Para peneliti di University of Houston telah menciptakan sistem yang tidak mahal menggunakan smartphone dan lensa yang dibuat dengan printer inkjet yang dapat mendeteksi timbal dalam air keran pada tingkat yang umum diterima sebagai berbahaya.
Sistem ini dibangun berdasarkan kerja sebelumnya oleh Wei-Chuan Shih, profesor teknik elektro & komputer, dan anggota labnya, termasuk penemuan lensa elastomer murah yang dapat mengubah smartphone biasa menjadi mikroskop.
Penemuan terbaru, yang dijelaskan dalam jurnal Analytical Chemistry, menggabungkan nano-kolorimetri dengan mikroskop medan gelap diintegrasikan ke dalam platform mikroskop smartphone untuk mendeteksi kandungan timbal di bawah ambang batas aman yang ditetapkan oleh Environmental Protection Agency (EPA).
“Smartphone nano-kolorimetri cepat, murah, dan memiliki potensi untuk memungkinkan warga negara untuk memeriksa kandungan timbal dalam air minum sesuai permintaan di hampir setiap peraturan lingkungan,” tulis para peneliti.
Bahkan sejumlah kecil timbal dapat menyebabkan masalah kesehatan yang serius, dengan anak-anak yang sangat rentan terhadap kerusakan saraf. Standar EPA membutuhkan kadar timbal dalam air minum menjadi di bawah 15 bagian per miliar, dan Shih mengatakan bahwa alat uji konsumen saat ini yang tersedia tidak cukup sensitif untuk mendeteksi secara akurat timbal pada tingkat itu.
Dengan menggunakan smartphone murah yang dilengkapi dengan lensa cetak inkjet dan menggunakan mode pencitraan medan gelap, para peneliti mampu menghasilkan sistem yang portabel dan mudah dioperasikan, serta mampu mendeteksi konsentrasi timbal pada 5 bagian per miliar [0,005 ppm] di air keran. Sensitivitas mencapai 1,37 bagian per miliar dalam air deionisasi.
Aplikasi terbaru ini menggabungkan analisis warna untuk mendeteksi partikel timbal berskala nano.
Menerapkan dataset yang diterbitkan pada tahun 2017, para peneliti membangun mikroskop smartphone mandiri yang dapat beroperasi baik dalam mode fluoresensi maupun pencitraan medan gelap dan memasangkannya dengan smartphone Lumina 640 yang murah dengan kamera 8 megapiksel. Mereka mengukur air keran dengan jumlah timbal yang bervariasi, mulai dari 1,37 bagian per miliar hingga 175 bagian per miliar. Mereka kemudian menambahkan ion kromat, yang bereaksi dengan timbal untuk membentuk nanopartikel kromat timbal; nanopartikel dapat dideteksi dengan menggabungkan analisis kolorimetri dan mikroskopi.
Analisis ini mengukur intensitas yang dideteksi dari nanopartikel, menghubungkannya dengan konsentrasi timbal, dan memverifikasi bahwa reaksi itu dipicu oleh kehadiran timbal.
Campuran dipindahkan ke pelat polydimethylsiloxane yang melekat pada kaca slide; setelah dikeringkan, air deionisasi digunakan untuk membilas senyawa kromat dan sedimen sisanya dicitrakan untuk analisis.
Kemampuan pencitraan mikroskopi terbukti penting, kata Shih, karena kuantitas sedimen terlalu kecil untuk dicitrakan dengan kamera smartphone tanpa bantuan, sehingga mustahil untuk mendeteksi tingkat timbal yang relatif rendah.
Membangun pada platform mikroskop smartphone untuk menciptakan produk konsumen yang bermanfaat adalah kunci, kata Shih. “Kami ingin memastikan kami bisa melakukan sesuatu yang akan berguna dari sudut pandang mendeteksi timbal pada standar EPA,” katanya.
