הקדמה: The Urgent Need for Accessible Contaminant Detection

מים וקרקע זיהום על ידי חומרים אורגניים - חומרים כימיים תעשייתיים, תרופות, ומוצרים לוואי של נפט - מהווה איום ישיר על בריאות האדם ועל יציבות המערכת האקולוגית.חשיפה Chronic לתרכובות אלה נקשרה לסרטן, הפרעות אנדוקריניות, נזק נוירולוגי והפרעות התפתחותיות של דרום-מזרח אסיה.

ארגון הבריאות העולמי מעריך כי לפחות 2 מיליארד אנשים משתמשים במקורות מים מזוהמים עם צואה, ורבים נוספים נחשפים למזהמים כימיים שעבורם ניטור הוא כמעט בלתי קיים.מדבקות אורגנית, כולל חומרי הדברה מריצה חקלאית ומפתקים מתעשייה בלתי פורמלית, לעתים קרובות לא ניתן לגילוי עד שהמשברים הבריאותיים יגלו, מפתחים שיטות לזיהוי יעילות, בלתי יעילות, בלתי מוגבלות, אינה רק פעילות אקדמית; היא השגת חוות דעת טיפולית נמוכה (Goreative Health) ו-reative Case Resurable 3 (reative Health Measuredation) ו-reative Standards) ו-Goalative Standards) ו-Goreatives (reative Standards) ו-Goreative Data Developmenting a 3.

הבנת גדרות: מדוע שיטות מסורתיות נכשלות בהגדרות קוד נמוך

כדי להעריך מדוע יש צורך בשיטות חדשות, ראשית להבין מדוע כימיה אנליטית קונבנציונלית נאבקת מחוץ למעבדות מאובזרות היטב.המכשולים הם מערכתיים והתערבות.

מגמות פיננסיות

מכשיר GC-MS יחיד עולה בין 50,000 $ ל- 150,000 דולר, עם תחזוקה שנתית והוצאות ניתנות להשגה שיכולה לעלות על 20,000 דולר. עבור מרפאה בריאות קהילתית או משרד סביבתי מחוז במדינה בעלת הכנסה נמוכה, כזה הון משוחרר הוא אסרטיבי.גם כאשר ציוד נתרם, העלויות המתמשכות של גז הליום, עמודות, פותרים, וסטנדרטים מורשים במהירות ניתנים רבים שנותרו ללא שימוש לאחר כמה חודשים ללא תשלום, כי הם בלתי ניתנים להחלפה.

תשתיות

מכשירים אנליטיים מתקדמים דורשים כוח יציב, נקי (אספקה בלתי מופרכת, הגנה על טמפרטורה), חדרים מבוקרים טמפרטורה, מים נקיים להכנת reagent. בהגדרות קוד נמוך רבות, תזרים כוח הם אירועים יומיומיים, וטמפרטורות מתחרות עולה על 35 מעלות צלזיוס במשך חודשים בזמן.ללא מיזוג אוויר וייצובים, אלקטרוניקה רגישה מידרדר במהירות.

יכולת אנושית קצרת

תפעול ופרש תוצאות מ- GC-MS או LC-MS דורש כימאי אנליטי ברמה גבוהה של מאסטר עם שנים של הכשרה. הגדרות קוד נמוך בדרך כלל יש מחסור חמור של אנשי סגל כזה.משרד הבריאות במדינות רבות אפריקאיות יכול להיות רק אחד או שניים כימאים מוסמכים לשרת אזור שלם. כאשר אנשים אלה לעזוב עבור עבודה בשכר טוב יותר במגזר הפרטי או בחו"ל, ידע מוסדי אבוד הם שיעורי מעבר גבוה, הם אימונים קלים.

