렌즈가 필요 없는 획기적인 형광 장비로 수중 안전 감지에 혁명을 일으켰습니다.

연구자들은 식수에서 치명적인 미생물을 매우 민감하게 식별할 수 있는 선구적인 렌즈 없는 형광 검출 시스템을 개발했습니다. 이 획기적인 솔루션은 개발도상국과 재해 피해 지역의 수질 모니터링을 변화시킬 수 있는 저렴하고 사용자 친화적인 솔루션을 약속합니다. 혁신적인 접근 방식은 파리 올림픽과 같은 대규모 행사에 대한 신속한 물 안전 평가도 제공할 수 있습니다.

네팔 푸퉁연구소(Phutung Research Institute) 연구팀장 아심 다칼(Ashim Dhakal)은 “개발도상국에서는 안전하지 않은 수자원으로 인해 매년 1만 명 이상이 사망하고 있다”고 말했다. 뉴스 보도e. "우리의 연구가 더 간단하고 비용 효율적이면서 매우 효율적인 식수 감지 패러다임의 개발을 촉진하여 전 세계 수많은 생명을 구할 수 있기를 바랍니다."

물에서 미생물 오염을 검출하는 전통적인 방법은 시간이 많이 걸리는 샘플 배양이 필요하며 때로는 결과를 생성하는 데 18시간 이상이 소요됩니다. 이러한 지연은 비상 상황이나 적절한 인프라, 숙련된 인력, 필요한 시약이 부족한 지역에서는 비실용적이며 이로 인해 물 감시가 효과적이지 않습니다.

그들의 획기적인 연구에서 출판 Optica 저널에서 브라질 상파울루 대학교와 영국 요크 대학교의 연구원들은 무렌즈 수질 모니터링 형광계가 유해 박테리아의 형광 단백질을 10억 분의 1 미만 수준까지 감지할 수 있다고 밝혔습니다. 이 인상적인 감도는 식수의 배설물 오염 검출에 대한 세계보건기구(WHO)의 기준을 충족합니다.

“오늘날의 형광계는 일반적으로 특수 UV 투명 유리로 만들어진 고가의 렌즈를 사용하며 정확한 위치 지정이 필요합니다.”라고 Dhakal은 덧붙였습니다. "우리는 렌즈를 제거하면 장치 비용, 크기 및 무게가 줄어들 뿐만 아니라 여기서 이미징을 목표로 하는 것이 아니라는 점을 감안할 때 더 나은 성능을 제공한다는 것을 보여줍니다."

광학 감지의 혁명

Optica Foundation Challenge의 자금 지원을 받은 Dhakal 팀은 실시간 수질 평가를 위한 휴대 가능하고 저렴하며 사용자 친화적인 도구를 만드는 것을 목표로 했습니다. 연구원들은 광학 신호 생성의 핵심 원리를 조사함으로써 렌즈가 이미지 캡처가 필요하지 않은 실제 응용 분야에서 성능을 방해하는 경우가 많다는 사실을 깨달았습니다.

Dhakal은 “렌즈는 광학 시스템 비용의 상당 부분을 차지하고 렌즈의 부피와 무게로 인해 실용적인 휴대용 장치를 만드는 것이 어렵기 때문에 이것은 중요한 발견이었습니다.”라고 덧붙였습니다. "우리의 분석에 따르면 가능한 한 크고 서로 가까운 광원, 검출기 및 샘플 크기를 사용하면 더 강한 신호가 생성되어 수질 모니터링 성능이 향상되는 것으로 나타났습니다."

현장에서 바로 사용할 수 있고 매우 효과적임

새로운 무렌즈 형광 시스템은 더 큰 UV LED와 검출기를 활용하여 유해 미생물로부터 단백질을 자극하고 결과적인 형광을 검출합니다. 그들의 테스트에서는 렌즈 없는 시스템의 형광 신호가 렌즈 시스템에 비해 강도가 거의 두 배라는 사실이 나타났습니다. 렌즈 시스템은 종종 개구수 및 기타 물리적 한계로 인해 제한을 받습니다.

신용 : Rijan Maharjan, Ashim Dhakal, Phutung 연구소

현재 연구원들은 가혹한 조건을 견디고 특정 박테리아 오염 감지 요구 사항을 충족하는지 확인하기 위해 현장 테스트를 위해 포켓 크기 버전의 무렌즈 형광계를 미세 조정하고 있습니다.

"우리 시스템이 제공하는 박테리아 단백질 농도의 민감하고 정확한 측정은 수처리 효율성, 소독에 필요한 소독제의 용량 및 재오염 시 박테리아 증식 가능성과 직접적으로 관련되어 있기 때문에 이미 매우 유용합니다." 다칼이 말했다.

이 유망한 기술이 더 폭넓게 적용됨에 따라 특히 신뢰할 수 있는 탐지 방법이 가장 필요한 취약한 지역에서 물 안전과 공중 보건을 크게 향상시킬 수 있는 잠재력을 보유하고 있습니다. 단순성, 비용 효율성 및 고감도를 갖춘 이 렌즈 없는 형광 장비는 전 세계적으로 생명을 구하는 변화를 만들어냅니다.