Voor het snel detecteren van zenuwgas hadden Amerikaanse onderzoekers een lichtdichte doos nodig, waar precies een smartphone op past die de analyse doet. 3D-printen was een mogelijkheid, maar ze vonden een nog betere optie: LEGO.

Het chemische analyseapparaat dat wetenschappers van de University of Texas in Austin voor ogen hadden, heeft een heel donkere ruimte nodig om een smartphone op te kunnen leggen, die een kleurenanalyse doet door foto’s van fluorescerende chemische stoffen te nemen. Eerst dachten ze aan 3D-printen om de doos mee te maken, maar er bleek een eenvoudigere en goedkopere manier: met LEGO-blokjes.

Hun werk met dit beroemde speelgoed haalde zelfs de wetenschappelijke literatuur: de onderzoekers publiceerden deze week een artikel in vakblad ACS Central Science (open access).


Zenuwgassen

De toepassing die de wetenschappers in hun publicatie beschrijven, is een eenvoudig apparaatje om zenuwgassen mee te detecteren. Dat werkt op basis van chemische stoffen die fluorescerend worden als ze in aanraking komen met bepaalde componenten in zenuwgas. De kleur en de helderheid van deze lichtgevende stoffen geven informatie over respectievelijk de stof en de concentratie van die stof (zie de illustratie hierboven).

Die fluorescerende stoffen zijn waarneembaar met het blote oog, maar om de helderheid goed te bepalen, heb je een objectieve meting nodig. Daarvoor is een moderne smartphone prima geschikt, dankzij zijn goede camera. Maar daarvoor moeten de lichtgevende stoffen zich wel in een donkere ruimte bevinden.
 


 

Doos

Hiervoor bouwden de wetenschappers een stevige vierkante doos van zwarte LEGO-blokjes, waar de smartphone op te leggen is. In de lichtdichte doos zit verder een uv-lampje dat zorgt dat de stoffen gaan fluoresceren. Ten slotte past er een multititerplaat (well-plate, zie foto rechtsonder) met 96 putjes in, waar de stoffen in zitten die moeten worden geanalyseerd.

De zwarte doos van LEGO is een prototype dat op termijn moet leiden tot een degelijk analyseapparaat, dat wordt gebruikt om snel ter plaatse te gaan en metingen te doen. Dat is bijvoorbeeld het geval wanneer er mogelijk sprake is van een chemische aanval, zoals hoogstwaarschijnlijk onlangs in Syrië.
 

Eenvoudig

Daarom moet het ding eenvoudig te bouwen zijn. Volgens de onderzoekers valt een 3D-printer daarmee af, zeggen ze in een artikel op de website van Popular Science, want hulporganisaties die in actie komen bij chemische aanvallen, hebben niet de beschikking over zo'n apparaat. Het voordeel van LEGO boven 3D-printen is duidelijk. LEGO-blokjes zijn over de hele wereld verkrijgbaar en zijn overal hetzelfde. Ook kun je met LEGO de afmetingen van de doos aanpassen voor andere merken smartphone. In de demonstratie werd een iPhone gebruikt.

De onderzoekers hebben hun apparaat nog niet getest met zenuwgassen, dus het kan nog even duren voor hulpverleners met de LEGO-doos in actie kunnen komen.
 

Bouwplan

Hoe het ook zij, de LEGO-constructie zit slim in elkaar en het leuke is dat de onderzoekers hun bouwplan beschikbaar hebben gesteld voor collega-wetenschappers. En hoe doen ze dat? Juist, in de vorm van de bekende LEGO-handleiding, met een stap-voor-stap-bouwplan (pdf).


Beeldmateriaal Sun et al., ACS Central Science, 2018.