Напечатанный на 3D-принтере чип быстро обнаруживает патогены в пищевых продуктах

Ученые из Технологического университета Гуандуна и народной больницы Нового округа Пудун разработали новый метод обнаружения патогенов пищевого происхождения, который является более быстрым, дешевым и эффективным, чем существующие методы, сообщается в научном издании Американского физического института AIP Advances. Исследователи надеются, что их методика позволит улучшить процессы скрининга и уберечь потребителей от зараженных продуктов питания.

Обнаружение пищевых патогенов является сложной задачей из-за их разнообразной природы и различных условий, в которых они могут размножаться. Даже при самом совершенном методе обнаружения обнаружение загрязняющих микроорганизмов - задача не из легких. Низкая концентрация патогенов в больших образцах пищевых продуктов, присутствие сходных непатогенных организмов и сложный характер различных видов пищевых продуктов затрудняют точное и быстрое обнаружение.

«Существующие методы выявления пищевых патогенов требуют доступа к специализированному оборудованию и персоналу, а также для их проведения нужно много времени. Разработанный нами подход позволяет быстро и эффективно выявлять сразу несколько патогенов, при этом результаты тестов легко интерпретировать, что повышает эффективность тестирования», - говорит научный сотрудник Гуандунского технологического университета Фэн Сылу,

Существующие методы обнаружения, такие как культивирование клеток и секвенирование ДНК, сложно применять в больших масштабах. Не каждая партия продуктов питания может быть тщательно протестирована, поэтому некоторые примеси неизбежно проскальзывают. Авторы исследования решили применить другой подход, разработав биочип, который использует свет для одновременного обнаружения нескольких типов патогенов. Чип создан с использованием 3D-печати, что позволяет легко изготавливать его в больших количествах и модифицировать для борьбы с конкретными патогенами.

Чип разделен на четыре секции, каждая из которых предназначена для обнаружения определенного патогена. Поверхность этих секций покрыта нанопорами, на стенки которых нанесены короткие цепочки нуклеотидов,  способные соединяться с конкретными молекулами на поверхности клеточных стенок бактерий. Если  патоген присутствует в образце, он связывается с поверхностью для обнаружения и изменяет свои оптические свойства. Такое расположение позволило исследователям быстро и в очень низких концентрациях обнаружить несколько распространенных бактерий, таких как кишечная палочка, сальмонелла, листерия и золотистый стафилококк.

«Этот метод позволяет быстро и эффективно обнаруживать множество различных патогенов, а результаты легко интерпретировать, что значительно повышает эффективность», - говорит Фэн. Последующие опыты с прототипом этой установки показали, что она была способна фиксировать присутствие всех четырех видов бактерий в изучаемых образцах даже в тех случаях, когда число жизнеспособных микробов составляло всего несколько десятков или сотен.

Ученые планируют продолжить разработку диагностического устройства, чтобы сделать его еще более эффективным для скрининга пищевых продуктов.

Марина КЫН