El descubrimiento del plomo en Flint, El agua potable de Michigan llamó nuevamente la atención sobre los riesgos para la salud que presenta el metal. Ahora, investigadores de la Universidad de Houston han creado un sistema económico utilizando un teléfono inteligente y una lente fabricada con una impresora de inyección de tinta que puede detectar plomo en el agua del grifo a niveles comúnmente aceptados como peligrosos.

El sistema se basa en trabajos anteriores de Wei-Chuan Shih, profesor asociado de ingeniería eléctrica e informática, y miembros de su laboratorio, incluido el descubrimiento de una lente de elastómero económica que puede convertir un teléfono inteligente básico en un microscopio.

El último descubrimiento, descrito en la revista Química analítica , combina nano-colorimetría con microscopía de campo oscuro, integrado en la plataforma del microscopio del teléfono inteligente para detectar niveles de plomo por debajo del umbral de seguridad establecido por la Agencia de Protección Ambiental.

"La nano-colorimetría de teléfonos inteligentes es rápida, bajo costo, y tiene el potencial de permitir a los ciudadanos examinar el contenido de (plomo) en el agua potable a pedido en prácticamente cualquier entorno ambiental, "escribieron los investigadores.

Incluso pequeñas cantidades de plomo pueden causar graves problemas de salud, con niños pequeños especialmente vulnerables al daño neurológico. Los estándares de la EPA requieren que los niveles de plomo en el agua potable estén por debajo de 15 partes por mil millones, y Shih dijo que los kits de prueba para consumidores disponibles actualmente no son lo suficientemente sensibles para detectar con precisión el plomo en ese nivel.

Al usar un teléfono inteligente económico equipado con una lente impresa por inyección de tinta y el modo de imágenes de campo oscuro, los investigadores pudieron producir un sistema que era portátil y fácil de operar, además de ser capaz de detectar concentraciones de plomo de 5 partes por mil millones en el agua del grifo. La sensibilidad alcanzó 1,37 partes por mil millones en agua desionizada.

Shih y sus estudiantes publicaron el año pasado un conjunto de datos de código abierto en Óptica Biomédica Express , explicando cómo convertir un teléfono inteligente equipado con lentes de elastómero en un microscopio capaz de realizar microscopía de fluorescencia. Ese artículo ha sido el artículo más descargado de la revista desde su publicación.

La última aplicación incorpora análisis de color para detectar partículas de plomo a nanoescala. Además de Shih, Los investigadores del proyecto incluyen al primer autor Hoang Nguyen y Yulung Sung, Kelly O'Shaughnessy y Xiaonan Shan, todo con el Departamento de Ingeniería Eléctrica e Informática de la UH. (O'Shaughnessy fue pasante de verano de la Universidad de Cincinnati en el marco del programa Experiencias de investigación para estudiantes universitarios de la Fundación Nacional de Ciencias).

Aplicando el conjunto de datos publicado en 2017, Los investigadores construyeron un microscopio autónomo para teléfonos inteligentes que puede operar tanto en modo de imágenes de fluorescencia como de campo oscuro y lo emparejaron con un teléfono inteligente Lumina 640 de bajo costo con una cámara de 8 megapíxeles. Añadieron agua del grifo con cantidades variables de plomo, que van desde 1,37 partes por billón hasta 175 partes por billón. Luego agregaron iones cromato, que reaccionan con el plomo para formar nanopartículas de cromato de plomo; las nanopartículas se pueden detectar combinando análisis colorimétrico y microscopía.

El análisis midió tanto la intensidad detectada de las nanopartículas, correlacionando eso con la concentración de plomo, y verificó que la reacción fuera estimulada por la presencia de plomo.

La mezcla se transfirió a una placa de polidimetilsiloxano unida a un portaobjetos de vidrio; después de que se secó, Se utilizó agua desionizada para enjuagar el compuesto de cromato y se obtuvieron imágenes del sedimento restante para su análisis.

La capacidad de obtención de imágenes microscópicas resultó esencial, Shih dijo:debido a que la cantidad de sedimento era demasiado pequeña para ser fotografiada con la cámara de un teléfono inteligente sin ayuda, haciendo imposible detectar niveles relativamente bajos de plomo.

Construir sobre la plataforma de microscopios de teléfonos inteligentes para crear un producto de consumo útil fue clave, Dijo Shih. "Queríamos estar seguros de poder hacer algo que fuera útil desde el punto de vista de la detección de plomo según el estándar de la EPA, " él dijo.