Dit is hoe het werkt: meng enkele kleine, speciaal gemaakte bubbels met vloeistof waarvan u denkt dat deze E. coli- bacteriën kan bevatten. Plaats een QR-code onder de petrischaal en zet de camera van uw telefoon aan. Als de telefoon de code kan lezen, is het veilig. Zo niet, dan is er E. coli .
Dit blijkt uit onderzoek dat is gepubliceerd in Central Science, het nieuwe tijdschrift van de American Chemical Society. De techniek hangt af van het ontwerp van de microscopische druppeltjes, en de auteurs zeggen dat het de mogelijkheid heeft om de hoeveelheid tijd die nodig is om voedsel te testen enorm te verminderen.
Voedselvergiftiging is een groot probleem, zelfs in de VS, waarbij E. coli volgens de gegevens van Centers for Disease Control and Prevention uit 1999 73.000 ziekten en 60 sterfgevallen per jaar veroorzaakt. Het is eenvoudig, maar het versnellen van testen zou moeten betekenen dat er meer getest wordt .
"Het grote probleem is dat als je voedsel produceert, als je niet iets hebt dat in principe op de tijdschaal van je productieproces staat, je het product omhoog moet houden in een opslagfaciliteit [voor testen], " zegt Tim Swager, professor scheikunde aan het MIT en auteur van de studie. “Je hebt iets nodig dat vrijwel minuten is, of misschien een paar uur, geen dag of tientallen uren. En dat is nu de huidige stand van de technologie. Dit is te langzaam en erg duur. "
Het team van Swager mengt twee soorten materiaal in druppeltjes op micronschaal die Janus-emulsies worden genoemd. Ze beginnen met twee materialen, koolwaterstof (H2O gebonden met koolstof, zoals je in brandstofgassen terechtkomt) en fluorkoolstof (fluor gebonden met koolstof, een materiaal dat in de vislijn wordt gebruikt). Ze verwarmen de twee vloeistoffen en dwingen ze samen door kleine kanalen en injecteren ze in stromend water, ongeveer zoals een pijp die in een rivier dumpt. Terwijl de deeltjes afkoelen, vormen ze bollen die half koolwaterstof, half fluorkoolstof zijn.
Aan deze druppels hechten de wetenschappers een plantaardige proteïne, lectine genaamd, die zich bindt aan E. coli . Normaal gesproken houdt de zwaardere fluorkoolstofzijde van de druppels ze waterpas, allemaal met hun koolwaterstofhemisferen naar boven gericht. In die toestand gedragen ze zich als een lens met een oneindige brandpuntsafstand; licht reist in een rechte lijn door. Maar wanneer het lectine bindt, verandert de hechtende bacterie het evenwicht van de druppeltjes, waardoor ze op hun zij kantelen. Wanneer dat gebeurt, verstrooit de breking het licht en blokkeert alles wat zich eronder bevindt.
Links de druppels van Janus van boven gezien. Nadat de druppels hun doelwit, een bacterieel eiwit, hebben gevonden, klonteren ze samen (rechts). (Qifan Zhang) De onderzoekers hebben deze techniek getest op verschillende soorten goedaardige E. coli en zijn van plan de techniek uit te breiden naar andere bacteriën, of zelfs andere soorten pathogenen.
“Het feit dat ze zo goed kunnen reageren, dat ze kunnen kantelen, en dat we ze kunnen heroriënteren en dat ze zich gedragen als lenzen, en dat we zwaartekracht gebruiken om ze uit te lijnen, dit zijn veel echt ongebruikelijke ingrediënten, maar het zorgt voor een echt krachtig platform ', zegt Swager.
Het is mogelijk om de technologie toe te passen op pathogene stammen, maar je zou voor elke soort een andere bindingsstructuur nodig hebben, zegt John Mark Carter, een voormalig onderzoek naar voedselverontreinigende stoffen bij de USDA die nu overlegt met dezelfde industrie.
"Het is echt niet zo eenvoudig als het klinkt, " zegt Carter. "Voedsel bevat veel dingen die op niet-specifieke wijze een verscheidenheid aan oppervlakken binden."
Hij voegt eraan toe dat de druppels precies moeten worden uitgebalanceerd, wat de onderzoekers konden doen, maar het wordt veel problematischer in real-life voedselveiligheidstests. Carter is verrast dat de onderzoekers op dit punt een voedseltest voorstellen. "Je moet echt niet over eten praten totdat je experimenten met eten doet, " zegt hij.
Bovendien zijn de gevoeligheidslimieten voor E. coli in voedsel veel lager dan deze techniek tot nu toe kan bieden. Swager kon de aanwezigheid van E. coli detecteren wanneer er ongeveer 10.000 cellen per ml oplossing waren. In 2010 heeft de FDA de hoeveelheid niet-toxische E. coli die het in kaas (een soort algemene saneringslimiet) toestond, verlaagd van 100 MPN (meest waarschijnlijke aantal) per gram tot 10 MPN. Vorig jaar heeft het bureau daar afstand van gedaan en gezegd dat het geen invloed had gehad op de volksgezondheid, maar voor voedselveiligheid en giftige E. coli is tolerantie nul. Er is geen technologie die een enkele E. coli- cel kan detecteren, daarom vertrouwen de huidige normen op groeiende kolonies in een schaal.
"Eén bacterie is genoeg om je te doden", zegt Carter. “Als het een zeer hoge concentratie bacteriën is, kun je het detecteren zonder versterking. Maar bijna iedereen kweekt het ... je moet het laten groeien, omdat je geen enkele bacterie kunt detecteren. "
Als de technologie van Swager in de industrie wijdverbreid moet worden, moeten deze problemen worden aangepakt en moeten er vervolgens studies worden uitgevoerd om het te vergelijken met de huidige normen. Bij afwezigheid daarvan zouden er toepassingen voor interne kwaliteitscontrole in de voedingsmiddelenindustrie kunnen zijn (hoewel detectiegevoeligheid nog steeds een probleem zou zijn).
“Eggo-wafels hadden een terugroepactie [in 2016]. Het was geen grote herinnering, maar het was listeria, ”zegt Swager. “Toen mijn kinderen klein waren, gaf ik ze Eggo-wafels en gingen ze de deur uit op weg naar school. Maar weet je, je hebt zo'n terugroepactie, hoe lang duurt het voordat ouders hun kinderen Eggo-wafels gaan voeren? Dus de implicaties voor de merken zijn ook erg groot. ”
