Новый тест MIT основан на новом типе жидкой капельки, которая может связать с бактериальными белками. Это взаимодействие, которое может быть обнаружено или невооруженным глазом или смартфоном, могло предложить намного более быструю и более дешевую альтернативу существующим тестам на безопасность пищевых продуктов.
«Это – совершенно новый способ сделать ощущение», говорит Тимоти Сваджер, профессор Джона Д. Макартура Химии в MIT и ведущем авторе исследования. «Что мы имеем, вот что-то, что может быть в широком масштабе более дешево с низкими затратами на вход».Цифань Чжан, аспирант MIT, является ведущим автором статьи, которая появляется в журнале ACS Central Science. Другие авторы – Suchol Savagatrup, MIT postdoc; Петер Зеебергер, директор Института Макса Планка Коллоидов и Интерфейсов в Германии; и Паулина Кэплонек, аспирант в Институте Макса Планка.
Обнаружение бактерийДва года назад лаборатория Сваджера развивала способ легко сделать сложные капельки включая капельки по имени эмульсии Януса. Эти капельки Януса состоят из двух одинаково размерных полушарий, одного сделанного из фторуглерода и одного сделанного из углеводорода.
Фторуглерод более плотный, чем углеводород, поэтому когда капельки сидят на поверхности, фторуглерод, половина всегда в основании.Исследователи решили исследовать использование этих капелек как датчики из-за их уникальных оптических свойств. В их естественном состоянии капельки Януса прозрачны, когда рассматривается сверху, но они кажутся непрозрачными, если рассматривается со стороны из-за способа, которым сгибается свет, когда это едет через капельки.Чтобы превратить капельки в датчики, исследователи проектировали молекулу сурфактанта, содержащую mannose сахар, чтобы самособраться в водном углеводородом интерфейсе, который составляет верхнюю часть поверхности капельки.
Эти молекулы могут связать с белком, названным лектином, который найден на поверхности некоторых напряжений E. coli. Когда E. coli присутствует, капельки свойственны белкам и становятся собранными в группу вместе.
Это сбивает частицы с баланса, так, чтобы свет, поражающий их разброс во многих направлениях и капельки, стал непрозрачным, когда рассматривается сверху.«Мы используем родное молекулярное признание, которое используют эти болезнетворные микроорганизмы. Они признают друг друга с эти слабый лектин углевода обязательные схемы».
Сваджер говорит. «Мы использовали в своих интересах мультивалентность капелек, чтобы увеличить обязательную близость, и это – что-то, что очень отличается, чем, что используют другие датчики».Чтобы продемонстрировать, как эти капельки могли использоваться для ощущения, исследователи разместили их в чашку Петри на QR-коде, который может быть просмотрен со смартфоном. Когда E. coli присутствуют, глыба капелек вместе и QR-код не могут быть прочитаны.Быстрее и более дешевый
Текущая безопасность пищевых продуктов, проверяющая часто, вовлекает помещающие продовольственные образцы в блюдо культуры, чтобы видеть, формируются ли вредные бактериальные колонии, но тот процесс занимает два – три дня. Более быстрые методы на основе бактериального увеличения ДНК или взаимодействий бактерий антитела дорогие и требуют специальных инструментов.Команда MIT надеется приспособить свою новую технологию во множества маленьких скважин, каждый содержащий капельки, настроенные, чтобы обнаружить различный болезнетворный микроорганизм и связанный с различным QR-кодом. Это могло позволить быстрое, недорогое обнаружение загрязнения, используя только смартфон.
«Большое преимущество нашего устройства – Вы, не нуждаются в специализированных инструментах и техническом обучении, чтобы сделать это», говорит Чжан. «Это может позволить людям из фабрики, прежде, чем отправить еду, просмотреть и проверить его, чтобы удостовериться, что это безопасно».Исследователи теперь работают над оптимизацией продовольственной подготовки к образцу, таким образом, они могут быть размещены в скважины с капельками. Они также планируют создать капельки, настроенные с более сложным сахаром, который связал бы с различными бактериальными белками. В данной статье исследователи использовали сахар, который связывает с непатогенным типом E. coli, но они ожидают, что могли приспособить датчик к другим напряжениям E. coli и другим вредным бактериям.
«Вы могли предположить делать действительно отборные капельки, чтобы заразиться различными бактериями, на основе сахара, мы ставим их», говорит Сэвэгэтруп.Исследователи также пытаются улучшить чувствительность датчика, который в настоящее время подобен существующим методам, но имеет потенциал, чтобы быть намного больше, они верят.
Они надеются запустить компанию, чтобы коммерциализировать технологию в течение следующего с половиной года.