重金属在水中检测到的大肠杆菌的生物传感器

人们常常把大肠杆菌受污染的食物,但是大肠杆菌长期以来一直是主力在生物技术。加州大学欧文分校的科学家已经证明,这种细菌进一步值作为系统的一部分来检测水中重金属污染。

大肠杆菌表现出一种生化反应在金属离子的存在,一个细微的变化,研究人员就能够观察和化学组装黄金纳米粒子的光学传感器。通过机器学习的光学光谱分析代谢产物释放铬和砷暴露,科学家们能够检测金属浓度低于十亿倍导致细胞死亡,而能够推导出重金属类型和数量,准确率高于96%。

可以实现的过程,研究人员说,在大约10分钟,是出现在一项研究的主题美国国家科学院院刊》上。

”这种新的水监测方法由UCI人员高度敏感,快速和多才多艺,”合著者说Regina Ragan UCI材料科学与工程教授。“它可以广泛部署监控毒素在饮用和灌溉用水的来源,在农业和工业废水。这个系统可以提供早期预警的重金属污染,维护人类健康和生态系统。”

除了证明细菌大肠杆菌可以检测到不安全的水,研究者关注了其他必要的组件-金纳米粒子与分子组装精度和机器学习算法,极大地增强了他们的监测系统的敏感性。Ragan表示,它可以应用到发现金属毒素,包括砷、镉、铬、铜、铅和汞-水平数量级低于监管限制提供早期预警的污染。

在这项研究中,科学家们解释说,他们可以将训练算法应用到看不见的自来水和污水样品,这意味着系统可以推广到水源和供应在世界任何地方。

“这转移学习方法使得算法来确定饮用水在美国环境保护署和世界卫生组织建议限制为每个污染物与92%的准确率大于96%的准确率和废水处理,“Ragan说。

“获得安全的水是必要的对人类和地球的健康,”她补充道。“新技术可以在低成本大规模生产需要监测的污染物的引入数组供水作为水安全解决方案的关键部分的污染和气候变化。”

参考:黄魏H, Y,圣地亚哥PJ, et al .解码的代谢反应大肠杆菌遥感在水中微量重金属。PNAS。2023年,120 (7):e2210061120。doi:10.1073 / pnas.2210061120

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