Компактное устройство обнаруживает кишечную палочку за минуты

от

Исследователи из Университета Ватерлоо разработали устройство размером с ладонь, которое может помочь спасать жизни и снижать заболеваемость за счёт быстрого и недорогого обнаружения токсичных бактерий в системах водоснабжения.

Проблема загрязнения

Загрязнение, вызванное кишечной палочкой (Escherichia coli), бактерией, обычно обитающей в желудочно-кишечном тракте млекопитающих, ежегодно приводит к примерно 230 смертям и 3 миллионам острых заболеваний по всему миру, в основном затрагивая младенцев и маленьких детей.

Цель исследования

В рамках исследования, опубликованного в журнале Biosensors and Bioelectronics, научная группа поставила перед собой задачу помочь снизить эти цифры, опираясь на технологию, изначально разработанную для обнаружения вируса COVID-19 во время глобальной пандемии.

«Мы уверены, что наша технология может оказать значительное влияние на здоровье», — сказала доктор Кэролайн Рен, профессор машиностроения и мехатроники, а также кафедра микрофлюидных технологий в Ватерлоо. «Тестирование показало, что она очень точна как с точки зрения специфичности — способности различать кишечную палочку и другие бактерии, — так и с точки зрения чувствительности».

Устройство за 70 долларов

Устройство стоимостью всего 70 долларов включает в себя позолоченный датчик размером с монету в десять центов в сочетании с платой размером со смартфон, на которой размещён небольшой прибор, известный как векторный сетевой анализатор (VNA).

Датчик покрыт антителом — типом белка, вырабатываемого иммунной системой, — которое притягивает и связывает кишечную палочку со своей поверхностью, если бактерии присутствуют в образце из нескольких капель воды.

Когда кишечная палочка связывается с антителом, это вызывает сдвиг резонансной частоты микроволн, излучаемых датчиком. Этот сдвиг фиксируется и анализируется с помощью VNA, который определяет как наличие, так и концентрацию бактерий в режиме реального времени.

Устройство было протестировано с использованием нескольких капель воды в резервуаре, но Рен сказала, что технологию можно легко масштабировать в соответствии с международными стандартами обнаружения кишечной палочки, требующими более крупных образцов.

Текущие тесты на кишечную палочку

Текущие тесты на кишечную палочку обычно включают сбор и транспортировку проб воды в централизованные лаборатории, что часто приводит к задержкам, которые могут длиться несколько дней и оставлять людей уязвимыми для заболеваний.

Рен сказала, что быстрые результаты, низкая стоимость и портативность устройства, созданного в Ватерлоо, делают его идеальным для тестирования на месте в домах и на водоочистных сооружениях, а также для регулярного мониторинга водоёмов на предмет загрязнения.

Его потенциал особенно значим в развивающихся странах, где люди более уязвимы к загрязнению кишечной палочкой, а доступ к лабораторным исследованиям ограничен. Например, в исследовании, проведённом в странах Африки к югу от Сахары, было обнаружено, что 71% проб воды в домашних условиях были загрязнены.

«Водные нормы строги, и быстро внедрить новые технологии сложно, — сказала Рен, которая также является членом Водного института и Института нанотехнологий Ватерлоо. — Мы надеемся, что наша работа вдохновит научное сообщество и частный сектор сделать технологию широко доступной».

Предоставлено Университетом Ватерлоо.

Источник

Другие новости по теме

Другие новости на сайте