Η νέα μέθοδος μειώνει σημαντικά τον χρόνο ανίχνευσης παθογόνων σε λιγότερο από τέσσερις ώρες και κοστίζει μόλις 0,5$ ανά δείγμα
Μια νέα μέθοδος που χρησιμοποιεί επικαλυμμένα με γλυκάνη μαγνητικά νανοσωματίδια (gMNPs) είναι έτοιμη να αλλάξει τον τρόπο με τον οποίο ανιχνεύουμε τροφιμογενή παθογόνα όπως το Escherichia coli και η Salmonella σε πολύπλοκες μήτρες τροφίμων όπως το πεπόνι, το μαρούλι και το ωμό κοτόπουλο. Σε αντίθεση με τις παραδοσιακές μεθόδους που βασίζονται σε ακριβά αντισώματα ή μακροχρόνιες διαδικασίες εμπλουτισμού, αυτή η καινοτομία προσφέρει ένα σύστημα ταχείας ανίχνευσης που εξάγει και επιβεβαιώνει παθογόνα μέσω qPCR σε λιγότερο από τέσσερις ώρες. Τα gMNPs συνδέονται αποτελεσματικά με παθογόνα, ακόμη και παρουσία φυσικών μικροβίων, σε ένα ευρύ φάσμα επιπέδων pH και μητρών τροφίμων. Με μόλις 0,50 $ ανά δοκιμή και χωρίς την ανάγκη αποθήκευσης στο ψυγείο, αυτή η προσέγγιση έχει τη δυνατότητα να μειώσει σημαντικά την παγκόσμια επιβάρυνση των τροφιμογενών ασθενειών.
Τα τροφιμογενή παθογόνα όπως η Salmonella και το E. coli είναι υπεύθυνα για περίπου 600 εκατομμύρια ασθένειες ετησίως. Οι υπάρχουσες μέθοδοι ανίχνευσης βασίζονται συχνά σε αργό, ολονύκτιο εμπλουτισμό ή δαπανηρά εργαλεία που βασίζονται σε αντισώματα. Οι παραδοσιακές τεχνικές όπως η φυγοκέντρηση και το φιλτράρισμα αντιμετωπίζουν προκλήσεις όπως η απόφραξη, ενώ ο ανοσομαγνητικός διαχωρισμός (IMS) παλεύει με τρόφιμα πλούσια σε λιπαρά και υψηλό κόστος. Ενώ είναι διαθέσιμες εναλλακτικές λύσεις όπως τα νανοσωματίδια με χαρακτηριστικές αμίνες, η προετοιμασία τους είναι χρονοβόρα. Τα επικαλυμμένα με υδατάνθρακες νανοσωματίδια έχουν προσφέρει σταθερότητα και οικονομικά προσιτή τιμή, αλλά δεν έχουν ακόμη επικυρωθεί για διάφορες μήτρες στερεών τροφίμων. Αυτό δημιουργεί μια πιεστική ανάγκη για γρήγορες, επεκτάσιμες λύσεις ικανές να ανιχνεύουν χαμηλές συγκεντρώσεις παθογόνων – απαραίτητες για την πρόληψη εστιών.
Η Μελέτη δημοσιεύτηκε στο Food Quality and Safety, από επιστήμονες στο Πολιτειακό Πανεπιστήμιο του Μίσιγκαν Το νέο σύστημα μαγνητικών νανοσωματιδίων (gMNP) με επικάλυψη γλυκάνης, εξάγει και συμπυκνώνει E. coli και Salmonella από τα τρόφιμα σε λιγότερο από τέσσερις ώρες. Τα νανοσωματίδια που συντίθενται σε ένα δοχείο είναι σταθερά σε θερμοκρασία δωματίου και δεσμεύουν παθογόνα ειδικά για τη θέση, επιτρέποντας την ανίχνευση μέσω qPCR χωρίς την ανάγκη προηγούμενου εμπλουτισμού. Δοκιμασμένη σε πεπόνια, αγγούρια, κοτόπουλο και μαρούλι, η μέθοδος πέτυχε συντελεστές συγκέντρωσης έως και 5,8, ξεπερνώντας τις παραδοσιακές τεχνικές IMS τόσο σε κόστος (0,50 $ ανά δείγμα) όσο και σε ταχύτητα.
