Sistem pengesanan pendarfluor tanpa kanta baharu yang dibangunkan oleh penyelidik berjanji untuk merevolusikan pemantauan keselamatan air dengan menyediakan cara yang berpatutan dan sangat berkesan untuk mengesan mikroorganisma maut dalam air minuman, yang berpotensi melindungi berjuta-juta nyawa di seluruh dunia.
Universiti Network
Sistem pengesanan pendarfluor tanpa kanta perintis telah dibangunkan oleh penyelidik untuk menyediakan pengenalpastian yang sangat sensitif terhadap mikroorganisma maut dalam air minuman. Kejayaan ini menjanjikan penyelesaian kos rendah dan mesra pengguna yang boleh mengubah pemantauan kualiti air di negara membangun dan kawasan yang dilanda bencana. Pendekatan inovatif juga boleh menawarkan penilaian keselamatan air pantas untuk acara berskala besar seperti Sukan Olimpik Paris.
"Di negara membangun, sumber air yang tidak selamat bertanggungjawab untuk lebih daripada 1 juta kematian setiap tahun," kata Ashim Dhakal, ketua pasukan penyelidik dari Institut Penyelidikan Phutung di Nepal, dalam satu Siaran akhbar. "Kami berharap kerja kami akan memudahkan pembangunan paradigma penderiaan yang lebih mudah dan kos efektif tetapi sangat cekap untuk air minuman, menyelamatkan banyak nyawa di seluruh dunia."
Kaedah tradisional pengesanan pencemaran mikrob dalam air memerlukan pengkulturan sampel yang memakan masa, kadangkala mengambil masa lebih 18 jam untuk menghasilkan keputusan. Kelewatan sedemikian adalah tidak praktikal dalam situasi kecemasan atau di kawasan yang tidak mempunyai infrastruktur yang mencukupi, kakitangan mahir dan reagen yang diperlukan, yang membawa kepada pengawasan air yang tidak berkesan.
Dalam kajian terobosan mereka diterbitkan dalam jurnal Optica, penyelidik dari Institut Penyelidikan Phutung, Universiti São Paulo di Brazil dan Universiti York di UK mendedahkan bahawa fluorometer pemantauan air tanpa kanta mereka boleh mengesan protein pendarfluor daripada bakteria berbahaya ke tahap kurang daripada satu bahagian per bilion. Sensitiviti yang mengagumkan ini memenuhi kriteria Pertubuhan Kesihatan Sedunia untuk mengesan pencemaran najis dalam air minuman.
"Fluorometer hari ini biasanya menggunakan kanta mahal yang diperbuat daripada kaca telus UV khusus dan memerlukan kedudukan yang tepat," tambah Dhakal. "Kami menunjukkan bahawa menghapuskan kanta bukan sahaja mengurangkan kos peranti, saiz dan berat tetapi juga memberikan prestasi yang lebih baik memandangkan kami tidak menyasarkan untuk pengimejan di sini."
Merevolusikan Pengesanan Optik
Pasukan Dhakal, didorong oleh pembiayaan daripada Cabaran Yayasan Optica, bertujuan untuk mencipta instrumen mudah alih, mampu milik dan mesra pengguna untuk penilaian kualiti air masa nyata. Dengan meneliti prinsip teras penjanaan isyarat optik, para penyelidik menyedari bahawa kanta sering menghalang prestasi dalam aplikasi praktikal yang tidak memerlukan tangkapan imej.
"Ini adalah penemuan penting kerana kanta menyumbang bahagian besar kos sistem optik dan pukal serta beratnya menyukarkan untuk mencipta peranti mudah alih yang praktikal," tambah Dhakal. "Analisis kami mendedahkan bahawa menggunakan sumber cahaya, pengesan dan saiz sampel yang semuanya sebesar dan sedekat mungkin antara satu sama lain menghasilkan isyarat yang lebih kuat, yang membawa kepada prestasi yang lebih baik untuk pemantauan kualiti air."
Sedia Bidang dan Amat Berkesan
Sistem pendarfluor tanpa kanta baharu menggunakan LED dan pengesan UV yang lebih besar untuk merangsang protein daripada mikrob berbahaya dan mengesan pendarfluor yang terhasil. Ujian mereka mempamerkan bahawa isyarat pendarfluor sistem tanpa kanta adalah hampir dua kali ganda dalam kekuatan berbanding dengan sistem kanta, yang sering dikekang oleh apertur berangka dan had fizikal yang lain.
Kredit: Rijan Maharjan, Ashim Dhakal, Institut Penyelidikan Phutung
Pada masa ini, para penyelidik sedang memperhalusi versi bersaiz poket fluorometer tanpa kanta untuk ujian lapangan bagi memastikan ia menahan keadaan yang teruk dan memenuhi keperluan pengesanan pencemaran bakteria tertentu.
"Sistem kami sudah sangat berguna kerana pengukuran sensitif dan tepat kepekatan protein bakteria yang disediakannya berkaitan secara langsung dengan kecekapan rawatan air, dos pembasmi kuman yang diperlukan untuk pembasmian kuman dan kemungkinan pembiakan bakteria dalam peristiwa pencemaran semula," kata Dhakal.
Memandangkan teknologi yang menjanjikan ini semakin maju ke arah aplikasi yang lebih luas, ia mempunyai potensi untuk meningkatkan keselamatan air dan kesihatan awam secara meluas, terutamanya di kawasan yang terdedah di mana kaedah pengesanan yang boleh dipercayai amat diperlukan. Dengan kesederhanaan, keberkesanan kos dan kepekaan yang tinggi, instrumen pendarfluor tanpa kanta ini mampu membuat perbezaan yang menyelamatkan nyawa pada skala global.