Пищевое отравление: многие из нас перенесли его, и мы не скоро забудем об этом. Химики Университета штата Колорадо пытаются сделать так, чтобы мы могли.
Заимствуя концепции медицинских диагностических устройств, они создали простой и дешевый набор портативных тестов, которые могут обнаруживать присутствие многих патогенов, передающихся через воду или пищу. При применении в полевых условиях такие тесты могли бы значительно сократить количество дорогостоящих последующих тестов, необходимых для защиты пищевых продуктов от фекального загрязнения.
Новые системы тестирования являются инновациями лаборатории Чака Генри, профессора и заведующего кафедрой химии. Исследование находится в Analytical Chemistry, публикации Американского химического общества (ACS), и является предметом пресс-релиза ACS. Статья написана аспирантами Жаклин Адкинс и Кэтрин Бёле, научным сотрудником CSU Колином Френдом, научным сотрудником бакалавриата Брианой Чемберлен и Бледаром Биша из Университета Вайоминга..
В своем исследовании Генри и его коллеги нацелились на широкий класс бактерий, известных как фекальные индикаторные бактерии (FIB), которые вызывают наибольшее количество госпитализаций и смертей от пищевых отравлений. Распространенная причина: использование небезопасной воды для полива зеленых овощей, таких как ростки люцерны, шпинат и салат.
В то время как федеральные правила требуют регулярной проверки фруктов и овощей на загрязнение фекалиями, стандартные процессы нуждаются в улучшении. Обычные методы, такие как иммуноанализ и полимеразная цепная реакция (ПЦР), работают достаточно хорошо, но они могут приводить к ложноположительным результатам и требуют дорогостоящего оборудования. Золотым стандартом для обнаружения бактерий является лабораторная культура, но это может занять до 48 часов.
Генри и его коллеги выбрали точную, простую и дешевую систему. Они сделали два типа тестов, которые обнаруживают фермент, связанный с бактериями FIB. Первый представляет собой небольшую полоску бумаги, обработанную молекулой субстрата, которая меняет цвет при контакте с бактериальным ферментом - подобно домашнему тесту на беременность. Исследователи предполагают, что приложение для смартфона может быть объединено с бумажным тестом.
«Мы обнаружили, что с фильтровальной бумагой, воском и небольшим количеством упаковочной ленты мы можем сделать здесь довольно много химии», - сказал Генри. «Это материалы на 2 цента».
Их второй тест является электрохимическим и состоит из угольных электродов, напечатанных трафаретной печатью на прозрачных листах, которые указывают на те же бактерии, вставленные в считывающее устройство. Настройка аналогична домашнему глюкометру.
Исследователи провели анализ загрязненной воды из близлежащей лагуны, а также воды, зараженной кишечной палочкой и Enterococcus faecalis, которая использовалась для мытья чистых ростков люцерны. Оба теста выявили вредные бактерии в течение 4-12 часов.
Затем они хотят построить мобильную вычислительную платформу для своих тестов. Они работают над системой на базе Raspberry Pi, которая может выполнять кинетические измерения для обнаружения изменений в уровне бактерий с течением времени и автоматически передавать информацию на облачную платформу. Над этими достижениями команда работает вместе с исследователем компьютерных наук Сангми Палликарой.
Генри объяснил, что новые тесты его лаборатории не могут точно сказать, какие бактерии присутствуют, но они могут обнаружить широкий класс бактерий FIB, которые обычно ответственны за вспышки болезней пищевого происхождения или закрытые пляжи летом. «На данный момент это точно, но не конкретно», - сказал Генри. «Это тест, который говорит вам, что вам нужно сделать больше тестов."
Напротив, ПЦР-тесты на бактерии, которые в настоящее время используются для обеспечения безопасности пищевых продуктов, более специфичны, но медленнее и дороже. Дешевый, простой предварительный тест, такой как у Генри и др., может сэкономить деньги и время, сократив общее количество необходимых тестов на безопасность пищевых продуктов.
Команда CIP, в которую входят исследователи Брайан Гейсс и Элизабет Райан, среди прочих проектов также изучает устойчивость к противомикробным препаратам.