Немецкие исследователи создали портативный тест для обнаружения фекального загрязнения воды за одну минуту с помощью смартфона
Для многих сообществ безопасность воды до сих пор остаётся игрой в угадайку. Прозрачный ручей или вода из-под крана не гарантируют отсутствия вредных загрязнений. Традиционное тестирование часто занимает несколько часов или даже целый день, что замедляет реагирование в чрезвычайных ситуациях. Такая задержка может повысить риски воздействия загрязнителей на организм и усложнить принятие решений для сотрудников общественного здравоохранения.
Доступ к надёжному анализу воды остаётся неравномерным во всём мире. Многие регионы не имеют лабораторной инфраструктуры или обученного персонала. Даже в развитых странах задержки с тестированием могут осложнять ситуацию во время наводнений, штормов или аварий на инфраструктуре. Быстрые ответы чаще всего имеют решающее значение именно в таких условиях.
Исследователи из Германии разработали портативный инструмент, который может обнаружить загрязнение менее чем за минуту, используя только одну каплю воды и смартфон. Новый экспресс-тест, созданный в Федеральном институте исследований и испытаний материалов (BAM), нацелен на устранение этого пробела. Он обнаруживает уробилин — соединение, связанное с отходами жизнедеятельности человека и животных. Организм вырабатывает уробилин при распаде гемоглобина и выводит его при экскреции. Его присутствие в воде сигнализирует о возможном загрязнении и помогает выявить небезопасные источники.
Система использует реагирующую тест-полоску, которая испускает свет при взаимодействии с молекулой уробилина. Этот оптический ответ позволяет пользователям идентифицировать загрязнение в течение нескольких секунд. Процесс избегает долгого времени ожидания, характерного для традиционного микробиологического анализа, и уменьшает зависимость от централизованных лабораторий.
Устройство напрямую интегрируется со смартфоном, устраняя необходимость в специализированных инструментах. Небольшой светодиодный модуль, помещённый в напечатанный на 3D-принтере адаптер, подключается к устройству. Телефон питает источник света, в то время как камера в реальном времени фиксирует свечение полоски. Тест следует простому принципу «капнул и обнаружил»: пользователь помещает одну каплю воды на полоску и наблюдает за результатом через телефон. Система не требует дополнительных химикатов или этапов подготовки, что делает её более простой в применении в отдалённых или ресурсно-ограниченных условиях.
В контролируемых сравнениях метод показал высокую чувствительность и надёжность. Он обнаруживает очень низкие концентрации уробилина, что делает его эффективным для раннего выявления сигналов загрязнения. Конструкция также ограничивает вероятность ошибки пользователя, которая может влиять на результаты традиционных методов тестирования. Как объясняет Сваям Пракаш, который разработал экспресс-тест вместе с Кнутом Рураком, система успешно прошла практические испытания: быстрый тест был валидирован с использованием реальных проб воды из рек, а также на входе и выходе берлинской очистной станции сточных вод. Даже в сложных условиях окружающей среды с естественными мешающими веществами уробилин надёжно обнаруживался.
Портативность системы делает её пригодной для полевых работ, экстренного реагирования и развёртывания в сельской местности. Она может поддерживать мониторинг воды в развивающихся регионах и зонах кризиса, где доступ в лаборатории ограничен. Аварийно-спасательные команды и местные агентства смогут использовать её для более быстрой оценки ситуации на местах. Технология также позволяет проводить цифровую оценку: результаты можно хранить, анализировать или мгновенно отправлять. Эта функция может поддерживать более крупные сети мониторинга и улучшать координацию реагирования. Компактный дизайн и простота использования позволяют применять систему в мобильных программах мониторинга и для быстрой оценки обстановки.
Исследователи видят более широкий потенциал для этой платформы. Её способность сочетать скорость, чувствительность и простоту может поддержать будущие инновации в области экологической диагностики. Та же концепция может быть расширена для обнаружения других биомаркеров, открывая новые возможности для мониторинга общественного здоровья.