09/05/2016 - Forscher der UPM entwerfen einen neuen Sensor zur Analyse der biologischen Vielfalt der Atmosphäre

Menéame

Mit dem Ziel, die biologische Verschmutzung der städtischen Luft zu erkennen und zu modellieren, Forscher der Technische Hochschule für Industrieingenieure der Polytechnische Universität Madrid (UPM), angeführt von Professor Diego A. Moreno hat einen neuen Partikel-Sammler entwickelt, der dank seines innovativen Designs und der Anwendung neuer Technologien der Molekularbiologie und der Hilfe von Drohnen die genaue Untersuchung der biologischen Vielfalt in der Luft - der so genannten Mikrobiota - an verschiedenen Orten, Jahreszeiten und Höhen ermöglichen wird. Die Analyse der gesammelten Daten wird voraussichtlich in Zukunft dazu dienen, prädiktive Modelle für das Management der Luftqualität in städtischen Umgebungen zu schaffen.

Traditionell erfolgt die Probenahme von Luftproben für die Untersuchung von Mikroorganismen durch Filtern der Luft auf Kulturmedien oder Filtern, die dann inkubiert werden. Der größte Teil der biologischen Vielfalt eines Ökosystems ist jedoch nicht kultivierbar. Im Bewusstsein dieser Begrenzung haben Forscher der UPM ein Gerät entwickelt, das weiter gehen kann, um eine globale Studie des Aerobiota zu erhalten.

So haben sie einen neuen tragbaren Partikelkollektor in der Luft mit autonomem Betrieb entwickelt, bei dem der Lufteinlass durch Trägheit durch Anstecken an ein mobiles Gerät oder Fahrzeug (Auto, Bus, Zug, Straßenbahn, U-Bahn) erfolgt. Die Luft gelangt durch eine vordere Eingangsöffnung zu einem wasserdichten Sammelsystem, durchläuft eine filterförmige, mikroperforierte Metallplatte und die Partikel werden auf einer Platte gesammelt, die mit einer Klebefläche beschichtet ist. Durch die Änderung der Geschwindigkeit des Fahrzeugs, mit dem es verbunden ist, kann der Luftstrom und damit das gesamte Probenvolumen leicht und schnell verändert werden. Das System hat ein kompaktes Design und ist wiederverwendbar und kostengünstig, wodurch es leichter wird, es einzuführen.

Die Entwicklung dieses neuen Sensors erfolgte im Rahmen eines gemeinsamen Forschungsprogramms der Gemeinschaft Madrid AIRBIOTA-CM, zu dem die Forschungsgruppe gehört Bio-Engineering und Werkstoffe (BIO-MAT) der UPM. Innerhalb dieses Konsortiums, das Anstrengungen zur Verbesserung der Kenntnisse über die biologische Verschmutzung der städtischen Luft ergänzen soll, wird der neue Sammler für die umfassende Untersuchung der in der Luft vorhandenen Mikroorganismen eingesetzt.

Mit fortschrittlichen molekularen Biologietechniken wie der massiven DNA-Sequenzierung werden die aufgenommenen Partikel analysiert, um menschliche und tierische Krankheitserreger sowie Allergene zu identifizieren und ihre Prävalenz in verschiedenen Jahreszeiten in der Gemeinschaft von Madrid zu ermitteln.

Da die jüngsten wissenschaftlichen Daten eine mögliche höhenabhängige biologische Vielfalt nahe legen, wird der neue Detektor auch die Möglichkeit haben, den Biota der Luft in verschiedenen Bereichen zu untersuchen, indem er sich mit Drohnen zusammenschließt.

Nach Ansicht der Forscher der UPM "werden die gesammelten Daten mittel- bis langfristig für die Entwicklung mathematischer Modelle analysiert, die es ermöglichen, Veränderungen in der Zusammensetzung der Aerobiota auf der Grundlage von Faktoren wie Höhe, Meteorologie oder Nähe von städtischen oder industriellen Umgebungen vorherzusagen."


Das Gerät befindet sich in Patentverfahren (P201531836: Partikel-Sensor in der tragbaren und autonomen Luft).

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UPM

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