Økt vannsikkerhet gjennom deteksjon av E.coli i store vannvolum muliggjort av akustoforetisk oppkonsentrering.

Vannkvalitet og matsikkerhet er to viktige, globale utfordringer med en enorm helsemessig betydning. Den samfunnsøkonomiske belastningen som følge av urent drikkevann er svært stor og hvert år dør flere millioner mennesker grunnet dårlig vannkvalitet på verdensbasis. En sentral indikator som i dag benyttes under overvåking av vannkvalitet er bakterien E.coli; drikkevannsforskriften sier at det ikke skal forekomme E.coli i stikkprøver på 100ml. Det finnes imidlertid en rekke tilfeller der det er ønskelig å utføre overvåking av vannkvalitet på et høyere nøyaktighetsnivå (dvs. ta stikkprøver med høyere volum) og med en høyere analysefrekvens enn det som praktiseres i dag. I og med at de analyseinstrumentene som finnes markedet (hovedsaklig Colifast) er bygget for å analysere små prøvevolumer (typisk 1-100ml), er oppkonsentrering den eneste reelle muligheten for å måle større prøvevolumer - dvs. at man tar en prøve med stort volum, og filtrerer deretter bort deler av vannet slik at prøvevolumet reduseres men uten å miste mikroorganismene man er ute etter å måle. Filtrering inngår i mange laboratorieanalyser og slik oppkonsentrering er i dag en svært manuell, ineffektiv og kostbar prosess. I dette prosjektet skal vi utvikle en automatisert og pålitelig oppkonsentreringsmetode for vannprøver. Metoden er basert på innovativ bruk av mikro- og nanoteknologi i kombinasjon med mikrofluidikk og ultralyd. Prosjektet har en varighet på 3 år med Colifast AS som prosjekteier og SINTEF som FoU partner. Prosjektet har vært gjennom en grundig design- og spesifikasjonsfase. Vi har utforsket ulike konsepter og varianter og kommet frem til et lovende design for en funksjonell enhet. Enheten består av mikrokanaler med ulike utforminger som skal tillate effektiv oppkonsentrering. Enheten er fabrikert i SINTEF MiNaLabs renromslaboratorium, og holdere for disse samt tilkobling i fluidikksystem er laget. En brikke er ferdigstilt med piezoelektrisk skive for aktiv sortering og utprøving i laboratorium. Resultatene fra utprøvingen indikerer at den produserte enheten fungerer i samsvar med planlagt funksjon, og at en oppnår sortering av partikler som er noe større enn bakterier. Videre utprøving er nødvendig for å undersøke konseptet videre for å fastslå om det kan anvendes for sortering av bakterier.

Et nytt konsept for automatisk bakteriesortering er designet og testet i en prototype. Prototypen viser at en med konseptet oppnår sortering av partikler som er noe større enn bakterier, og at det ved videre bearbeiding vil kunne bli et bidrag til automatisk bakterieanalyse av store vannvolum, og også tilsvarende funksjoner i laboratorier. Prosjektarbeidet har bidratt til økt kompetanse på akustoforetiske metoder for sortering av partikler innenfor mikrofluidikk.

Vannkvalitet og matsikkerhet er to viktige, globale utfordringer med en enorm helsemessig betydning. Den samfunnsøkonomiske belastningen som følge av urent drikkevann er svært stor og hvert år dør flere millioner mennesker grunnet dårlig vannkvalitet på verdensbasis. En sentral indikator som i dag benyttes under overvåking av vannkvalitet er bakterien E.coli; drikkevannsforskriften sier at det ikke skal forekomme E.coli i stikkprøver på 100ml. Det finnes imidlertid en rekke tilfeller der det er ønskelig å utføre overvåking av vannkvalitet på et høyere nøyaktighetsnivå (dvs. ta stikkprøver med høyere volum) og med en høyere analysefrekvens enn det som praktiseres i dag. I og med at de analyseinstrumentene som finnes på markedet (hovedsaklig Colifast) er bygget for å analysere små prøvevolumer (typisk 1-100ml), er oppkonsentrering den eneste reelle muligheten for å måle større prøvevolumer - dvs. at man tar en prøve med stort volum, og filtrerer deretter bort deler av vannet slik at prøvevolumet reduseres men uten å miste mikroorganismene man er ute etter å måle. Filtrering inngår i mange laboratorieanalyser og slik oppkonsentrering er i dag en svært manuell, ineffektiv og kostbar prosess. Dette prosjektet omhandler utvikling av en automatisert og pålitelig oppkonsentreringsmetode for vannprøver. Metoden er basert på innovativ bruk av mikro- og nanoteknologi i kombinasjon med mikrofluidikk og ultralyd. De sentrale FoU utfordringene i prosjektet omhandler modellering, design og fremstilling av mikrofluidikkbrikker med ønskede akustiske og fluidmekaniske egenskaper, systemdesign og sammenstillingsprosesser, samt kontrollsystemer for væskestrømning og ultralyd. Prosjektet har en varighet på 3 år med Colifast AS som prosjekteier og SINTEF som FoU partner.