מדעי החברה והגיאוגרפי

זיהום הוא לעתים קרובות גרוע באזורים מרוחקים, קשים לסחיטה - כפריים גדולים, איים דלטיים, התנחלויות בלתי פורמליות על גדות הנהר.הובלת מים או אדמה למעבדה מרכזית עשויים לכלול שעות של נסיעה בכבישים לא מחוסנים.דגימות מתפוגגות במהלך המעבר: תרכובות אורגניות תנודתיות מתעמלות, פעילות ביולוגית משנה פרופילים כימיים, טמפרטורה ותנודות להציג ממצאים על ידי מדגם זה מכבר לא יכול לשקף את הספסל האמיתי.

אתגרים אלה דורשים שינוי פרדיגמה: ממעבדות ריכוזיות, עצמאיות הון, מומחה תלויות תלויות כדי מבוזר, בעלות נמוכה, פלטפורמות בדיקות ידידותיות למשתמש שניתן לפרוס בשלב הצורך.

גישות חדשניות לגילוי עלויות יעילות

חוקרים, מהנדסים ואנשי בריאות הציבור הגיבו עם גל של חידושים המנף חומרים זולים, אלקטרוניקה צרכנית, וכימיה חכמה. 5 גישות הופיעו כהבטחה במיוחד: חיישנים המבוססים על נייר, סמארטפונים, ציוד צבע מלוטש, מכשירים מיקרו-השפעה נייר, ביוסנסורים באמצעות אלמנטים של זיהוי טבעי, ומדגם פסיבי.

חיישנים המבוססים על נייר: מבחן Litmus החדש

נייר שימש לניתוח כימי במשך מאות שנים - נייר ליטר עבור pH הוא הדוגמה המוכרת ביותר. חיישנים מודרניים המבוססים על נייר להרחיב את הרעיון הזה כדי לזהות contaminants אורגני מסוים. חיישן נייר טיפוסי מוטבע על ידי הדפסה או איתור דפוס שעווה הידרופובי על נייר סינון כדי ליצור ערוצי הידרופיליים וזיהוי אזורים. כאשר דגימה מים מוחל, פעולת capry שואבת את הנוזל לאורך הערוצים כדי לקרוא מראש עם צבע מקודמת, יכול להגיב עם צבע כי ניתן להפעיל מחדש עם צבע כי הוא מופעל או להגיב.

(FLT:0)Advantages:FLT:1 שפכים עלויות פניות במבחן.אין צורך בכוח חיצוני לתגובה.המכשירים קלים, מחסנים, וניתן לאחסן בטמפרטורת החדר במשך חודשים.זיהוי מגבלות עבור חומרי הדברה מסוימים (למשל, סמארטפונים כגון parathion) הגיעו ל 10-100b, אשר פוגש או מתקרב לגישות או שתייתות של הוראות מחקר של ארגון הבריאות העולמי, כפי שדגימה, כ-1.1 מ-R.

(FLT:0) התחייבויות: חיישנים נייר 1 (FLT:1 חיישנים) הם בדרך כלל חצי-אנטיטריטיבי - הם מספקים "כן / לא" או טווח ריכוז גס ולא מדויק של קוונטיזציה. Multi-step assays (שטיפת, תוספות מרובות reagent) קשה לאוטומטי על נייר. Interference from Color or turbid דגימות יכול לייצר שקרים חיוביים.

(ב) [ה]ה]: [ה] [ה] [ה]] [ה]] [ה]]] [ה]]] [ה]]], [ה], [ה]]], [ה], [ה], [ה], [ה]], [ה], על ידי צ'יפ, 20243]

סמארטפונים מבוססי זיהוי: להפוך את המצלמה לכיס למעבדה

סמארטפונים הם כעת בכל מקום, אפילו במסגרות קוד נמוך רבות.מצלמות הרזולוציה הגבוהות שלהם, כוח עיבוד, קישוריות וחיישנים בנוי-in להפוך אותם לפלטפורמות אטרקטיביות לאיתור.האסטרטגיה היא פשוטה: לבצע כפייה צבעונית או פלואורסנט באמצעות רצועת בדיקה פשוטה או vial, ללכוד תמונה תחת תאורה מבוקרת, ולהשתמש באפליקציה ייעודית לניתוח RGB או בקנה מידה אפור נגד עקומה סטנדרטית.

