Lebensmittelpathogen-erkennung über handheld-nanoflower-biosensor


Lebensmittelpathogen-erkennung über handheld-nanoflower-biosensor

Gegenwärtig werden schädliche Krankheitserreger in Lebensmitteln meist nur entdeckt, wenn Menschen krank werden. Eine frühere Erkennung - vorzugsweise vor dem Erreichen der Konsumenten - könnte viele Fälle von lebensmittelbedingten Krankheiten verhindern und die Kosten und Mühe, die mit Lebensmitteln verbunden sind, ersparen. Jetzt hat ein Team, das zur Lösung dieses Problems arbeitet, einen tragbaren Biosensor entwickelt, der auf "Nanoflowers" basiert, die schädliche Bakterien erkennen.

Der Nanoflower-Biosensor erkennt winzige chemische Signale, die von Bakterien emittiert werden, und verstärkt sie, so dass sie mit einem einfachen Handmessgerät leicht abgeholt werden können.

Die neue Technologie ist die Arbeit der Forscher an der Washington State University (WSU) in Pullman, die beschreiben, wie sie entwickelt und getestet es in einem Papier in der Zeitschrift veröffentlicht Klein .

Sogar kleine Mengen an schädlichen Bakterien und anderen Mikroben können zu ernsthaften Gesundheitsrisiken führen, aber die verfügbare Sensorik ist nicht in der Lage, sie leicht und schnell in kleinen Mengen zu erkennen.

Die zentrale Herausforderung bei der Lösung dieses Problems besteht darin, einen Weg zu finden, um die schwachen chemischen Signale zu erkennen, dass die schädlichen Mikroben auf molekularer Ebene emittieren.

Wenn diese Erregersignale erkannt werden können, dann ist es eine Frage der Verstärkung, so dass konventionelle Geräte sie in Warnmeldungen übersetzen können.

In ihrer Arbeit beschreibt der hochrangige Autor Yuehe Lin, ein Professor an der WSU-Schule für Maschinen- und Werkstofftechnik, und Kollegen, wie sie einen "Nanoflower" -Biosensor entwickelt haben, der in der Lage ist, Signale auszusagen und zu verstärken Escherichia coli O157: H7, ein Lebensmittelpathogen, der bei Menschen schwere Durchfall- und Nierenschäden verursacht.

Der Biosensor verwendet ein blumenartiges Nanopartikel aus organischen und anorganischen Komponenten. Sein Hauptmerkmal ist die Fähigkeit, eine große Menge an Enzymaktivität zum Nachweis von Antigenen in einer Probe aufrechtzuerhalten.

Ein Antigen ist ein Teil einer Mikrobe, die eine Reaktion im Körper verursacht.

'So einfach wie ein Schwangerschaftstest oder Glukosemeter'

Kleinere als ein Staubfleck besteht der Nanoflower-Biosensor aus einer Gruppe von Molekülen, die wie die Blütenblätter einer Blume angeordnet sind. Die Anordnung stellt eine große Oberfläche zur Immobilisierung der hochaktiven Enzyme bereit, die benötigt werden, um die Bakterien auf niedrigem Niveau zu detektieren.

Das Team zeigte, dass der Nanoflower Biosensor erkannte und verstärkte Signale aus E coli O157: H7, so dass sie leicht mit einem einfachen Hand-pH-Meter oder pH-Indikator Papierstreifen abgeholt werden konnten.

Die Forscher haben ein Patent für die Technologie eingereicht und entwickeln Versionen, die andere Lebensmittelpathogene wie z Salmonellen .

Nach den Centers for Disease Control and Prevention (CDC), rund 1 von 6 Amerikanern - etwa 48 Millionen Menschen - krank werden, werden 128.000 ins Krankenhaus eingeliefert, und 3.000 sterben jährlich an lebensmittelbedingten Krankheiten.

Es gibt 31 bekannte lebensmittelbedingte Erreger, von denen acht für die überwiegende Mehrheit der Krankheiten, Hospitalisierungen und Todesfälle verantwortlich sind.

Ebenso gut wie E coli und Salmonellen , diese beinhalten Norovirus , Clostridium perfringens , Campylobacter spp. , Staphylococcus aureus , Toxoplasma gondii , und Listeria monocytogenes .

Wir wollen diese Nanoflowers nehmen und ein einfach zu bedienendes Handheld-Gerät erstellen, das jeder überall nutzen kann. Es wird so einfach sein wie die Verwendung eines Schwangerschaftsteststreifens oder eines Glukosemessgerätes."

Prof. Yuehe Lin

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