Portable and miniaturized optofluidic analysis system with ambient light correction for fast in situ determination of environmental pollution

La determinació de la contaminació ambiental requereix majoritàriament la recollida i el transport de mostres al laboratori per a l'anàlisi. Aquest procés retarda l'adquisició de dades, posposant qualsevol acció per evitar una catàstrofe ambiental. En aquest article es presenta un sistema d'anàlisi òptic per a la determinació in situ de la contaminació ambiental, que supera les limitacions tradicionals dels sistemes òptics com ara el cost, robustesa, portabilitat, dimensions, complexitat o interferència de la llum ambient. El sistema d'anàlisi òptica consisteix en una estructura optofluídica de poli(metacrilat de metil) (PMMA) que incorpora elements auxiliars discrets (és a dir díodes emissors de llum, LEDs i detectors) controlats per un circuit electrònic, el qual permet la interferència de la llum ambient. El circuit electrònic es basa en una simplificació d'un amplificador lock-in on la informació està al nivell del senyal rebut (mòdul) i no es considera la fase. Aquesta configuració permet simplificar els requisits del circuit electrònic (és a dir, un mesclador i un sistema de bucle de bloqueig de fase PLL no són necessaris) i reduir significativament la mida i el cost. Per això, el patró de senyal analític generat amb el microcontrolador es posiciona en una freqüència molt més alta (8 kHz) que les possibles fonts d'interferències (per exemple, llums domèstics o solars per sota dels 50 Hz), la qual cosa simplifica el filtratge. El sistema d'anàlisi òptic s'aplica a la determinació de toxicitat general de mostres d'aigua in situ. L'anàlisi de toxicitat es basa en un bioassaig ràpid on la reducció bacteriana del ferrocianur s'utilitza per determinar el metabolisme cel·lular en menys de 10 minuts. El ferrocianur interacciona amb les proteïnes de membrana bacterianes, cosa que redueix el temps. La reducció del ferrocianur (com a variació d'absorbància del ferrocianur amb el temps) permet una determinació simple, sensible i fiable de la toxicitat de l'aigua amb un sistema portàtil robust, miniaturitzat i econòmic, insensible als canvis ambientals. Aquest instrument òptic, que s'aplica aquí a la contaminació ambiental, es pot fer servir per determinar altres (bio)molècules d'interès in situ com ara biomarcadors en anàlisi bioquímica o patògens en la indústria alimentària i de begudes. © 2015 Elsevier B.V