(FLT:0) דוגמאות לחיקוי:FLT:1 בטנזניה, החוקרים פיתחו אפליקציית סמארטפון שמדמת את atrazine (a Common herbicide) במים באמצעות מדפס מכוסה עם נוגדנים שקושרים את ה- contaminant ומייצרים צבע.ה אפליקציה הפחיתה את זמן הניתוח ל-15 דקות ועלות ל-$50 דולר עבור צוות נוסף בהודו יצרה 3D-מתקני שמן מקוטבוקס-ה (D) מנייר ריצוף שניתן ל-Holowicolows) מנייר (D) מנייר ריצוף ל- pupitolowcepericolowcepericolcepericolfatedows) ל-Hpatedowic pupitated to a ריצוף של מערכת הידרוגניבהבצורה של מערכת הידרוגניבהבצורה של מערכת הידרומטר (patedows) ל-Holfatedows) ל-Hpateicolfatedowticated HDD-Holcandows (מסוגלוקסידחתמת שומן (מסוגלוקסידחתמתווה (מסוגלוקסידחתמת שומן (מסוגנכולה-H

(FLT:0)Challenges:FLT:1 וריאציות במצלמות טלפון (איכות טובה, רגישות חיישן) סיבוך סטנדרטיזציה.מצב תאורה אמבינטי משפיע על התוצאות; משתמשים בשטח עשויים שלא להיות גישה לתיבה אור עקבית. חיי סוללה הם דאגה מעשית.אבל, כי חיפוי מבוסס ענן ומודלים למידה כי חשבון עבור תאימות מצלמה מפותחת.

(ב) [15] ,5 ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

נייר Microfluidic מכשירים (μPADs)

מכשירים מיקרו-השפעהיים נייר הם אבולוציה של דיפלוסטיקים פשוטים.הם מכילים דפוסים מורכבים של ערוצים הידרופיליים, שסתום, ומיקסינג תאים שיכולים לבצע תגובות מרובות שלבים - filtration, תערובת חוזרת, שילוב מחדש, incubation וזיהוי - בפלטפורמה חד פעמית אחת, תהליך ההיווצרות הוא קנה מידה: הדפסה פוטוליטית, או אפילו עם עלות נמוכה יכול לייצר חתת.

(FLT:0) Applications for אורגני contaminants:BuildFLT 1 ליו ועמיתיו פיתחו מיקרו-PAD אשר מזהה חומרי הדברה של אורוטפט באמצעות אנזים מעכב אסימונים: Acetylcholinesterase, מלוטש על הנייר, מגיב עם תת-סטריט לייצר צבע צהוב.

Biosensors Using Natural Recognition Elements

רכיבים ביולוגיים - אנטיבומדיים, אנזים, ptamers DNA, אפילו תאים שלמים - יכולים לשרת גלאי ספציפי להפליא עבור מולקולות אורגניות.כאשר משולבים בפלטפורמות בעלות נמוכה (מבודדים, נייר, סיבים אופטיים), הם יוצרים ביוסנסורים. שלמים-תאים משתמשים בחיידקים מהונדסים גנטית, esast, או אצות המייצרות אות מדידה (או השפעה), תגובה ביולוגית, צבע להזדקנות).

(ב) [ה] [ה]] [ה]]] חוקרים מאוניברסיטת בורדו הנדסו זן של פלורדו:2E. coliveFLT 3: 3, אשר זוהר ירוק כאשר נחשפים ל-Holhamthalene. החיידקים קפואים בדיסקת נייר וhydrated עם הדגימה.

חיישנים מבוססי Aptamer מציעים קרקע בינונית: DNA או RNA aptamers יציבים, ניתן לסנתז מבחינה כימית בכמויות גדולות, וקשור עם זיקה גבוהה למטרות ספציפיות. a זהב nanoparticle מבוסס צבע ptasensor עבור דלקת אנטיביוטיקה tetracycline נבדק חלב ודגימות מים עם טווח של 50M, והוא דורש רק ערבוב חזותית.

