(Phys.org) — Een team van onderzoekers van de UCLA Henry Samueli School of Engineering and Applied Science heeft een smartphone-bijlage en -applicatie ontwikkeld om water te testen op de aanwezigheid van kwik, een giftig zwaar metaal. Het nieuwe platform zou de tijd en kosten van het testen aanzienlijk kunnen verminderen, en het zou bijzonder nuttig kunnen zijn in regio's met beperkte technologische middelen.

traditioneel, water is getest op kwikverontreiniging in laboratoria met grote, dure instrumenten, en de procedure vereist een complexe voorbereiding door professioneel opgeleid personeel. De nieuwe technologie maakt gebruik van een goedkoop en lichtgewicht hulpstuk dat is geproduceerd aan de UCLA met behulp van een 3D-printer, en de test kan gemakkelijk door iedereen worden uitgevoerd na slechts een minimale training.

"Ons nieuwe platform voor het testen van kwik is in wezen een laboratorium op een telefoon, " zei Aydogan Ozcan, de bondskanselier hoogleraar elektrotechniek en bio-engineering aan de UCLA, associate director van het UCLA California NanoSystems Institute en de hoofdonderzoeker van het onderzoek. "Het is draagbaar, lichtgewicht en goedkoop te vervaardigen. En, vanwege de wereldwijde toename van mobiele apparaten, het zou testen voor kwik algemeen beschikbaar kunnen maken. Het beschikbaar hebben van dit soort tests in gebieden met beperkte middelen en in het veld was een belangrijke motivatie voor ons werk."

Het onderzoek is online gepubliceerd in het peer-reviewed tijdschrift ACS Nano .

Om de test uit te voeren, een gebruiker verzamelt een watermonster in een wegwerpreageerbuis en houdt het vervolgens tegen een smartphone die is uitgerust met de optische bevestiging. Met behulp van de lichtemitterende diodes van het hulpstuk, die zijn ingesteld op twee specifieke frequenties, het apparaat detecteert subtiele veranderingen in hoe licht wordt overgedragen naar de ingebouwde camera van de telefoon als gevolg van door kwik geïnduceerde clustering van nanodeeltjes in het water.

De test, die gouddeeltjes op nanoschaal en korte fragmenten van synthetisch DNA gebruikt die extreem gevoelig zijn voor de aanwezigheid van kwikionen, kan kwikconcentraties van 3 tot 4 delen per miljard (ppb) detecteren, dat is ongeveer het maximale veilige concentratieniveau voor drinkwater volgens de normen die zijn vastgesteld door de U.S. Environmental Protection Agency (2 ppb), en de Wereldgezondheidsorganisatie (6 ppb).

Het hele proces kan slechts 20 minuten per test duren, inclusief 10 minuten incubatietijd.

Het platform bevat ook een Android-app die de afbeeldingen verwerkt en de testresultaten kwantificeert, organiseert vervolgens de resultaten van geteste sites in een online kaart. Dit kan helpen bij het opsporen van kwikverontreiniging in het milieu.

De onderzoekers schatten dat de kosten per test kunnen oplopen tot vijf cent. de bijlagen, die minder dan 40 gram wegen, kosten ongeveer $ 37 per stuk om te produceren met een 3D-printer, en kunnen tegen lagere kosten worden vervaardigd als ze in grote hoeveelheden worden gemaakt.