Sådan fungerer det: Bland nogle små, specialfremstillede bobler i med væske, du tror kan indeholde E. coli- bakterier. Placer en QR-kode under petriskålen, og tænd for telefonens kamera. Hvis telefonen kan læse koden, er det sikkert. Hvis ikke, er der E. coli .
Dette er fundet af forskning, der er offentliggjort i American Chemical Society's nye tidsskrift, Central Science . Teknikken hænger sammen med designet af de mikroskopiske dråber, og dens forfattere siger, at den har potentialet til at reducere den mængde tid, der kræves til test af mad.
Madforgiftning er et stort problem, selv i USA, med E. coli, der forårsager 73.000 sygdomme og 60 dødsfald om året, ifølge Centers for Disease Control and Prevention-data fra 1999. Det er grundlæggende, men at fremskynde testen bør betyde, at mere test bliver gjort .
"Det store problem er, når du fremstiller mad, hvis du ikke har noget, der dybest set er i tidsskalaen for din fremstillingsproces, så bliver du nødt til at opbevare produktet i en lagerfacilitet [til test], " siger Tim Swager, en kemiprofessor ved MIT og forfatter af studiet. ”Du har brug for noget, der praktisk talt er minutter, eller måske et par timer, ikke en dag eller flere titalls timer. Og det er her, den nuværende teknologitilstand er lige nu. Dette er for langsomt og meget dyrt. ”
Swagers team blander to typer materiale i mikroskala dråber kaldet Janus-emulsioner. De begynder med to materialer, carbonhydrid (H2O bundet med kulstof, som du får i brændstofgasser) og fluorcarbon (fluor bundet med kulstof, et materiale der bruges i fiskerilinjen). De varmer de to væsker op og tvinger dem sammen gennem små kanaler og indsprøjter dem i strømmende vand som et rør, der dumper i en flod. Når partiklerne afkøles, danner de kugler, der er halvt carbonhydrid, halvt fluorcarbon.
Til disse dråber binder forskerne et planteprotein kaldet lektin, som binder til E. coli . Normalt holder dråberne den tungere fluorcarbonside af niveauerne, alt sammen med deres kulbrintehalvkugler vendt opad. I den tilstand fungerer de som en linse med en uendelig brændvidde; lys bevæger sig gennem en lige linje. Men når lektinet binder, ændrer bakterierne, der fastgør, dråbenes balance, hvilket får dem til at vippe på deres side. Når det sker, spreder refraktionen lys og blokerer for hvad der er nedenunder.
Til venstre dråber Janus set ovenfra. Når dråberne støder på deres mål, et bakterieprotein, klumper de sig sammen (til højre). (Qifan Zhang) Forskerne har testet denne teknik på flere typer godartet E. coli og planlægger at udvide teknikken til andre bakterier eller endda andre typer patogener.
”Det faktum, at de kan reagere så godt, de kan vippe, og vi kan ændre dem igen, og de opfører sig som linser, og at vi bruger tyngdekraften til at justere dem, dette er en masse rigtig usædvanlige ingredienser, men det skaber en virkelig kraftfuld platform, ”siger Swager.
Det er muligt at anvende teknologien på patogene stammer, men du har brug for en anden bindende struktur for hver enkelt, siger John Mark Carter, en tidligere fødevarebåren forurenende forsker på USDA, som nu konsulterer i den samme branche.
”Det er virkelig ikke så let, som det lyder, ” siger Carter. ”Mad indeholder en masse ting, der binder forskellige overflader ikke-specifikt.”
Han tilføjer, at dråberne skal afbalanceres nøjagtigt, hvilket forskerne var i stand til at gøre, men det bliver meget mere problematisk i virkeligheden af fødevaresikkerhedsundersøgelser. Carter er overrasket over, at forskerne foreslår en fødevaretest på dette tidspunkt. ”Man skal egentlig ikke tale om mad, før man laver eksperimenter med mad, ” siger han.
Derudover er følsomhedsgrænser for E. coli i mad meget lavere, end denne teknik endnu kan tilbyde. Swager var i stand til at påvise tilstedeværelsen af E. coli, når der er omkring 10.000 celler pr. Ml opløsning. I 2010 reducerede FDA mængden af ikke-toksisk E. coli, det tilladte i ost (en slags generel sanitetsgrænse) fra 100 MPN (mest sandsynlige antal) pr. Gram til 10 MPN. Sidste år støttede agenturet det og sagde, at det ikke havde haft nogen indflydelse på folkesundheden, men for fødevaresikkerhed og giftig E. coli er tolerancen nul. Der er ingen teknik, der kan registrere en enkelt E. coli- celle, og det er grunden til, at de nuværende standarder er afhængige af voksende kolonier i en skål.
”En bakterie er nok til at dræbe dig, ” siger Carter. ”Hvis det er en meget høj koncentration af bakterier, kan du registrere det uden amplifikation. Men næsten alle dyrker det ... du skal dyrke det, fordi du ikke kan registrere en bakterie. ”
Hvis Swagers teknologi skal blive udbredt i branchen, skal disse problemer løses, og derefter køres side om side-undersøgelser for at sammenligne det med de nuværende standarder. I mangel af dette kan der være applikationer til intern kvalitetskontrol blandt fødevareindustrien (skønt detekteringsfølsomhed stadig ville være et problem)
”Eggo-vafler fik en tilbagekaldelse [i 2016]. Det var ikke en enorm tilbagekaldelse, men det var listeria, ”siger Swager. ”Da mine børn var små, brugte jeg dem Eggo-vafler, og de gik ud af døren på vej til skolen. Men du ved, du har en sådan produktgenkaldelse, hvor lang tid vil det gå, før forældrene skal fodre deres børn Eggo-vafler? Så implikationerne for mærkerne er også virkelig store. ”
