El patógeno transmitido por los alimentos Escherichia coli O157 causa aproximadamente 73,000 enfermedades y 60 muertes cada año en los Estados Unidos. Mejores pruebas de seguridad podrían ayudar a evitar algunas de las enfermedades causadas por esta cepa de E. coli y otras bacterias dañinas, según los investigadores del MIT que han encontrado una posible nueva solución.
La nueva prueba MIT se basa en un nuevo tipo de gota líquida que puede unirse a proteínas bacterianas. Esta interacción, que puede detectarse a simple vista o con un teléfono inteligente, podría ofrecer una alternativa mucho más rápida y económica a la seguridad alimentaria existentepruebas
"Es una nueva forma de detectar", dice Timothy Swager, profesor de química John D. MacArthur en el MIT y autor principal del estudio. "Lo que tenemos aquí es algo que puede ser enormemente más barato, con un bajocostos de entrada "
Qifan Zhang, un estudiante graduado del MIT, es el autor principal del artículo, que aparece en la revista Ciencia Central de ACS . Otros autores son Suchol Savagatrup, un postdoctorado del MIT; Peter Seeberger, director del Instituto Max Planck de Coloides e Interfaces en Alemania; y Paulina Kaplonek, una estudiante graduada en el Instituto Max Planck.
Detectando bacterias
Hace dos años, el laboratorio de Swager desarrolló una forma de hacer fácilmente gotitas complejas, incluidas las gotitas llamadas emulsiones Janus. Estas gotitas Janus consisten en dos hemisferios del mismo tamaño, uno hecho de un fluorocarbono y otro hecho de un hidrocarburo. El fluorocarbono es más denso que el hidrocarburo,así que cuando las gotas se sientan en una superficie, la mitad de fluorocarbono siempre está en la parte inferior.
Los investigadores decidieron explorar el uso de estas gotas como sensores debido a sus propiedades ópticas únicas. En su estado natural, las gotas de Janus son transparentes cuando se ven desde arriba, pero parecen opacas si se ven desde un lado, debido a la forma en que la luzse dobla a medida que viaja a través de las gotas.
Para convertir las gotitas en sensores, los investigadores diseñaron una molécula tensioactiva que contiene azúcar manosa para autoensamblarse en la interfaz hidrocarburo-agua, que constituye la mitad superior de la superficie de la gotita. Estas moléculas pueden unirse a una proteína llamada lectina,que se encuentra en la superficie de algunas cepas de E. coli . Cuándo E. coli está presente, las gotas se adhieren a las proteínas y se agrupan. Esto hace que las partículas se desequilibren, de modo que la luz que las golpea se dispersa en muchas direcciones, y las gotas se vuelven opacas cuando se ven desde arriba.
"Estamos utilizando el reconocimiento molecular nativo que utilizan estos patógenos. Se reconocen entre sí con estos esquemas débiles de unión a carbohidratos y lectina", dice Swager. "Aprovechamos la multivalencia de las gotitas para aumentar la afinidad de unión, y estoes algo muy diferente de lo que usan otros sensores ".
Para demostrar cómo se pueden usar estas gotas para detectar, los investigadores las colocaron en una placa de Petri sobre un código QR que se puede escanear con un teléfono inteligente. Cuándo E. coli están presentes, las gotas se agrupan y el código QR no se puede leer.
más rápido y más barato
Las pruebas de seguridad alimentaria actuales a menudo implican colocar muestras de alimentos en un plato de cultivo para ver si se forman colonias bacterianas dañinas, pero ese proceso lleva de dos a tres días. Las técnicas más rápidas basadas en la amplificación de ADN bacteriano o las interacciones anticuerpo-bacteria son caras y requieren especialinstrumentos
El equipo del MIT espera adaptar su nueva tecnología en conjuntos de pequeños pozos, cada uno con gotitas personalizadas para detectar un patógeno diferente y vinculadas a un código QR diferente. Esto podría permitir la detección rápida y económica de la contaminación usando solo un teléfono inteligente.
"La gran ventaja de nuestro dispositivo es que no necesita instrumentos especializados y capacitación técnica para hacer esto", dice Zhang. "Eso puede permitir a las personas de la fábrica, antes de enviar la comida, escanear y probarla paraasegúrese de que sea seguro "
Los investigadores ahora están trabajando para optimizar la preparación de la muestra de alimentos para que puedan colocarse en los pocillos con las gotas. También planean crear gotas personalizadas con azúcares más complejos que se unirían a diferentes proteínas bacterianas. En este documento, los investigadoresusó un azúcar que se une a un tipo no patógeno de E. coli pero esperan que puedan adaptar el sensor a otras cepas de E. coli y otras bacterias dañinas.
"Se podría imaginar hacer gotas realmente selectivas para atrapar diferentes bacterias, en función del azúcar que les ponemos", dice Savagatrup.
Los investigadores también están tratando de mejorar la sensibilidad del sensor, que actualmente es similar a las técnicas existentes pero tiene el potencial de ser mucho mayor, creen. Esperan lanzar una compañía para comercializar la tecnología dentro del próximo año y unmedio.
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Materiales proporcionado por Instituto de Tecnología de Massachusetts . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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