Ожидание — это самое трудное. Особенно в случае тестирования на загрязнение воды или продуктов питания, которое может занимать несколько дней или даже неделю. Это оставляет возможность того, что люди могли быть подвергнуты воздействию вредных микроорганизмов, не подозревая об этом.
Для решения этой проблемы исследователи из Мичиганского государственного университета разработали два инновационных метода тестирования на наличие бактерий и вирусов в продуктах питания и воде. Эти методы сокращают время получения результатов с дней до часов, обеспечивая их в режиме реального времени.
«Мы знаем, что это проблема», — говорит Эванджелин Алоцилджа, профессор кафедры биосистем и сельскохозяйственной инженерии в Инженерном колледже. «Пляж закрыт сегодня, но что делать людям, которые купались до получения результатов теста?»
Алоцилджа и её команда разработали магнитные наночастицы с покрытием из гликанов, которые тоньше человеческого волоса. Они предназначены для удаления и идентификации микробных загрязнителей из продуктов питания и воды.
Исследование было опубликовано в журнале Food Safety and Quality.
Гликан — это сахар, который присоединяется к белкам, живущим на поверхности вирусов и бактерий. Как только наночастицы прикрепляются к бактериям, магнит используется для отделения частиц и бактерий от образца. Затем загрязнитель легко удаляется.
Следующий шаг — идентификация типа бактерий с помощью биологического датчика или биосенсора, который может обнаруживать живые организмы. Биосensor использует золотые наночастицы, которые встраиваются в ДНК бактерий, если присутствует определённый ген.
Если золотые наночастицы кажутся красными, значит, целевой ген присутствует. Если золотые наночастицы меняют цвет с красного на синий, это означает, что наночастицы образовали сгусток, и целевой ген отсутствует.
Этот метод тестирования занимает около 40 минут, что означает, что пользователь может идентифицировать бактерии в воде за два-четыре часа вместо одного-двух дней. Например, сальмонелла, кампилобактер и кишечная палочка передаются через загрязнённую воду и являются наиболее распространёнными причинами заболеваний пищевого происхождения в США и во всём мире.
Технология биосенсора на основе наночастиц Алоцилджи может выделить эти бактерии, вызывающие заболевания пищевого происхождения, менее чем за 30 минут, извлечь ДНК за 20 минут и обнаружить целевой ген за 40 минут, экономя время и деньги.
Для тестирования образца требуется лишь небольшое количество наночастиц благодаря технологии магнитных наночастиц с покрытием из гликанов. Например, для тестирования одного литра воды или 25 граммов пищи требуется всего один миллилитр магнитных наночастиц с покрытием из гликанов.
Алоцилджа надеется, что эти недорогие технологии, стоимость которых составляет от 10 до 50 центов за тест для гликан-покрытых магнитных наночастиц и менее 2 долларов за тест для метода с использованием золотых наночастиц, однажды будут использоваться по всему миру для проверки качества воды и повышения безопасности пищевых продуктов.
«Я увлечена помощью малообеспеченным группам населения, которые больше всего нуждаются в помощи, потому что они наиболее уязвимы к загрязнённой воде, пище и окружающей среде», — говорит Алоцилджа.
«Часто в этих сообществах не хватает медицинской инфраструктуры и есть ненадёжные источники питания. Биосensor на основе наночастиц отвечает этим потребностям, поскольку использует простой магнит, требует минимальной мощности, прост в эксплуатации и не требует холодильного хранения».
Недавно Алоцилджа и её команда тестировали эту интегрированную технологию биосенсора на основе наночастиц в полевых условиях для обнаружения инфекционных и устойчивых к противомикробным препаратам организмов, которые могут использоваться в медицинских клиниках и отделениях неотложной помощи.
«Мы не хотим, чтобы больные люди долго ждали диагностических результатов, прежде чем их можно будет лечить», — сказала Алоцилджа.
«Мы хотим, чтобы они могли получить лечение как можно скорее, потому что ранняя диагностика и лечение имеют решающее значение для раннего выздоровления и выживания».
Предоставлено Мичиганским государственным университетом.