Giftiga blomningar av cyanobakterier – ofta kallade blågröna alger – blir ett allt större problem i sjöar och dricksvattentäkter. Nu har forskare utvecklat en ny metod som kan upptäcka dessa toxiner betydligt tidigare och med högre precision än dagens analyser.
Den nya tekniken bygger på en nanoporsensor som kan identifiera flera olika varianter av det giftiga ämnet mikrocystin i mycket låga koncentrationer. Forskarna hoppas att metoden på sikt ska göra det möjligt att övervaka vattenkvaliteten i realtid och ge snabbare varningar vid algblomningar.
Kan skilja mellan nästan identiska toxiner
En av de stora utmaningarna vid analys av cyanobakterietoxiner är att många av dem har nästan identisk kemisk struktur.
Den nya sensorn använder ett biologiskt nanoporprotein, aerolysin, där enskilda toxinmolekyler passerar genom en extremt liten por. När en molekyl passerar förändras den elektriska signalen på ett unikt sätt, vilket gör att sensorn kan identifiera vilken variant av mikrocystin som finns i provet.
I studien lyckades forskarna skilja mellan sju olika mikrocystiner, något som tidigare varit betydligt svårare med snabba analysmetoder.
Testades i vatten från schweiziska sjöar
För att undersöka hur tekniken fungerar utanför laboratoriet analyserade forskarna vattenprover från Genèvesjön och Luganosjön.
I Genèvesjön kunde sensorn korrekt särskilja två närbesläktade mikrocystiner även när de förekom i koncentrationer som motsvarar kraftiga algblomningar.
I ett vattenprov från en verklig cyanobakterieblomning i Luganosjön identifierade och kvantifierade sensorn toxinet MC-LR, ett av de mest välstuderade och hälsoskadliga mikrocystinerna.
Mätningen visade en koncentration på 12,7 nanomolar, vilket stämde mycket väl överens med resultatet från den etablerade laboratoriemetoden LC-MS/MS, som uppmätte 13,1 nanomolar.
Känner av extremt låga halter
Forskarna förbättrade dessutom känsligheten genom att skapa en saltkoncentrationsskillnad över nanoporen.
Det gjorde att sensorn kunde upptäcka MC-LR vid koncentrationer ned till 25 pikomolar – ungefär 40 gånger lägre än Världshälsoorganisationens preliminära riktvärde på 1 nanomolar för livslång exponering via dricksvatten.
Den höga känsligheten innebär att föroreningar kan upptäckas långt innan de når nivåer som riskerar att påverka människors hälsa.
Kan bli ett portabelt övervakningssystem
Tekniken är ännu inte färdig för användning ute i fält.
I studien behövde vattenproverna först filtreras och anpassas till särskilda saltkoncentrationer innan de analyserades. Forskarna menar dock att nanoporer är små, energisnåla och ger elektriska signaler i realtid, vilket gör dem lämpliga för framtida bärbara mätsystem.
Målet är att utveckla sensorer som kan användas direkt vid sjöar, vattenverk eller andra miljöer där snabb övervakning av vattenkvalitet är viktig.
Kan användas för fler miljögifter
Forskarna tror att samma teknik kan anpassas för att identifiera andra cyanobakterietoxiner och även olika typer av miljöföroreningar.
Om utvecklingen fortsätter kan nanoporsensorer bli ett viktigt verktyg för att övervaka vattenkvalitet och upptäcka farliga ämnen innan de hinner spridas.
I takt med att klimatförändringar och varmare temperaturer väntas öka förekomsten av skadliga algblomningar kan snabbare och mer känsliga analysmetoder spela en allt större roll för att skydda både dricksvatten och naturliga ekosystem.
Publikationsuppgifter
Alissa Agerova m.fl., Detektion och särskiljning av mikrocystin-kongener i subnanomolära koncentrationer med hjälp av aerolysin-nanoporer, ACS Nano (2026). DOI: 10.1021/acsnano.6c05413. pubs.acs.org/ancac3/article/do … nano.6c05413/5237658
