La découverte du plomb à Flint, L'eau potable du Michigan a attiré une attention renouvelée sur les risques pour la santé posés par le métal. Aujourd'hui, des chercheurs de l'Université de Houston ont créé un système peu coûteux utilisant un smartphone et un objectif fabriqué avec une imprimante à jet d'encre qui peut détecter le plomb dans l'eau du robinet à des niveaux généralement reconnus comme dangereux.

Le système s'appuie sur les travaux antérieurs de Wei-Chuan Shih, professeur agrégé de génie électrique et informatique, et les membres de son laboratoire, y compris la découverte d'une lentille en élastomère peu coûteuse qui peut convertir un smartphone de base en un microscope.

La dernière découverte, décrit dans le journal Chimie analytique , combine la nano-colorimétrie avec la microscopie à fond noir, intégré à la plate-forme de microscope du smartphone pour détecter les niveaux de plomb inférieurs au seuil de sécurité défini par l'Agence de protection de l'environnement.

"La nano-colorimétrie sur smartphone est rapide, à bas prix, et a le potentiel de permettre aux citoyens d'examiner la teneur (en plomb) de l'eau potable à la demande dans pratiquement n'importe quel environnement environnemental, " ont écrit les chercheurs.

Même de petites quantités de plomb peuvent causer de graves problèmes de santé, avec de jeunes enfants particulièrement vulnérables aux dommages neurologiques. Les normes de l'EPA exigent que les niveaux de plomb dans l'eau potable soient inférieurs à 15 parties par milliard, et Shih a déclaré que les kits de test grand public actuellement disponibles ne sont pas assez sensibles pour détecter avec précision le plomb à ce niveau.

En utilisant un smartphone bon marché équipé d'un objectif imprimé à jet d'encre et en utilisant le mode d'imagerie en fond noir, les chercheurs ont pu produire un système à la fois portable et facile à utiliser, ainsi que capable de détecter des concentrations de plomb à 5 parties par milliard dans l'eau du robinet. La sensibilité a atteint 1,37 parties par milliard dans l'eau déminéralisée.

Shih et ses étudiants ont publié l'année dernière un ensemble de données open source dans Optique Biomédicale Express , expliquant comment convertir un smartphone équipé de la lentille élastomère en un microscope capable de microscopie à fluorescence. Cet article est l'article le plus téléchargé de la revue depuis sa publication.

La dernière application intègre l'analyse des couleurs pour détecter les particules de plomb à l'échelle nanométrique. En plus de Shih, les chercheurs du projet incluent le premier auteur Hoang Nguyen et Yulung Sung, Kelly O'Shaughnessy et Xiaonan Shan, le tout avec le département de génie électrique et informatique de l'UH. (O'Shaughnessy était stagiaire d'été à l'Université de Cincinnati dans le cadre du programme Research Experiences for Undergraduates de la National Science Foundation.)

Application du jeu de données publié en 2017, les chercheurs ont construit un microscope pour smartphone autonome qui peut fonctionner à la fois en mode d'imagerie par fluorescence et en champ sombre et l'ont associé à un smartphone Lumina 640 bon marché avec un appareil photo de 8 mégapixels. Ils ont dopé l'eau du robinet avec des quantités variables de plomb, allant de 1,37 parties par milliard à 175 parties par milliard. Ils ont ensuite ajouté des ions chromate, qui réagissent avec le plomb pour former des nanoparticules de chromate de plomb; les nanoparticules peuvent être détectées en combinant analyse colorimétrique et microscopie.

L'analyse a mesuré à la fois l'intensité détectée à partir des nanoparticules, corréler cela à la concentration de plomb, et vérifié que la réaction était stimulée par la présence de plomb.

Le mélange a été transféré sur une plaque de polydiméthylsiloxane fixée à une lame de verre; après séchage, de l'eau déminéralisée a été utilisée pour rincer le composé de chromate et le sédiment restant a été imagé pour analyse.

La capacité d'imagerie microscopique s'est avérée essentielle, Shih a dit, parce que la quantité de sédiments était trop petite pour être photographiée avec une caméra de smartphone sans assistance, rendant impossible la détection de niveaux relativement faibles de plomb.

Il était essentiel de s'appuyer sur la plate-forme de microscope pour smartphone pour créer un produit de consommation utile, dit Shih. « Nous voulions être sûrs de pouvoir faire quelque chose qui serait utile du point de vue de la détection du plomb selon la norme EPA, " il a dit.