Slik fungerer det: Bland noen små, spesiallagde bobler i med væske du tror kan inneholde E. coli- bakterier. Plasser en QR-kode under petriskålen, og slå på telefonens kamera. Hvis telefonen kan lese koden, er det trygt. Hvis ikke, er det E. coli .
Dette er funnet av forskning publisert i American Chemical Societys nye tidsskrift, Central Science . Teknikken henger sammen med utformingen av de mikroskopiske dråpene, og forfatterne sier at den har potensial til å redusere tiden som er nødvendig for å teste mat.
Matforgiftning er et stort problem, selv i USA, med E. coli som forårsaker 73 000 sykdommer og 60 dødsfall per år, ifølge Centers for Disease Control and Prevention data fra 1999. Det er grunnleggende, men å få en raskere testing bør bety mer testing .
"Det store problemet er at når du produserer mat, hvis du ikke har noe som i utgangspunktet er i tidsskalaen for produksjonsprosessen, må du holde produktet oppe i et lagringsanlegg [for testing], " sier Tim Swager, en kjemiprofessor ved MIT og forfatter av studien. “Du trenger noe som er praktisk talt minutter, eller kanskje et par timer, ikke en dag eller titalls timer. Og det er der den nåværende teknologitilstanden er akkurat nå. Dette er for sakte og veldig kostbart. ”
Swagers team blander to typer materiale i mikronskala dråper kalt Janus-emulsjoner. De begynner med to materialer, hydrokarbon (H2O bundet med karbon, som du får i brenselgasser) og fluorkarbon (fluor bundet med karbon, et materiale som brukes i fiskesnøre). De varmer opp de to væskene og tvinger dem sammen gjennom bittesmå kanaler og sprøyter dem i rennende vann som et rør som dumper i en elv. Når partiklene avkjøles, danner de kuler som er halvparten hydrokarbon, halvparten fluorkarbon.
Til disse dråpene fester forskerne et planteprotein kalt lektin, som binder seg til E. coli . Normalt holder dråpene den tyngre fluorkarbonsiden av dråpene, alt med hydrokarbonhemisfærene vendt oppover. I den tilstanden oppfører de seg som en linse med en uendelig brennvidde; lyset beveger seg gjennom en rett linje. Men når lektinet binder, endrer bakteriene som fester seg balansen i dråpene, og får dem til å tippe på siden. Når det skjer, sprer refraksjonen lys og blokkerer det som er under.
Til venstre dråper Janus sett ovenfra. Etter at dråpene møter deres mål, et bakterielt protein, klumper de seg sammen (til høyre). (Qifan Zhang) Forskerne har testet denne teknikken på flere typer godartet E. coli, og planlegger å utvide teknikken til andre bakterier, eller til og med andre typer patogener.
"Det faktum at de kan svare så bra, de kan vippe, og vi kan omgjøre dem og de oppfører seg som linser, og at vi bruker tyngdekraften for å innrette dem, dette er mange virkelig uvanlige ingredienser, men det gir en virkelig kraftig plattform, sier Swager.
Det er mulig å bruke teknologien på sykdomsfremkallende stammer, men du trenger en annen bindende struktur for hver enkelt, sier John Mark Carter, en tidligere matbåren forurensningsforsker ved USDA som nå konsulterer i samme bransje.
"Det er egentlig ikke så lett som det høres ut, " sier Carter. "Mat inneholder mange ting som binder en rekke overflater ikke-spesifikt."
Han legger til at dråpene må balanseres nøyaktig, noe forskerne var i stand til å gjøre, men det blir mye mer problematisk i virkelighetstesting av matsikkerhetstesting. Carter er overrasket over at forskerne foreslår en matprøve på dette tidspunktet. "Du burde egentlig ikke snakke om mat før du har forsøkt med mat, " sier han.
I tillegg er følsomhetsgrensene for E. coli i mat mye lavere enn denne teknikken ennå kan tilby. Swager var i stand til å oppdage tilstedeværelsen av E. coli når det er rundt 10.000 celler per ml løsning. I 2010 reduserte FDA mengden av ikke-giftig E. coli det tillot i ost (en slags generell sanitetsgrense) fra 100 MPN (mest sannsynlig antall) per gram til 10 MPN. I fjor støttet byrået det og sa at det ikke hadde hatt noen innvirkning på folkehelsen, men for mattrygghet og giftig E. coli er toleransen null. Det er ingen teknologier som kan oppdage en enkelt E. coli- celle, og det er grunnen til at dagens standarder er avhengige av å vokse kolonier i en tallerken.
"En bakterie er nok til å drepe deg, " sier Carter. “Hvis det er en veldig høy bakteriekonsentrasjon, kan du oppdage den uten forsterkning. Men nesten alle dyrker det ... du må dyrke det, fordi du ikke kan oppdage en bakterie. ”
Hvis Swagers teknologi skal bli utbredt i bransjen, må disse problemene tas opp, og deretter kjøres side om side-studier for å sammenligne det med dagens standarder. I fravær kan det være søknader om intern kvalitetskontroll blant matindustrien (selv om deteksjonsfølsomhet fremdeles vil være et problem).
“Eggo-vafler ble tilbakekalt [i 2016]. Det var ikke en stor tilbakekalling, men det var listeria, sier Swager. “Da barna mine var små, pleide jeg å gi dem Eggo-vafler, og de ville gå ut døra på vei til skolen. Men du vet, du har en slik tilbakekalling av produkter, hvor lang tid vil det gå før foreldre skal mate barna sine Eggo-vafler? Så implikasjonene for merkevarene er også veldig høye. ”
