Εδώ είναι πώς λειτουργεί: Αναμείξτε μερικές μικροσκοπικές, ειδικά κατασκευασμένες φυσαλίδες με υγρό που νομίζετε ότι μπορεί να περιέχουν βακτήρια Ε. Coli . Τοποθετήστε έναν κώδικα QR κάτω από το τρυβλίο Petri και ενεργοποιήστε την κάμερα του τηλεφώνου σας. Εάν το τηλέφωνο μπορεί να διαβάσει τον κώδικα, είναι ασφαλές. Εάν όχι, υπάρχει E. coli .
Αυτό είναι το εύρημα της έρευνας που δημοσιεύθηκε στο νέο περιοδικό American Chemical Society, Central Science . Η τεχνική εξαρτάται από το σχεδιασμό των μικροσκοπικών σταγονιδίων και οι συγγραφείς της λένε ότι έχει τη δυνατότητα να μειώσει σημαντικά τον χρόνο που απαιτείται για να δοκιμάσουν τα τρόφιμα.
Η δηλητηρίαση από τα τρόφιμα είναι ένα μεγάλο πρόβλημα, ακόμη και στις ΗΠΑ, καθώς το E. coli προκαλεί 73.000 ασθένειες και 60 θανάτους ετησίως, σύμφωνα με τα στοιχεία των Κέντρων Ελέγχου και Πρόληψης Νοσημάτων από το 1999. Είναι βασικό, αλλά η επιτάχυνση των δοκιμών .
"Το μεγάλο πρόβλημα είναι, όταν φτιάχνετε τρόφιμα, αν δεν έχετε κάτι που είναι βασικά στο χρονικό διάστημα της παραγωγικής σας διαδικασίας, πρέπει να κρατάτε το προϊόν σε μια αποθήκη [για δοκιμές], " λέει ο Tim Swager, καθηγητής χημείας στο MIT και συγγραφέας της μελέτης. "Χρειάζεστε κάτι που είναι σχεδόν λεπτά, ή ίσως μερικές ώρες, όχι μια μέρα ή δεκάδες ώρες. Και εδώ βρίσκεται η σημερινή κατάσταση της τεχνολογίας. Αυτό είναι πολύ αργό και πολύ δαπανηρό. "
Η ομάδα του Swager συνδυάζει δύο τύπους υλικού σε σταγονίδια κλίμακας μικρού μεγέθους που ονομάζονται γαλακτώματα Janus. Αρχίζουν με δύο υλικά, υδρογονάνθρακες (H2O δεσμευμένοι με άνθρακα, όπως και στα αέρια καυσίμων) και φθοριοάνθρακα (φθοριούχο άνθρακα, υλικό που χρησιμοποιείται στη γραμμή αλιείας). Αυτά θερμαίνουν τα δύο ρευστά επάνω και τα πιέζουν μαζί μέσα σε μικροσκοπικά κανάλια, εισάγοντάς τα σε ρέοντα ύδατα σαν ένα ρεύμα που πέφτει σε ένα ποτάμι. Καθώς τα σωματίδια κρύβονται, σχηματίζουν σφαίρες που είναι μισοί υδρογονάνθρακες, ημίση φθοριοάνθρακες.
Σε αυτά τα σταγονίδια, οι επιστήμονες συνδέουν μια φυτική πρωτεΐνη που ονομάζεται λεκτίνη, η οποία συνδέεται με το Ε. Coli . Κανονικά, η βαρύτερη πλευρά των σταγονιδίων από τα φθοριοάνθρακες τους κρατά επίπεδα, όλα με τα ημισφαίρια υδρογονανθράκων στραμμένα προς τα πάνω. Σε αυτή την κατάσταση, ενεργούν σαν φακός με άπειρη εστιακή απόσταση. το φως ταξιδεύει σε ευθεία γραμμή. Αλλά όταν η λεκτίνη δεσμεύεται, τα βακτήρια που προσκολλώνται αλλάζουν την ισορροπία των σταγονιδίων, προκαλώντας τους να ακουμπήσουν από την πλευρά τους. Όταν συμβεί αυτό, η διάθλαση διασκορπίζει το φως, αποκλείοντας ό, τι είναι κάτω από αυτό.
Στα αριστερά, τα σταγόνες Janus φαίνονται από ψηλά. Αφού τα σταγονίδια συναντήσουν τον στόχο τους, μια βακτηριακή πρωτεΐνη, συσσωρεύονται μαζί (δεξιά). (Qifan Zhang) Οι ερευνητές έχουν δοκιμάσει αυτή την τεχνική σε διάφορους τύπους καλοήθους E. coli και σχεδιάζουν να επεκτείνουν την τεχνική σε άλλα βακτήρια ή ακόμα και σε άλλους τύπους παθογόνων παραγόντων.
