生物传感器改变检测水污染的方式

西北大学的科学家合作实施了一种准确，低成本且易于使用的测试，用于检测水中氟化物的毒性水平。

西北大学开发的新型生物传感器设备已在肯尼亚农村地区进行了现场测试，证明氟化物的水测试可以很容易地在实验室外使用，并由非专家准确解释。

据估计，在世界范围内，有数千万人生活在供水被有毒水平的天然氟化物污染的地区，氟化物是一种无色、无味和无味的物质。由于可用测试选项的成本很高或复杂性，因此很难衡量问题的严重程度。

作为解决全球对获得安全饮用水的健康问题的重要一步，新的经过验证的测试方法是人类学和合成生物学领域研究人员之间罕见合作的结果。

该研究由西北人类学家Sera Young和合成生物学家Julius Lucks共同领导。杨是温伯格艺术与科学学院人类学和全球健康研究副教授，也是政策研究所(IPR)的教职研究员。Lucks是麦考密克工程学院化学和生物工程教授和副。Lucks还是西北合成生物学中心的联合主任，Young也是该中心的教员。

Young和Lucks说，这是他们第一次一起收集现场数据，它展示了当社会科学家和合成生物学家齐心协力应对全球挑战时，什么是可能的。

该项目建立在已婚的Lucks和Young先前进行的研究的基础上，并找到了独特的交叉点。

2017年，Young及其同事开发了水不安全体验量表，以提供考虑到人类经历的全球水不安全的衡量标准。Young 与盖洛普世界民意调查合作，在《柳叶刀行星健康》中使用 WISE 量表发布了 2022 年全球一半人口的估计值。

在Young研究的推动下，Lucks和他的实验室开始研究天然存在的生物传感器 - 微生物用来感知污染物存在的分子。2020 年，他们发表了关于在无细胞合成生物学系统中重新利用生物传感器的工作，允许在现场检测氟化物等有害水污染物，并将技术平台命名为 ROSALIND(由配体诱导激活的 RNA 输出传感器)。

为了进一步推进Young关于改善全球水安全的研究，Lucks实验室的ROSALIND技术的最新版本提高了设备的速度和可用性，以便于运输到有害水平氟化物存在安全问题的地方。

研究小组从肯尼亚农村的57户家庭收集了36个水样，以评估氟化物浓度测量的准确性与氟化物光度计的金标准方法相比。他们还设计了他们的研究，以检查测试结果是否容易被非专家用户解释，这是该技术在解决全球水危机方面产生有意义影响的关键指标。

结果非常好，表明使用点有84%的机会正确预测氟化物水平高于世界卫生组织超过百万分之1.5的限值。

这些测试也被发现是高度可用的，1个测试中只有57个在用户和科学团队之间存在解释差异。

“这是一种测量水质的全新方法，”Young说。“研究表明，我们可以将基于一些非常复杂的生物学的测试送到人们手中，但工作非常简单。

“这也指出了对铅和PFAS等其他化学物质进行此类测试的可行性，”Lucks说。

使用点氟化物测试的潜在下一步可能包括绘制全球地质氟化物的位置。

在离芝加哥更近的地方，Young和Lucks有兴趣研究家庭测试在快速检测水中铅的可用性，并利用这项研究作为将社会科学与合成生物学相结合的模型，以增加合成生物学创新的影响。