Näin se toimii: Sekoita pieniä, erikoisvalmisteisia kuplia nesteeseen, jonka luulet sisältävän E. coli -bakteereja. Aseta QR-koodi petrimaljan alle ja kytke puhelimen kamera päälle. Jos puhelin pystyy lukemaan koodin, se on turvallista. Jos ei, siellä on E. coli .
Tämä on tutkimustulos, joka julkaistiin American Chemical Society: n uudessa lehdessä Central Science . Tekniikka riippuu mikroskooppisten pisaroiden suunnittelusta, ja tekijöiden mukaan sillä on potentiaalia vähentää huomattavasti ruoan testaamiseen kuluvaa aikaa.
Ruokamyrkytys on iso ongelma, jopa Yhdysvalloissa. E. coli aiheuttaa 73 000 sairautta ja 60 kuolemaa vuodessa, tautien torjunta- ja ehkäisykeskusten tietojen perusteella vuodelta 1999. Se on perusteltua, mutta testauksen nopeuttamisen pitäisi tarkoittaa sitä, että lisää testauksia tehdään .
"Suuri ongelma on, että kun valmistat ruokaa, jos sinulla ei ole jotain, joka on pohjimmiltaan valmistusprosessisi aikataulussa, sinun on pidettävä tuotetta varastossa [testausta varten], " sanoo Tim Swager, MIT: n kemian professori ja tutkimuksen kirjoittaja. ”Tarvitset jotain, joka on käytännössä minuutteja tai ehkä pari tuntia, ei päivä tai kymmeniä tunteja. Ja siinä tekniikan nykytila on juuri nyt. Tämä on liian hidasta ja erittäin kallista. "
Swagerin joukkue sekoittaa kahden tyyppistä materiaalia mikromittakaavaisiin pisaroihin, joita kutsutaan Janus-emulsioiksi. Ne alkavat kahdesta materiaalista, hiilivedystä (hiilellä sitoutuneesta H2O: sta, kuten joudut polttokaasuihin) ja fluorihiilivedystä (hiilellä sidottu fluori, siimoissa käytetty materiaali). Ne lämmittävät kaksi nestettä ylöspäin ja pakottavat ne yhteen pienten kanavien kautta, injektoimalla ne virtaavaan veteen tavallaan kuin putkeen, joka putoaa jokeen. Hiukkasten jäähtyessä ne muodostavat palloja, jotka ovat puoliksi hiilivetyjä, puolittain fluorihiilivetyjä.
Näihin pisaroihin tutkijat kiinnittävät lektiiniin nimeltään kasviproteiinin, joka sitoutuu E. coliin . Normaalisti pisaroiden raskaampi fluorihiilivetypinta pitää ne tasolla, kaikki hiilivetypuolipallonsa ylöspäin. Tässä tilassa ne toimivat kuin linssi, jonka polttoväli on ääretön; valo kulkee suorassa linjassa. Mutta kun lektiini sitoutuu, kiinnittyvät bakteerit muuttavat pisaroiden tasapainoa aiheuttaen niiden tiputuksen puolelleen. Kun tämä tapahtuu, taitekerroin hajoaa, estäen kaiken, mikä on alla.
Vasemmalla Janus-pisaroita ylhäältä katsottuna. Kun pisarat kohtaavat tavoitteensa, bakteeriproteiinin, ne rypistyvät yhteen (oikealla). (Qifan Zhang) Tutkijat ovat kokeilleet tätä tekniikkaa monentyyppisillä hyvänlaatuisilla E. coli -tyypeillä ja suunnittelevat tekniikan laajentamista muihin bakteereihin tai jopa muun tyyppisiin patogeeneihin.
"Se tosiasia, että he voivat vastata niin hyvin, ne voivat kallistua, ja voimme suunnata ne uudelleen ja ne käyttäytyvät kuin linssit, ja koska käytämme painovoimaa niiden kohdistamiseen, nämä ovat paljon todella epätavallisia ainesosia, mutta se tekee todella tehokas alusta ”, Swager sanoo.
Teknologian soveltaminen patogeenisiin kantoihin on mahdollista, mutta jokaiselle tarvitset erilaisen sitovan rakenteen, sanoo USDA: n entinen, elintarvikkeista peräisin olevien epäpuhtauksien tutkija John Mark Carter, joka kuulee nyt samalla toimialalla.
"Se ei todellakaan ole niin helppoa kuin miltä se kuulostaa", Carter sanoo. "Ruoka sisältää paljon asioita, jotka sitovat erilaisia pintoja epäspesifisesti."
Hän lisää, että pisaroiden on oltava tasapainossa tarkasti, minkä tutkijat pystyivät tekemään, mutta siitä tulee paljon ongelmallisempaa reaalielämän elintarviketurvallisuustesteissä. Carter on yllättynyt siitä, että tutkijat ehdottavat tässä vaiheessa ruokatestiä. "Sinun ei oikeastaan pitäisi puhua ruoasta ennen kuin teet kokeiluja ruuan kanssa", hän sanoo.
Lisäksi ruoan E. colin herkkyysrajat ovat paljon alhaisemmat kuin tämä tekniikka voi vielä tarjota. Swager pystyi havaitsemaan E. colin läsnäolon, kun liuosta ml on noin 10 000 solua. Vuonna 2010 FDA vähensi myrkyttömien E. colien määrän juustoissa (eräänlainen yleinen sanitaatioraja) 100 MPN: stä (todennäköisin luku) grammaa kohti 10 MPN: ään. Viime vuonna virasto tuki tätä sanomalla, ettei sillä ollut vaikutusta kansanterveyteen, mutta elintarviketurvallisuuden ja myrkyllisen E. colin osalta toleranssi on nolla. Ei ole tekniikkaa, joka pystyisi havaitsemaan yhden E. coli -solun, siksi nykyiset standardit luottavat kasvattamaan pesäkkeitä lautasessa.
"Yksi bakteeri riittää tappamaan sinut", Carter sanoo. ”Jos se on erittäin korkea bakteeripitoisuus, voit havaita sen ilman monistusta. Mutta melkein kaikki kasvavat sitä ... sinun on kasvatettava sitä, koska et voi havaita yhtä bakteeria. "
Jotta Swagerin tekniikasta tulisi laajalle levinnyttä teollisuudessa, näitä kysymyksiä on käsiteltävä, ja sitten rinnakkaiset tutkimukset vertaavat sitä nykyisiin standardeihin. Ilman sitä elintarviketeollisuudessa voisi olla sovelluksia sisäiseen laadunvalvontaan (vaikka havaitsemisen herkkyys olisi edelleen ongelma).
”Eggo-vohvelit palautettiin markkinoille [vuonna 2016]. Se ei ollut valtava muisto, mutta se oli listeria ”, Swager sanoo. ”Kun lapseni olivat pieniä, annoin heille Eggo-vohveleita, ja he menivät ovesta matkalla kouluun. Mutta tiedät, että sinulla on sellainen tuotemuistutus, kuinka kauan kestää, ennen kuin vanhemmat aikovat ruokkia lapsiaan Eggo-vohveleita? Joten vaikutukset tuotemerkkeihin ovat myös todella korkeat. ”
