los cuerpos de agua y lo suficientemente grandes como para ser vistos con una cámara normal, "explicó Fernández." También son nadadores rápidos, tan pequeñas diferencias en su velocidad de nado se traducirán en grandes cambios, haciéndolos fáciles de medir ".

Rastreando las velocidades de natación y los movimientos del agua. Paramecia a través de un simple microscopio instalado en teléfonos con cámara, descubrieron que podían inferir con precisión la presencia de contaminantes en muestras de agua en cuestión de minutos.

Para rastrear el Paramecia , el equipo grabó videos, luego ejecutó un algoritmo de identificación y seguimiento de objetos que detectaría a las criaturas automáticamente y calcularía sus velocidades de natación y movimiento. "Las velocidades de natación son ligeramente diferentes entre diferentes personas. Pero con todos estos datos, somos capaces de reducir el impacto de esa variabilidad y obtener características generales de su natación, "dijo Fernández.

A través de sus esfuerzos, los investigadores demostraron que las velocidades de nado de Paramecia se ven afectados por contaminantes como los metales pesados ​​cloruro de zinc y sulfato de cobre, así como el antibiótico común eritromicina. Estos cambios ocurrieron dentro del rango de los límites permisibles de los contaminantes; por ejemplo, en concentraciones de metales pesados, la mitad de los que se consideran peligrosos para el agua potable, la velocidad media de natación de Paramecia se redujo casi a la mitad.

Igualmente, hubo reducciones inmediatas y significativas en la velocidad de nado de Paramecia en concentraciones consideradas peligrosas, lo que permite a los investigadores evaluar rápidamente el impacto de un contaminante específico en un entorno específico.

"Tomando una muestra de agua y midiendo la velocidad de Paramecia Por lo tanto, se puede utilizar como un método sencillo para evaluar la potabilidad del agua sin la necesidad de equipos o productos químicos especializados. "dijo Fernández." Por lo general, necesitaría una prueba diferente para cada contaminante, pero Paramecia la natación es una medida global ".

El equipo diseñó el sistema bajo el paraguas de lo que se conoce como "ingeniería frugal, "donde los métodos avanzados, como el seguimiento y el análisis de objetos, realizan tareas con un mínimo de adornos, permitiendo una aplicabilidad generalizada con pocos recursos.

Según los autores, la correlación demostrada entre la velocidad de nado de los microorganismos y la presencia de contaminantes, y su evaluación en solo unos minutos, se puede utilizar como un sencillo, una forma sin recursos de evaluar la calidad del agua a nivel mundial o como un sustituto de los métodos estandarizados para medir la toxicidad en entornos de laboratorio.

"En el futuro, alguien podría probar un tipo diferente de microorganismo. Varios contaminantes afectarían a los organismos de manera diferente, por lo que reunir datos de varios microorganismos nos permitiría comprender mejor la fuente de los contaminantes, "concluyó Fernández." Lo que hemos demostrado demuestra que podemos obtener información sobre la calidad del agua de una manera barata y sencilla, sin instrumentos técnicos y en muy poco tiempo ".