דוגמאות פאסיביות: תנו לסביבה לעשות את העבודה

מדגמי עובריים הם מכשירים לספוג זיהום מים או אוויר במשך תקופה של ימים או שבועות, ולאחר מכן הם משחזרים וניתחו.הם להפחית את הצורך ביקורים תכופים באתר וטיפול בדגימה. בהגדרות קוד נמוך, חומרים מפוצצים זולים כגון רצועות גומי סיליקון או שקיות פחם מופעל ניתן לפרוס בארות או זרמים, ולאחר מכן נשלח למעבדה לייצור וניתוח.

(FLT:0) Advancede:BuildFLT:1 ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

מחקרים ויישומים מעשיים: ממעבדה לשדה

מספר פרויקטים של טייסים ממחישים כיצד שיטות בעלות נמוכה אלה מבוצעות תחת מגבלות עולם אמתיות.הם גם חושפים את הפערים הדרושים לזיוף.

מקרה ראשון: סקר פליסטיד בתאילנד הכפרית

באזורים הצומחים של צפון מזרח תאילנד, היפופוטים החקלאיים המכילים איברים (כלורופיפוס, תת-תזונה) לעתים קרובות אישרו את שתיית בארות מים. פרויקט משותף בין אוניברסיטת חנון קאהן לבין משרד הבריאות התאילנדי של משרד הבריאות הציבורית הפרוסים CMS מבוסס נייר, עם בדיקת בטיחות של 2 שעות בלבד.2%, נבדקו עם מחיר נמוך יותר מ-180 שעות, כאשר נבדקו 18 חודשים עם בדיקת בטיחות.

מקרה מחקר 2: אורניום ו- PAH Detection in Navajo Nation (ארה"ב)

בעוד שלא מדינה בעלת הכנסה נמוכה, לאומה נאוואחו יש מאפיינים רבים של הגדרת קוד נמוך: מרחקים עצומים, גישה מעבדה מוגבלת, וזיהום היסטורי ממכרות נטושות. חוקרים מאוניברסיטת צפון אריזונה פיתחה מערכת שטף סמארטפונים לאיתור PAHs במים ובאורניום, חברי הקהילה הוכשרו לאסוף דגימות, הניסוי בתוך קופסה פשוטה עם LED, להעלות קרינת ענן כדי להגיע ל- 0.5 מעלות צלזיוס, אפילו כדי להיות מסומן בתוך מערכת דלתא.

מקרה מחקר 3: Antibiotic Residue Monitoring in Georgia

שימוש בלתי מבוקר באנטיביוטיקה וטרינרית בתרבות קוה מוביל ל שאריות דגים ומים, לתרום להתנגדות מיקרוביאלית של רשות האנטימיקרוביאלית בגאנה, שותפות בין אוניברסיטת גאנה ואוניברסיטת קופנהגן בחנו את ה-Aptamer מבוסס זהב nanoparticle חיישן עבור tetracycline. Fishpond מים מסונן באמצעות מסנן סינת פשוט, מעורב עם aptamer זהב מבוסס 84 ו-Nexicolexabd זה היה מ- 50 דקות על ידי בדיקת צבע (אורד) ו-Cred) ו- 4.4% צבע זה היה מ- 4.

כיוונים עתידיים: מיפוי ומערכות חיזוק

מחקרים אלה מראים כי ניתן, אך הסקאלה של הטייס לתכנית הלאומית מחייבת פתרון אתגרים שנותרו במספר תחומים.

סטנדרט ובקרת איכות

בדיקות שדה חייבות להיות חזקות מספיק כדי להניב תוצאות עקביות על פני משתמשים שונים, טמפרטורות ומכוני מים. ארגונים כמו ארגון הבריאות העולמי וסוכנות הגנת הסביבה בארה"ב מפתחים פרוטוקולים אימות במיוחד עבור מכשירים זולים, נקודה של שימוש.שותף עם מוסדות מטרולוגיים מקומיים לייצר חומרי התייחסות מוסמכים יאפשר לקהילות לאמת ביצועים.

