Inżynier naukowy z Texas A&M AgriLife wraz z kolegą z Florydy opracowali bioczujnik, który może wykrywać zakażenie bakteriami listeria w ciągu dwóch lub trzech minut.

„Mamy nadzieję, że wkrótce będziemy potrafili wykrywać poziomy rzędu jednej bakterii na 25 gram próbki materiału, czyli około jednej uncji”, powiedziała dr. Carmen Gomes, inżynier naukowy z AgriLife z wydziału Texas A&M University zajmującego się inżynierią biologiczną i rolniczą, College Station.

Ta sama technologia może zostać opracowana do wykrywania innych patogenów, takich jak E. coli O157:H7, dodała. Bakterie listeria zostały jednak wybrane jako pierwszy patogen, ponieważ może ona przeżyć nawet w temperaturach poniżej zera.

„Może się on rozwijać w warunkach chłodniczych, ale rozrost będzie znacznie przyspieszony po podgrzaniu do optymalnego zakresu temperatury od 30 do 37 stopni Celsjusza (od 86 do 98 stopni Fahrenheita)”, powiedziała Gomes. „Jest to podstawowy problem w przypadku żywności, która często nie jest gotowana, np. liściastych warzyw, owoców i miękkich serów przechowywanych w lodówce”.
Obecnie jedynym sposobem wykrywania zakażenia żywności bakterią listeria jest analiza wyspecjalizowanych techników i procesy, które mogą potrwać kilka dni, podała. W przypadku firm zajmujących się przetwórstwem żywności, które produkują i transportują duże ilości żywności w ciągu dnia, źródła zanieczyszczenia bakterią listeria mogą stać się ruchomym celem, który jest często omijany przez bieżącą technologię.

Bioczujnik, nad którym pracuje Gomes, jest nadal w fazie prototypu, jednak za kilka lat wyobraża sobie ręczne urządzenie, którego obsługa nie będzie wymagała szczególnego szkolenia.

„Zajmuję się biologią i inżynierią polimerów; jego specjalizacją jest elektrochemia i nanostruktury”, powiedziała.
W kontekście komponentu biologicznego Gomes przyznała, że korzysta z „nanoszczotek” przeznaczonych do przechwytywania konkretnych bakterii.

Nanoszczotki używają aptamerów, które są jednoniciowymi molekułami DNA lub RNA, wiążącymi się z receptorami w zewnętrznej błonie komórkowej organizmu docelowego, wyjaśniła Gomes. To „wiązanie” jest często porównywane z kluczem, który pasuje tylko do jednego zamka.

W ten sposób nanoszczotki wybierają tylko określone typy komórek, którymi w przypadku jej pracy są bakterie listeria.

Gomes zauważyła, że inspiracją dla nanoszczotek okazała się hawajska sepiolida, stworzenie wielkości piłki nożnej, która tworzy związek symbiotyczny z bakteriami bioluminescencyjnymi. Mikroskopijne, włosopodobne struktury zwane rzęskami, które są umieszczone na organie świetlnym sepiolidy, wybierają i przechwytują bakterie z bardzo złożonej zupy mikrobowej oceanu.

„Sepiolida karmi bakterie cukrem i aminokwasami, a w zamian bakterie bioluminsecencyjne pozwalają jej wytwarzać światło, które umożliwia jej ucieczkę przed drapieżnikami”, wyjaśniła. „Dla drapieżników bioluminescencja jest bardzo podobna do światła pochodzącego z księżyca i gwiazd, które działa jak kamuflaż podczas obserwacji z dołu.

Proces doboru, z którego korzystają polimery do wyboru określonych bakterii w bioczujniku listeria jest bardzo podobny do rzęsek sepiolidy. Staramy się opracować ten sam mechanizm przechwytywania bakterii stosowany przez rzęski tego zwierzęcia”.

Obecnie bioczujnik listeria ma wielkość znaczka pocztowego, z którego wychodzą dwa druciki prowadzące do dwóch wyżłobionych obszarów przewodzących. Po upływie kilku minut, kiedy nanoszczotki polimeru przechwycą wybrane bakterie, reszta próbki jest zmywana, a impedancja, czyli oporność między dwiema powierzchniami jest mierzona elektronicznie.

Źródło: http://www.azonano.com/news.aspx?newsID=33085

Drukuj PDF