טכנולוגיה חדשה יכולה להציע זול יותר, בדיקות מזון מהיר יותר

Anonim

את הפתוגן מזון Escherichia coli O157 גורם כ 73, 000 מחלות ו 60 מקרי מוות בכל שנה בארצות הברית. בדיקות בטיחות טובות יותר יכולות לעזור למנוע חלק מהמחלות הנגרמות על ידי זן זה של E. coli וחיידקים מזיקים אחרים, על פי חוקרים MIT שהגיעו עם פתרון חדש אפשרי.

מבחן ה- MIT החדש מבוסס על סוג חדש של טיפות נוזל שיכולות לקשור חלבונים חיידקים. אינטראקציה זו, אשר יכול להיות מזוהה על ידי עין או עירום או טלפון חכם, יכול להציע חלופה מהירה הרבה יותר זול בדיקות בטיחות המזון הקיים.

"זוהי דרך חדשה לעשות חישה", אומר טימותי סוואגר, פרופסור לכימיה ב- MIT של ג'ון ד. מקארתור והכותב הבכיר של המחקר. "מה שיש לנו כאן הוא משהו שיכול להיות זול יותר, עם עלויות כניסה נמוכות".

קיפאן ג'אנג, סטודנט לתואר MIT, הוא המחבר הראשי של המאמר, המופיע בכתב העת ACS Central Science. מחברים אחרים הם Suchol Savagatrup, פוסט פוסט MIT; פיטר סיברגר, מנהל מכון מקס פלנק של קולואידים וממשקים בגרמניה; ופאולינה קאפלונק, סטודנטית לתואר שני במכון מקס פלנק.

זיהוי חיידקים

לפני שנתיים, המעבדה של Swager פיתחה דרך להפוך בקלות טיפות מורכבות כולל טיפות בשם תחליב Janus. טיפות יאנוס אלה מורכבות משתי מחציות בגודל שווה, אחת מהן עשויה מפלואורוקבון ואחת העשויה מפחמימנים. פלואורוקרבון הוא צפוף יותר מאשר פחמימנים, ולכן כאשר טיפות לשבת על משטח, חצי פלואורוקרבון תמיד בתחתית.

החוקרים החליטו לחקור באמצעות טיפות אלה כמו חיישנים בגלל התכונות האופטיות הייחודיות שלהם. במצב הטבעי שלהם, טיפות יאנוס שקופים כאשר הם נראו מלמעלה, אבל הם נראים אטומים אם מסתכלים מן הצד, בגלל הדרך כי האור מתכופף כפי שהוא עובר דרך טיפות.

כדי להפוך את טיפות לתוך חיישנים, החוקרים תכננו מולקולה פעילי שטח המכיל סוכר mannose להרכיב עצמית על ממשק פחמימנים מים, המהווה את המחצית העליונה של משטח טיפות. מולקולות אלה יכולים לקשור חלבון הנקרא לקטין, אשר נמצא על פני השטח של כמה זנים של E. coli. כאשר E. coli נמצא, טיפות לצרף את החלבונים ולהיות clumped יחד. זה דופק את החלקיקים את האיזון, כך האור להכות אותם scatters לכיוונים רבים, ואת טיפות להיות אטום כאשר צפו מלמעלה.

"אנו משתמשים בהכרה מולקולרית מקומית שהפתוגנים משתמשים בה, והם מכירים זה את זה בתכניות חלוקה חלשות של פחמימות-לקטין". אומר סוויגר. "ניצלנו את המולטיוולנטיות של הטיפות כדי להגביר את הזיקה המחייבת, וזה משהו שונה בהרבה ממה שחיישנים אחרים משתמשים בו".

כדי להדגים כיצד טיפות אלה יכולים לשמש חישה, החוקרים להציב אותם לתוך צלחת פטרי על גבי קוד QR כי ניתן לסרוק עם הטלפון החכם. כאשר E. coli נוכחים, טיפות clump יחד את קוד QR לא ניתן לקרוא.

צ'אד מירקין, פרופסור לכימיה באוניברסיטת נורת'ווסטרן ומנהל המכון הבינלאומי לננוטכנולוגיה, תיאר את החלקיקים כ"מעמד חדש וחזק של מבחנים ".

"הם פשוטים באלגנטיות, אך מסתמכים על גישות חדשות וחכמות ליצירת וליטול תחליבים", אומר מירקין, שלא היה מעורב במחקר. "הוכחה זו של הוכחת קונספט באיתור פתוגנים המכילים מזון היא משכנעת, שכן הם מהווים המעמד העיקרי של analytes המגדיר צורך unmeted בקהילה biosensor."

מהר יותר וזול יותר

בדיקות בטיחות המזון הנוכחי כרוך לעתים קרובות בהצבת דגימות מזון בצלחת תרבות כדי לראות אם מושבות חיידקים מזיקים טופס, אבל תהליך זה לוקח 2-3 ימים. טכניקות מהירות יותר המבוססות על חיידקי דנ"א חיידקיים או אינטראקציות חיידקים נוגדנים יקרים ודורשים מכשירים מיוחדים.

צוות ה- MIT מקווה להתאים את הטכנולוגיה החדשה שלו למערכים של בארות קטנות, שכל אחת מהן מכילה טיפות מותאמות אישית כדי לזהות פתוגן אחר וקושרת לקוד QR שונה. זה יכול לאפשר איתור מהיר, זול של זיהום באמצעות רק smartphone.

"היתרון הגדול של המכשיר שלנו הוא שאתה לא צריך מכשירים מיוחדים הכשרה טכנית כדי לעשות את זה", אומר ג 'אנג. "זה יכול לאפשר לאנשים מהמפעל, לפני משלוח המזון, לסרוק ולבדוק אותו כדי לוודא שהוא בטוח".

החוקרים עובדים כעת על מיטוב ההכנה המדגם מזון ולכן הם יכולים להיות ממוקמים לתוך הבארות עם טיפות. הם גם מתכננים ליצור טיפות מותאמות אישית עם סוכרים מורכבים יותר, כי היה להיקשר חלבונים חיידקים שונים. במאמר זה, החוקרים השתמשו בסוכר הנקשר לסוג לא-פתוגני של E. coli, אך הם מצפים שיוכלו להתאים את החיישן לזנים אחרים של E. coli וחיידקים מזיקים אחרים.

"אתה יכול לדמיין ביצוע טיפות סלקטיבי באמת לתפוס חיידקים שונים, בהתבסס על הסוכר שאנחנו שמים עליהם", אומר Savagatrup.

החוקרים גם מנסים לשפר את הרגישות של החיישן, אשר כיום דומה טכניקות קיימות, אבל יש פוטנציאל להיות הרבה יותר גדול, הם מאמינים. הם מקווים להשיק חברה למסחר את הטכנולוגיה בתוך שנה וחצי.

menu
menu