Dinamarca, como muchos otros países europeos, tiene suerte. Cuando nos servimos un refrescante vaso de agua del grifo, generalmente no tenemos que preocuparnos por las bacterias.

Gracias a los sistemas de agua y saneamiento bien controlados, tenemos tasas muy bajas de contaminación bacteriana en nuestro suministro de agua potable. Y, sin embargo, todavía podemos encontrar E. coli de vez en cuando, especialmente en tanques de agua abiertos donde puede representar un riesgo para la salud pública.

Los métodos existentes para detectar E. coli son lentos y, a menudo, costosos. así que nos propusimos desarrollar un enfoque más económico utilizando un pequeño biosensor operado desde su teléfono inteligente.

Encontrar heces en el agua potable

Científicamente hablando, E. coli es una flora normal en el tracto intestinal de los mamíferos. Entonces, cuando lo encontramos en un cuerpo de agua, como un lago o un arroyo, o el agua que sale de tu grifo, indica contaminación fecal. Si eso es correcto caca de agua potable contaminada debido a fugas del sistema de saneamiento.

También puede indicar la presencia de otros patógenos como otras bacterias, virus y parásitos, que definitivamente es mejor evitar. La ingestión de estos patógenos puede provocar diarrea y cólera, mientras que los parásitos pueden provocar vómitos y síndrome del intestino irritable.

Como era de esperar, por lo tanto, El monitoreo rápido y sensible para detectar estos patógenos de manera temprana es esencial para proteger la salud pública.

Un nano detective en tu teléfono

La Organización Mundial de la Salud (OMS) considera que el agua potable es segura y limpia cuando no contiene absolutamente ninguna bacteria, ni una sola bacteria en 100 mililitros de agua.

Es como intentar encontrar un solo pez en todo el océano. ¡Una tarea complicada!

Podemos hacerlo cultivando las bacterias extraídas de una muestra de agua en un medio específico durante 24 a 48 horas, y luego estudiarlo bajo un microscopio para ver si contiene E. coli.

Este método funciona, pero puede tardar hasta tres días en completarse y debe ser realizado por un especialista capacitado, lo que no es excelente en una situación de emergencia. También cuestan mucho dinero, hasta 55 dólares estadounidenses por un servicio comercial.

Nuestro nuevo sensor, por otro lado, detecta la E. coli directamente en una muestra de agua. Y a diferencia del método tradicional, puede detectar una sola célula de E. coli en menos de una hora.

Cómo funciona

Utiliza algo llamado tecnología de partículas magnéticas de ADN, que esencialmente busca y aísla bacterias específicas utilizando muchos imanes de tamaño nanométrico, que se puede medir con un dispositivo especial controlado por una aplicación en su teléfono.

Para analizar la contaminación, primero toma una muestra de agua y agrega las diminutas partículas magnéticas, que están diseñados para buscar y unirse a bacterias específicas, en este caso E. coli.

Luego inserta una tira de sensor en la muestra de agua. Este es otro imán que atrae las partículas magnéticas de ADN, unido a la E. coli. Luego, la tira se inserta en un dispositivo que realiza una medición electroquímica y, por lo tanto, detecta cualquier E. coli en la muestra.

El nuevo sensor supera a otras técnicas de detección avanzadas

Por supuesto, nuestro sensor no es la única herramienta avanzada que puede detectar E. coli. Actualmente se encuentran disponibles varias otras tecnologías. La mayoría de ellos utilizan medidas ópticas y eléctricas para detectar bacterias.

Técnicas ópticas, a menudo detectan cambios de color o fluorescencia de organismos en una muestra de agua. Pero esta técnica solo se puede utilizar en muestras de agua clara, por lo que no es de mucha utilidad en muestras de agua de río turbia o turbia, por ejemplo. Estas muestras tendrían que filtrarse primero antes de poder analizarlas, agregando un paso adicional, y por tanto tiempo, al proceso.

Las mediciones eléctricas detectan bacterias cuando registran una disminución de la señal eléctrica debido a las propiedades aislantes de la pared celular bacteriana. Esta técnica es útil porque también se puede miniaturizar, como nuestro biosensor de teléfono inteligente, y se puede instalar para monitorear continuamente una fuente de agua.

Pero tiene un gran inconveniente:a menudo da como resultado señales falsas de partículas del mismo tamaño que las bacterias.

Un ayuno enfoque dirigido

El uso de partículas magnéticas de ADN nos permite apuntar a bacterias específicas, en este caso E. coli, e ignorar otros tipos comunes de bacterias, que de otro modo interferiría con la señal de E. coli. Por ejemplo, Bacilo, que ocurre en los ríos de todo el mundo.

Al apuntar a un tipo particular de bacteria, puede eliminar pasos adicionales de pretratamiento, como la filtración para eliminar otras bacterias, como Bacillus.

También hemos descubierto que es posible utilizar más de una secuencia de ADN para detectar múltiples bacterias en una muestra de agua. A esto lo llamamos detección de multiplexación y hace que el monitoreo ambiental sea aún más económico y económico.

Todavía queda trabajo por hacer antes de que el sensor esté optimizado y listo para ser utilizado por la industria. Por ejemplo, we still need to simplify the initial sample treatment and sensing steps so that they can all be done in the device.

We hope that it will be ready in the next two to three years when this new sensor will be available to monitor drinking water and lead to cleaner water not only in Denmark, but elsewhere in the world, where clean water is often more precious than gold.

Esta historia se vuelve a publicar por cortesía de ScienceNordic, la fuente confiable de noticias científicas en inglés de los países nórdicos. Lea la historia original aquí.