Iată cum funcționează: Amestecați niște bule minuscule, făcute special cu lichidul care credeți că ar putea conține bacterii E. coli . Plasați un cod QR sub vasul Petri și porniți camera telefonului. Dacă telefonul poate citi codul, este în siguranță. Dacă nu, există E. coli .
Aceasta este constatarea cercetărilor publicate în noua revistă a American Chemical Society, Central Science . Tehnica se bazează pe proiectarea picăturilor microscopice, iar autorii acesteia spun că are potențialul de a reduce considerabil timpul necesar testării alimentelor.
Intoxicațiile alimentare sunt o mare problemă, chiar și în SUA, E. coli cauzând 73.000 de boli și 60 de decese pe an, conform datelor Centrelor pentru controlul și prevenirea bolilor din 1999. Este de bază, dar viteza testării ar trebui să însemne mai multe testări .
„Marea problemă este că atunci când fabricați alimente, dacă nu aveți ceva care este practic la scala de timp a procesului de fabricație, trebuie să țineți produsul într-o instalație de depozitare [pentru testare], ” spune Tim Swager, profesor de chimie la MIT și autor al studiului. „Ai nevoie de ceva care să fie practic minute, sau poate câteva ore, nu o zi sau zeci de ore. Și de aici se află actuala stare a tehnologiei. Acest lucru este prea lent și foarte costisitor. ”
Echipa lui Swager amestecă două tipuri de materiale în picături la scară micronă numite emulsii Janus. Încep cu două materiale, hidrocarbura (H2O legată cu carbon, ca și cum ai obține gaze naturale) și fluorocarbon (fluor legat cu carbon, un material folosit în linia de pescuit). Încălzesc cele două lichide și le forțează împreună prin canale minuscule, injectându-le într-un fel de apă curgătoare ca o conductă care se aruncă într-un râu. Pe măsură ce particulele se răcesc, formează sfere care sunt jumătate hidrocarburi, jumătate fluorocarbon.
La aceste picături, oamenii de știință atașează o proteină vegetală numită lectină, care se leagă de E. coli . În mod normal, partea fluorocarbonă mai grea a picăturilor le menține la nivel, toate cu emisferele lor cu hidrocarburi orientate în sus. În această stare, ele acționează ca o lentilă cu o distanță focală infinită; lumina călătorește în linie dreaptă. Dar când lectina se leagă, bacteriile care se atașează modifică echilibrul picăturilor, determinându-le să se învârtă de partea lor. Când se întâmplă asta, refracția împrăștie lumina, blocând orice este dedesubt.
În stânga, picături Janus privite de sus. După ce picăturile își întâlnesc ținta, o proteină bacteriană, se aglomerează (dreapta). (Qifan Zhang) Cercetătorii au testat această tehnică pe mai multe tipuri de E. coli benigne și intenționează să extindă tehnica la alte bacterii, sau chiar la alte tipuri de agenți patogeni.
„Faptul că pot răspunde atât de bine, se pot înclina și le putem reorienta și se comportă ca niște lentile și că folosim gravitația pentru a le alinia, acestea sunt o mulțime de ingrediente cu adevărat neobișnuite, dar creează un lucru cu adevărat platformă puternică ”, spune Swager.
Aplicarea tehnologiei la tulpinile patogene este posibilă, dar ai avea nevoie de o structură de legare diferită pentru fiecare, spune John Mark Carter, un fost cercetător de contaminanți alimentari din USDA, care acum se consultă în aceeași industrie.
"Nu este chiar atât de ușor pe cât sună", spune Carter. „Mâncarea conține o mulțime de lucruri care leagă nespecific o varietate de suprafețe.”
El adaugă că picăturile trebuie să fie echilibrate precis, lucru pe care cercetătorii au fost capabili să îl facă, dar devine mult mai problematic în testarea în condiții de siguranță a alimentelor în viața reală. Carter este surprins că cercetătorii propun un test alimentar în acest moment. „Nu ar trebui să vorbești despre mâncare până nu faci experimente cu mâncare”, spune el.
În plus, limitele de sensibilitate pentru E. coli în alimente sunt mult mai mici decât poate oferi această tehnică. Swager a putut detecta prezența E. coli atunci când există aproximativ 10.000 de celule per ml de soluție. În 2010, FDA a redus cantitatea de E. coli non-toxică pe care a permis-o în brânză (un fel de limită generală de salubrizare) de la 100 MPN (numărul cel mai probabil) pe gram la 10 MPN. Anul trecut, agenția a respins acest lucru, spunând că nu a avut un impact asupra sănătății publice, dar pentru siguranța alimentelor și E. coli toxice, toleranța este zero. Nu există nici o tehnologie care să poată detecta o singură celulă de E. coli, motiv pentru care standardele actuale se bazează pe creșterea coloniilor într-un vas.
„O bacterie este suficientă pentru a te omorî”, spune Carter. „Dacă este o concentrație foarte mare de bacterii, o puteți detecta fără amplificare. Dar aproape toată lumea îl crește ... trebuie să-l crești, pentru că nu poți detecta o singură bacterie.
Dacă tehnologia lui Swager va deveni larg răspândită în industrie, aceste probleme trebuie abordate, iar apoi studiile alăturate vor fi comparate cu standardele actuale. În absență, ar putea exista aplicații pentru controlul intern al calității în industria alimentară (deși sensibilitatea la detectare ar fi încă o problemă).
„Waffles Eggo a avut o amintire [în 2016]. Nu a fost o rechemare uriașă, dar era listeria ”, spune Swager. „Când copiii mei erau mici, obișnuiam să le dau vase Eggo și ieșeau pe ușă în drum spre școală. Dar știți, aveți o reamintire de acest gen, cât timp va fi înainte ca părinții să își hrănească gofrele Eggo? Deci implicațiile asupra mărcilor sunt de asemenea foarte mari. ”
