Biosensor met bacterie-eiwitten toetst veiligheid drinkwater

Niet al het drinkwater op de wereld is even schoon en zelfs in de westerse landen bevat het soms schadelijke stoffen. Actieve bestandsdelen van geneesmiddelen komen bijvoorbeeld na gebruik, via de zuiveringsinstallaties, terecht in het oppervlakte- en drinkwater. Volgens het RIVM gaat dat om zo’n 140 ton geneesmiddelresten per jaar. Ook zware metalen, zoals lood van oude waterleidingen, bevuilen soms het drinkwater. Zulke schadelijke stoffen kun je meestal niet zien of proeven. Wil je toch weten of je drinkwater zware metalen bevat, dan betaal je in Nederland ongeveer 150 euro voor een test en wacht je enkele weken op de uitslag van het laboratorium.

Trucje van de natuur

Wetenschappers van Northwestern University ontwikkelden een thuistest die eenvoudig en snel controleert of water schadelijke stoffen bevat. Het principe daarvan is niet geheel nieuw. De wetenschappers keken het trucje af van de natuur. “Sommige bacteriën bevatten een soort smaakpapillen waarmee ze stoffen uit de omgeving detecteren”, vertelt Julius Lucks, leider van het onderzoek in het persbericht. De onderzoekers maakten dat systeem na in een reageerbuisje. Die biosensor kreeg de naam ROSALIND, als eerbetoon aan een van de ontdekkers van de DNA-structuur: Rosalind Franklin. De wetenschappers publiceerden hun resultaten in het wetenschappelijke tijdschrift Nature Biotechnology.

De biosensor bestaat uit enkele kleine reageerbuisjes, waarvan elk een schadelijke stof test. Ieder buisje heeft slechts een druppel water nodig. Door kort tegen het buisje te tikken, vermengt het water zich met de materialen in het buisje en komt de reactie op gang. Indien de biosensor een schadelijke stof detecteert, licht de vloeistof binnen een uur groen op. Dat is met het oog te zien. Hoe meer licht de vloeistof geeft, hoe meer van de schadelijke stof in het water aanwezig is.

Mooie toepassing

“Het onderzoek is goed en grondig uitgevoerd: wetenschappelijk zit het goed in elkaar.” Aan het woord is Vitor Martins Dos Santos. Deze hoogleraar aan Wageningen University & Research is niet betrokken bij het onderzoek, maar is gespecialiseerd in synthetische biologie. De biosensor is volgens hem geen geheel nieuwe, onverwachte ontdekking. Wetenschappers bedachten eerder soortgelijke sensoren, maar gebruikten daarvoor meestal levende micro-organismen.

Om een sensor met levende micro-organismen te laten werken, moeten ze in leven blijven. “Een grote concentratie schadelijke stoffen in het water is dodelijk voor micro-organismen, waardoor de resultaten niet meer betrouwbaar zijn”, legt Martins Dos Santos uit. Omdat de ROSALIND biosensor geen levende cellen bevat, vormt giftigheid geen probleem. De onderzoekers gebruikten alleen de deeltjes uit de cel die belangrijk zijn om schadelijke stoffen op te sporen. Hoewel andere wetenschappers dit in het verleden ook probeerden, was de technologie toen nog niet ver genoeg. “Deze nieuwe ontwikkeling is dus niet revolutionair, maar brengt wel onderzoek van de afgelopen jaren samen in een mooie toepassing”, aldus Martins Dos Santos.

Doe-het-zelftest

Met de nieuwe biosensor kunnen gemeenten en waterschappen straks ook de kwaliteit van natuurlijke wateren zoals rivieren en meren testen. De Amerikaanse wetenschappers namen zelf de proef op de som en onderzochten het water op vier locaties in Paradise, Californië. Daar hebben bosbranden geleid tot een opeenstapeling van giftige stoffen in het oppervlaktewater. Met hun ROSALIND-biosensor detecteerden de onderzoekers zink in twee locaties en zowel zink als koper in de andere twee. De resultaten kwamen overeen met die van klassieke analyses in het laboratorium.