Más de 844 millones de personas en todo el mundo carecen de acceso a agua potable. Uno de los desafíos es que las bacterias de los ríos pueden fluir hacia las fuentes de agua subterránea, contaminando lo que pudo haber sido agua potable. La construcción de nueva infraestructura para desviar el agua potable es costosa, especialmente para las regiones que ya luchan contra la pobreza extrema. En lugar de, las comunidades a menudo dependen de los sistemas de filtración de agua.

Los métodos actuales para probar la seguridad del agua pueden ser costosos y llevar mucho tiempo. Los investigadores primero deben tomar muestras en la fuente de agua y llevarlas al laboratorio. Luego tienen que analizar las muestras para determinar qué tipos de bacterias están presentes.

"Por lo general, lleva horas o días, y procesar los datos y obtener resultados lleva unas horas más, "dice Jianfeng Sun, estudiante de doctorado en el Departamento de Ingeniería Mecánica de Northeastern University. Trabajando con su compañero estudiante de doctorado Ran Ran y el estudiante de pregrado Derek Tran, Sun está desarrollando un nuevo método que es más rápido más fácil de usar, y portátil.

El grupo presentó la investigación en la Conferencia de la Sociedad de Ingeniería de 2017, alojado en Northeastern este mes. Los investigadores y estudiantes de la conferencia provienen de disciplinas de todo el espectro de la ingeniería y la ciencia. "Su trabajo aborda una amplia gama de cuestiones, incluida la energía para la sostenibilidad, detección y control de seguridad, y bio-nanotecnología para el cuidado de la salud, "dijo Hanchen Huang, Donald W. Smith Profesor y presidente del Departamento de Ingeniería Mecánica e Industrial.

Tradicionalmente, para que los científicos midan qué tipos de bacterias están presentes en el agua, empujan la muestra de agua a través de una columna de tierra o arena que es nativa del lecho del río de donde proviene la muestra. A medida que el agua atraviesa la columna, algunas bacterias también se traspasan, pero algunos se quedan atrás. Esa bacteria "pegajosa" se adhiere a la superficie de la arena o las partículas del suelo.

Eso significa que algunos tipos de bacterias en los ríos no son motivo de preocupación. No contaminarán las aguas subterráneas porque nunca las alcanzarán, en lugar de quedar atrapado en la arena o el suelo del lecho del río.

Sin embargo, Los investigadores encuentran que algunas bacterias se filtran a través de la columna del suelo y llegan al otro lado. Ese material no pegajoso puede ser problemático. Como no se adhiere al suelo ni a la arena, puede engancharse en la corriente del río hasta llegar a la fuente de agua potable de una ciudad y enfermar a la gente.

Si bien la estrategia tradicional para medir bacterias funciona, Sun sabía que podía hacerlo más eficiente. En lugar de usar una columna de suelo para empujar las muestras de agua, este método utiliza un microcanal.

Si imagina raspando una pequeña zanja en el medio de un portaobjetos de microscopio de vidrio, este es el microcanal por donde fluye el agua de una muestra. El flujo es muy suave permitiendo que las bacterias pegajosas se adhieran al borde del canal. El portaobjetos se coloca sobre un microscopio que cuenta las bacterias individuales para ver cuáles quedan atrapadas y cuáles pasan.

Para que este sistema sea portátil, Sun sabía que quería que el microscopio pudiera conectarse con un teléfono celular. Pero no había buenas opciones disponibles. En lugar de intentar actualizar su sistema con un dispositivo existente, él y Ran construyeron un nuevo microscopio desde cero.

Finalmente, Sun quiere desarrollar una aplicación móvil que cuente y analice las bacterias que ve el microscopio. De esa manera, los investigadores podrían llevar el dispositivo al campo y probar muestras sobre la marcha, reduciendo el tiempo que lleva procesar los datos en el laboratorio. Esto se traduce en una filtración de agua más eficiente, que tiene el potencial de salvar vidas en todo el mundo.