Бактерии в еде будет проще найти

Только в США ежегодно происходит 73 тысячи заражений Escherichia coli O157 (кишечной палочкой), 60 из которых заканчиваются летальным исходом. Более качественные тесты для проверки пищи могут помочь избежать части заражений этим и другими микроорганизмами, заявили исследователи из Массачусетского технологического института (Massachusetts Institute of Technology, MIT), которые разработали возможное решение проблемы. Новый тест основан на технологии капель, которые могут прикрепляться к белкам бактерий, а затем сливаться в единое целое. Это взаимодействие, которое можно заметить невооруженным глазом или с помощью смартфона, удешевит и ускорит проверку пищевых продуктов на безопасность.

Работа велась в лаборатории Тимоти Свогера (Timothy Swager), профессора химии. Два года назад учеными был разработан простой способ получения комплексных капель, в том числе так называемых частиц Януса. Эти капли состоят из двух одинаковых полушарий из гидро- и флюорокарбона. Флюорокарбон плотнее гидрокарбона, поэтому на поверхности он всегда располагается снизу. Исследователи отметили уникальные оптические свойства таких капель и решили проверить, нельзя ли их использовать в качестве сенсоров. В нормальном состоянии из-за особенностей преломления света внутри капли Януса прозрачны, если смотреть на них сверху, и непрозрачны, если смотреть сбоку. Чтобы превратить их в сенсоры, специалисты создали поверхностную молекулу, содержащую моносахарид – маннозу, и усовершенствовали ее, чтобы она прикреплялась к гидрокарбоновой части капли. Эта молекула может соединяться с лектином, который можно найти в некоторых штаммах кишечной палочки. Если капли «находят» нужные штаммы кишечной палочки, они «прилипают» к ним, а затем собираются вместе. Это изменяет их пространственную ориентацию, и они становятся видимыми сверху.

Профессор Свогер пояснил, что он и его коллеги использовали лектин-карбогидратный механизм прикрепления, который сами бактерии применяют для распознавания себе подобных. Чтобы проверить действие сенсоров, они поместили капли Януса на дно чашки Петри с QR-кодом, который можно было отсканировать с помощью смартфона. При контакте с бактериями капли слились воедино, и код нельзя было считать.   

В настоящее время проверка продуктов на безопасность включает в себя помещение их образцов в лабораторные условия с целью выяснения, не будут ли в них расти колонии бактерий. Однако это довольно долгий процесс – он может занимать до двух-трех дней. Более быстрые, но при этом более дорогие способы основаны на анализе бактериальной ДНК или взаимодействии бактерий и антител. Научная группа из MIT планирует создать матрицу из нескольких небольших ячеек, в каждой из которых будут частицы Януса, «настроенные» на определенный патоген, и на дне каждой ячейки будет свой QR-код. Для того, чтобы узнать, нет ли в пище патогенов, будет достаточно поместить ее образцы в эти ячейки и использовать смартфон для считывания этих QR-кодов. Никаких дополнительных инструментов или специального образования для этого не потребуется. Чувствительность новых сенсоров не уступает методам, которые используются при проверке пищи сейчас, но исследователи планируют и дальше совершенствовать свое изобретение, а затем создать компанию, которая займется коммерциализацией технологии.