Più di 844 milioni di persone in tutto il mondo non hanno accesso all'acqua pulita. Una delle sfide è che i batteri dei fiumi possono fluire nelle fonti di acque sotterranee, inquinando quella che potrebbe essere stata l'acqua potabile. La costruzione di nuove infrastrutture per reindirizzare l'acqua pulita è costosa, soprattutto per le regioni che già lottano con la povertà estrema. Anziché, le comunità spesso si affidano a sistemi di filtrazione dell'acqua.

Gli attuali metodi per testare la sicurezza dell'acqua possono essere costosi e richiedere molto tempo. I ricercatori devono prima prelevare campioni alla fonte d'acqua e riportarli al laboratorio. Quindi devono testare i campioni per determinare quali tipi di batteri sono presenti.

"Di solito ci vogliono ore o giorni, e per elaborare i dati e ottenere risultati ci vogliono ancora alcune ore, "dice Jianfeng Sun, uno studente di dottorato presso il Dipartimento di Ingegneria Meccanica della Northeastern University. Lavorando con il compagno di dottorato Ran Ran e lo studente universitario Derek Tran, Sun sta sviluppando un nuovo metodo più veloce, più facile da usare, e portatile.

Il gruppo ha presentato la ricerca alla Society of Engineering Conference 2017, ospitato a Northeastern questo mese. I ricercatori e gli studenti presenti alla conferenza provengono da discipline di tutto lo spettro ingegneristico e scientifico. "Il loro lavoro affronta una vasta gamma di questioni tra cui l'energia per la sostenibilità, rilevamento e controllo per la sicurezza, e bio-nanotecnologie per la sanità, " disse Hanchen Huang, Donald W. Smith Professore e presidente del Dipartimento di Ingegneria Meccanica e Industriale.

Tradizionalmente, affinché gli scienziati possano misurare quali tipi di batteri sono presenti nell'acqua, spingono il campione d'acqua attraverso una colonna di terra o sabbia che è originaria del letto del fiume da cui proviene il campione. Mentre l'acqua passa attraverso la colonna, anche alcuni batteri vengono spinti attraverso, ma alcuni vengono lasciati indietro. Quei batteri "appiccicosi" aderiscono alla superficie della sabbia o delle particelle di terreno.

Ciò significa che alcuni tipi di batteri nei fiumi non sono un problema. Non inquineranno la falda acquifera perché non la raggiungeranno mai, invece di rimanere incastrati nella sabbia o nel terreno del letto del fiume.

Però, i ricercatori hanno scoperto che alcuni batteri spremeranno attraverso la colonna di terreno e arriveranno dall'altra parte. Quella roba non appiccicosa può essere problematica. Dal momento che non aderisce al terreno o alla sabbia, può fare l'autostop sulla corrente del fiume fino alla fonte di acqua potabile di una città e far ammalare le persone.

Mentre la strategia tradizionale per misurare i batteri funziona, Sun sapeva che avrebbe potuto renderlo più efficiente. Invece di usare una colonna di terreno per far passare i campioni d'acqua, il suo metodo utilizza un microcanale.

Se immagini di raschiare un minuscolo fossato nel mezzo di un vetrino da microscopio, questo è il microcanale in cui scorre l'acqua da un campione. Il flusso è molto dolce, permettendo ai batteri appiccicosi di aderire al bordo del canale. Il vetrino viene posizionato su un microscopio che conta i singoli batteri per vedere quali rimangono intrappolati e quali vengono lavati.

Per rendere portatile questo sistema, Sun sapeva che voleva che il microscopio fosse in grado di connettersi con un cellulare. Ma non c'erano buone opzioni disponibili. Invece di provare a riadattare il suo sistema con un dispositivo esistente, lui e Ran hanno costruito un nuovo microscopio da zero.

Infine, Sun vuole sviluppare un'applicazione mobile che conterà e analizzerà i batteri visti dal microscopio. Quel modo, i ricercatori potrebbero portare il dispositivo sul campo e testare campioni al volo, riducendo il tempo necessario per elaborare i dati in laboratorio. Ciò si traduce in una filtrazione dell'acqua più efficiente, che ha il potenziale per salvare vite in tutto il mondo.