קישוריות לנתונים ואינטגרציה דיגיטלית

יישומים חכמים יכולים לאסוף metadata (GPS לתאם, זמן, מזהה משתמש) לצד תוצאות הבדיקה, המאפשר מיפוי בזמן אמת של נקודות חמות זיהום.עם זאת, כיסוי אינטרנט נשאר מטושטש בתחומים רבים נמוכים יותר. Offline-capable יישומים עם עיכוב, בשילוב עם מאגרי נתונים Bluetooth זולים, יכול לגשר על פער זה.

מעורבות קהילתית ואימון

טכנולוגיה לבדה אינה מספקת.פריסת בר קיימא דורשת מעורבים בעלי עניין מקומיים מההתחלה: עובדי בריאות קהילתית, חקלאים, קבוצות נשים, פקידי ממשל מקומיים.חומרי הדרכה צריכים להשתמש בעזרה חזותית, שפות מקומיות, ותרגולי תחזוקה מעשיים. (החלפת רטינים, סוללות, שדרוגי טלפון) חייבים להיות מעוצבים במשותף עם משתמשים.

שילוב של גילוי עם Remediation

בדיקה יעילה עלות היא החזקה ביותר כאשר בשילוב עם פתרון טיפול זול.לדוגמה, חיישן נייר המזהה ארסן או חומרי הדברה יכול לגרום לשימוש מסנן ביושר המיוצר מפסולת חקלאית. integrating ו remediation לתוך ערכת יחיד (למשל, מחסנית שמבדוק איכות מים ולאחר מכן מקטין טיפול כימי) יכול לסגור את המסגרת של LTit (כלומר, 1Fitize) כדי לספק טיפול רפואי מבוסס על בסיס טיפול, כלומר, על בסיס יעילות, על בסיס טיפול תרופתי, על בסיס יעילות, על בסיס מערכת הבריאות, על בסיס מערכת הבריאות.

דרושים

  • (FLT:0) הגדרות קוד מקור הפנים מחסומים מערכתיים של מחסומים: עלות, תשתיות, כוח אדם, גיאוגרפיה - המונעות שימוש בכלי אנליטיים מסורתיים כגון GC-MS ו-LC-MS/MS עבור זיהוי קונטנטימי שגרתי.
  • (FLT:0) שיטות בעלות נמוכה בעלות נמוכה גבוהה נמוכה יותר (FLT:1) חיישנים חולפים, מברשת שיניים, מיקרו-השפעה נייר, ביוסנסורים, ומדגמי פסיביים - יכולים לספק בדיקות רגישות, ספציפיות וסבירות בשלב הצורך, לעתים קרובות עבור $ 1 במבחן.
  • (FLT:0) אימות של ה-Nvajo גדל והולך (המחקרים של תאילנד, גאנה ואומת נאוואחו מראים כי עובדי בריאות הקהילה יכולים להיות מאומן שעות כדי להשתמש בכלים אלה, עם דיוק מתקרב לזה של שיטות מבוססות מעבדה.
  • (FLT:0) הסלמה דורשת יותר מטכנולוגיהFLT:1 פרוטוקולים סטנדרטיים, ניהול נתונים דיגיטלי לא מקוון, מעורבות קהילתית ושילוב עם אסטרטגיות תיווך הם חיוניים להשפעה בת קיימא.
  • (ה) בין החוקרים, ממשלות מקומיות, ארגונים לא ממשלתיים וסוכנויות מימון נדרשים לעבור מטייסים מבטיחים לאימוץ נרחב.ה-FLT:2UNICEF Water, Sanitation and Hygiene (WASH) 3, מציעים ערוץ לפריסת כלים כאלה בקנה מידה.

גילוי יעיל של זיהום הוא לא מותרות - זה הכרחי לבריאות הציבור.על ידי רתום חומרים זולים, טכנולוגיה ניידת בכל מקום, ואת אי-הגינויות של קהילות מקומיות, אנו יכולים להבטיח כי מים נקיים וקרקע בטוחה אינם פריבילגיות שמורות לעשירים, אבל זכויות המובנות על ידי כולם.