"Το γεγονός ότι μπορούν να ανταποκριθούν τόσο καλά, μπορούν να κλίνουν και μπορούμε να τους επαναπροσανατολίσουμε και να συμπεριφέρονται σαν φακοί, και ότι χρησιμοποιούμε βαρύτητα για να τις ευθυγραμμίσουμε, είναι πολλά πραγματικά ασυνήθιστα συστατικά, αλλά κάνει για ένα πραγματικά ισχυρή πλατφόρμα ", λέει ο Swager.
Η εφαρμογή της τεχνολογίας στα παθογόνα στελέχη είναι εφικτή, αλλά θα χρειαστείτε διαφορετική δομή δέσμευσης για καθένα από αυτά, λέει ο John Mark Carter, πρώην ερευνητής ρύπων που μεταφέρεται στα τρόφιμα στο USDA, ο οποίος τώρα συμβουλεύει στον ίδιο κλάδο.
"Δεν είναι πραγματικά τόσο εύκολο όσο ακούγεται", λέει ο Carter. "Τα τρόφιμα περιέχουν πολλά πράγματα που δεσμεύουν μια ποικιλία επιφανειών μη συγκεκριμένα."
Προσθέτει ότι τα σταγονίδια πρέπει να είναι εξισορροπημένα με ακρίβεια, τα οποία οι ερευνητές μπόρεσαν να κάνουν, αλλά καθίσταται πολύ πιο προβληματική στην πραγματική δοκιμή ασφάλειας τροφίμων. Ο Carter εκπλήσσεται που οι ερευνητές προτείνουν μια δοκιμή τροφίμων σε αυτό το σημείο. "Δεν πρέπει να μιλάτε για φαγητό μέχρι να κάνετε πειράματα με φαγητό", λέει.
Επιπλέον, τα όρια ευαισθησίας για το Ε. Coli στα τρόφιμα είναι πολύ χαμηλότερα από αυτά που μπορεί να προσφέρει αυτή η τεχνική. Ο Swager ήταν σε θέση να ανιχνεύσει την παρουσία Ε. Coli όταν υπάρχουν περίπου 10.000 κύτταρα ανά mL διαλύματος. Το 2010, ο FDA μείωσε την ποσότητα μη τοξικών E. coli που επέτρεπε στο τυρί (ένα είδος γενικού ορίου υγιεινής) από 100 MPN (πιθανότερο αριθμό) ανά γραμμάριο έως 10 MPN. Πέρυσι, ο οργανισμός υποστήριξε το γεγονός αυτό, λέγοντας ότι δεν είχε αντίκτυπο στη δημόσια υγεία, αλλά για την ασφάλεια των τροφίμων και το τοξικό E. coli, η ανοχή είναι μηδενική. Δεν υπάρχει τεχνολογία που να μπορεί να ανιχνεύσει ένα κύτταρο E. coli, γι 'αυτό τα σημερινά πρότυπα βασίζονται σε αναπτυσσόμενες αποικίες σε ένα πιάτο.
"Ένα βακτήριο είναι αρκετό για να σας σκοτώσει", λέει ο Κάρτερ. "Αν υπάρχει πολύ υψηλή συγκέντρωση βακτηρίων, μπορείτε να το ανιχνεύσετε χωρίς ενίσχυση. Αλλά σχεδόν όλοι το μεγαλώνουν ... πρέπει να το μεγαλώνεις, επειδή δεν μπορείς να ανιχνεύσεις ένα βακτήριο ».
Αν η τεχνολογία του Swager πρόκειται να γίνει ευρέως διαδεδομένη στη βιομηχανία, τα ζητήματα αυτά πρέπει να αντιμετωπιστούν και στη συνέχεια οι μελέτες δίπλα-δίπλα τρέχουν για να συγκριθούν με τα τρέχοντα πρότυπα. Εάν δεν υπάρχει, ενδέχεται να υπάρχουν αιτήσεις εσωτερικού ελέγχου ποιότητας στη βιομηχανία τροφίμων (αν και η ευαισθησία ανίχνευσης θα εξακολουθεί να αποτελεί πρόβλημα).
"Τα βάφλες του Eggo είχαν μια ανάκληση [το 2016]. Δεν ήταν μια τεράστια ανάκληση, αλλά ήταν λιστερία ", λέει ο Swager. «Όταν τα παιδιά μου ήταν μικρά, τα χρησιμοποιούσα για να τους δώσω βάφλες Eggo και θα πήγαιναν έξω από την πόρτα στο δρόμο τους στο σχολείο. Αλλά ξέρετε, έχετε μια ανάκληση του προϊόντος έτσι, πόσο καιρό θα είναι πριν οι γονείς πρόκειται να ταΐσουν τα παιδιά τους Eggo βάφλες; Έτσι οι επιπτώσεις στα σήματα είναι επίσης πολύ υψηλές ».