Η καινοτομία αυτής της μελέτης έγκειται στα διπλά πλεονεκτήματα των gMNPs: απλότητα και ευελιξία. Τα νανοσωματίδια, που συντίθενται σε ένα μόνο βήμα, δεσμεύουν παθογόνα σε ένα εύρος pH 3-9. Τα βασικά ευρήματα περιλαμβάνουν ποσοστό σύλληψης 80% για το E. coli και 20% για τη Salmonella Enteritidis σε αλατούχο διάλυμα ρυθμισμένο με φωσφορικά (PBS), με ακόμη υψηλότερες αποδόσεις σε όξινες συνθήκες. Παρά την παρουσία ανταγωνιστικής μικροχλωρίδας, οι συγκεντρώσεις της σαλμονέλας έφθασαν 5,8 φορές υψηλότερες στα πεπόνια και το E. coli έδειξε ανώτερη απόδοση στο κοτόπουλο (CF 2,8). Η ομοεστιακή μικροσκοπία επιβεβαίωσε ότι τα νανοσωματίδια συνδέονται ειδικά στις βακτηριακές άκρες, διασφαλίζοντας την ακριβή σύλληψη του παθογόνου.
Το σύστημα μειώνει σημαντικά τον χρόνο ανίχνευσης σε λιγότερο από τέσσερις ώρες εξαλείφοντας την ανάγκη για εμπλουτισμό. Η επικύρωση qPCR έδειξε χαμηλότερους λόγους Cq, υποδεικνύοντας ενισχυμένη ευαισθησία. Είναι σημαντικό ότι η μέθοδος gMNP ξεπερνά τους περιορισμούς του IMS, συμπεριλαμβανομένης της ανάγκης για αποθήκευση σε ψυχρή και παρεμβολή αντισωμάτων, ενώ είναι ικανή να χειρίζεται μεγαλύτερους όγκους δειγμάτων (έως 100 mL). Ωστόσο, προκλήσεις όπως οι μεταβλητοί παράγοντες σύλληψης σε τρόφιμα πλούσια σε πρωτεΐνες υποδηλώνουν πιθανές αλληλεπιδράσεις με βιοφίλμ που μπορεί να απαιτούν μελλοντική βελτιστοποίηση.
Ένας ανεξάρτητος εμπειρογνώμονας στην ασφάλεια των τροφίμων σχολίασε περαιτέρω: “Η επεκτασιμότητα και η συμβατότητα με το qPCR καθιστούν τα gMNPs που αλλάζουν το παιχνίδι, προσφέροντας μια βιώσιμη λύση τόσο για τη βιομηχανία τροφίμων όσο και για ρυθμίσεις χαμηλών πόρων”.
Το σύστημα gMNP-qPCR έχει τεράστιες δυνατότητες για γρήγορο έλεγχο ευπαθών αγαθών κατά τη διαμετακόμιση, ταχύτερη ιχνηλασιμότητα εστιών και οικονομικά προσιτές δοκιμές σε περιοχές που δεν διαθέτουν εργαστηριακή υποδομή. Οι μελλοντικές εξελίξεις θα μπορούσαν να περιλαμβάνουν την αυτοματοποίηση της εξαγωγής παθογόνων για δοκιμές υψηλής απόδοσης και την επέκταση των στόχων παθογόνων. Με 420.000 θανάτους που συνδέονται με τροφιμογενή παθογόνα κάθε χρόνο, η υιοθέτηση αυτής της τεχνολογίας θα μπορούσε να βοηθήσει στην επίτευξη των στόχων του Παγκόσμιου Οργανισμού Υγείας για ασφαλέστερα συστήματα τροφίμων, μειώνοντας πιθανώς τις ανακλήσεις τροφίμων και τις νοσηλείες σε όλο τον κόσμο.
Σύνδεσμος για την επιστημονική δημοσίευση doi.org/10.1093/fqsafe/fyaf007
Ακολουθήστε το Cibum 
