Identifikation af kilden til vandforurening ved hjælp af syntetisk DNA-sand

Nogle gange er det nyttigt at følge en vandstrøm for at finde ud af, hvor vandet kommer fra, og hvor det sandsynligvis vil gå hen.

Hvis et vandløb bliver forurenet, hvornår vil de forurenende stoffer nå en kilde til drikkevand, som åen løber ind i? Hvor meget af denne forurening gør det hele vejen nedstrøms?

Og når trykket forsvinder fra din hane, fordi der er noget galt med vandforsyningen, hvor ligger blokeringen eller lækagen egentlig?

Ved hjælp af nanoteknologi, forskere ved NTNU bygger små sporstoffer, der vil gøre det nemmere at følge komplicerede strømningsveje, uanset om det er kloakker eller floder.

Disse sporstoffer er partikler, der er designet til at være nemme at putte i – og fjerne fra – vandet, og som også er nemme at genkende bagefter.

Ubegrænsede muligheder

I øjeblikket, Der findes kun få sporstoffer til sporingsvæsker. Men et stort og komplekst netværk som grundvand kræver mange forskellige sporstoffer.

"Hovedidéen med projektet er at bygge DNA-baserede sporstoffer, " siger Sulalit Bandyopadhyay, en postdoc ved NTNUs Institut for Kemiteknik.

Sporstofferne bruger kunstigt DNA. Dette DNA kan laves i et praktisk talt ubegrænset antal varianter.

De ubegrænsede varianter "gør os i stand til at få så mange forskellige sporstoffer, som vi ønsker, " siger Bandyopadhyay.

At have en masse forskellige sporstoffer er nyttigt for at se, hvordan væsker flyder i komplekse netværk.

Ligner sand

Det kunstige DNA er indkapslet i et siliciumbaseret lag kombineret med jernoxid. De resulterende partikler ligner sand og er magnetiske. Denne måde, partiklerne kan udvindes fra strømmen ved hjælp af en magnet. Denne metode er praktisk i vand med mange fremmede elementer.

"Sporstofferne er ikke så dyre at lave, " siger Bandyopadhyay, "og kun små mængder er nødvendige, hvilket øger markedsføringsmulighederne."

Partiklerne kan laves i forskellige former og størrelser, hvilket igen kan gøre dem nemmere at adskille fra hinanden. Indkapslingen forhindrer også DNA'et i at komme i kontakt med miljøet.

Bandyopadhyay understreger, at bare fordi dette er DNA, betyder det slet ikke, at det er et levende materiale.

Processen kræver heller ikke store mængder af sporstofferne. For eksempel, at putte et par milliliter i en flod er nok til at finde sporstofferne, når du analyserer 1 til 10 mikroliter af en vandprøve fra længere nedstrøms.