Meer dan 844 miljoen mensen over de hele wereld hebben geen toegang tot schoon water. Een van de uitdagingen is dat bacteriën uit rivieren in grondwaterbronnen kunnen stromen, het vervuilen van wat mogelijk drinkbaar drinkwater was. Het bouwen van nieuwe infrastructuur om schoon water om te leiden is duur, vooral voor regio's die al kampen met extreme armoede. In plaats daarvan, gemeenschappen vertrouwen vaak op waterfiltratiesystemen.

De huidige methoden voor het testen van waterveiligheid kunnen duur en tijdrovend zijn. Onderzoekers moeten eerst monsters nemen bij de waterbron en deze terugbrengen naar het laboratorium. Vervolgens moeten ze de monsters testen om te bepalen welke soorten bacteriën aanwezig zijn.

"Het duurt meestal uren of dagen, en om de gegevens te verwerken en resultaten te krijgen, duurt het nog een paar uur, " zegt Jianfeng Sun, een promovendus bij de afdeling Werktuigbouwkunde aan de Northeastern University. In samenwerking met mede-doctoraatsstudent Ran Ran en bachelorstudent Derek Tran, Sun ontwikkelt een nieuwe methode die sneller is, gemakkelijker te gebruiken, en draagbaar.

De groep presenteerde het onderzoek op de Society of Engineering Conference 2017, gehost in Northeastern deze maand. Onderzoekers en studenten op de conferentie komen uit disciplines over het hele technische en wetenschappelijke spectrum. "Hun werk richt zich op een breed scala aan onderwerpen, waaronder energie voor duurzaamheid, detectie en controle voor veiligheid, en bio-nanotechnologie voor de gezondheidszorg, " zei Hanchen Huang, Donald W. Smith Hoogleraar en voorzitter van de afdeling Werktuigbouwkunde en Industriële Techniek.

traditioneel, zodat wetenschappers kunnen meten welke soorten bacteriën in water aanwezig zijn, ze duwen het watermonster door een kolom grond of zand die inheems is in de rivierbedding waar het monster vandaan kwam. Terwijl het water door de kolom gaat, sommige bacteriën worden er ook doorheen geduwd, maar sommigen blijven achter. Die "plakkerige" bacteriën hechten zich aan het oppervlak van zand of gronddeeltjes.

Dat betekent dat sommige soorten bacteriën in rivieren geen probleem zijn. Ze zullen het grondwater niet vervuilen omdat ze het nooit zullen bereiken, in plaats daarvan vast komen te zitten in het zand of de bodem van de rivierbedding.

Echter, onderzoekers ontdekken dat sommige bacteriën door de bodemkolom zullen knijpen en naar de andere kant zullen komen. Dat niet-plakkerige spul kan problematisch zijn. Omdat het niet aan de grond of het zand hecht, het kan meeliften op de stroming van de rivier tot in de drinkwaterbron van een stad en mensen ziek maken.

Terwijl de traditionele strategie voor het meten van bacteriën werkt, Sun wist dat hij het efficiënter kon maken. In plaats van een grondkolom te gebruiken om watermonsters door te duwen, zijn methode maakt gebruik van een microkanaal.

Stel je voor dat je een klein greppeltje in het midden van een microscoopglaasje schraapt, dit is het microkanaal waar water uit een monster stroomt. De stroom is heel zacht, waardoor kleverige bacteriën zich aan de rand van het kanaal kunnen hechten. Het objectglaasje wordt boven een microscoop geplaatst die individuele bacteriën telt om te zien welke vast komen te zitten en welke erdoor worden gespoeld.

Om dit systeem draagbaar te maken, Sun wist dat hij wilde dat de microscoop verbinding kon maken met een mobiele telefoon. Maar er waren geen goede opties beschikbaar. In plaats van te proberen zijn systeem achteraf uit te rusten met een bestaand apparaat, hij en Ran hebben vanaf het begin een nieuwe microscoop gebouwd.

Eventueel, Sun wil een mobiele applicatie ontwikkelen die de bacteriën die de microscoop ziet tellen en analyseren. Op die manier, onderzoekers zouden het apparaat in het veld kunnen brengen en monsters ter plekke kunnen testen, het verkorten van de tijd die nodig is om gegevens in het lab te verwerken. Dit vertaalt zich in een efficiëntere waterfiltratie, die het potentieel heeft om over de hele wereld levens te redden.