Η απλότητα και η απουσία ανάγκης για προηγμένη υποδομή καθιστούν την τεχνολογία αυτή ελκυστική για χρήση σε όλα τα στάδια της εφοδιαστικής αλυσίδας
Ερευνητές από το Πανεπιστήμιο McMaster ανέπτυξαν μια καινοτόμο πλατφόρμα βιοαισθητήρων που επιτρέπει την οπτική ανίχνευση του βακτηρίου Escherichia coli σε ένα ευρύ φάσμα τροφίμων, προσφέροντας μια λύση χαμηλού κόστους για την παρακολούθηση της ασφάλειας των προϊόντων απευθείας στο σημείο χρήσης. Η μελέτη, η οποία δημοσιεύτηκε σε προέκδοση από το περιοδικό npj Science of Food, παρουσιάζει έναν αισθητήρα που βασίζεται σε υδρογέλη διασταυρωμένη με DNAzymes, ο οποίος δεν απαιτεί εξειδικευμένο εργαστηριακό εξοπλισμό ή εκπαίδευση για τη λειτουργία του. Η λειτουργία του συστήματος βασίζεται στην ιδιότητα συγκεκριμένων καταλυτικών μορίων νουκλεϊκού οξέος να αντιδρούν παρουσία μιας πρωτεΐνης-στόχου που εκκρίνεται από το E. coli.
Για να λειτουργήσει ο αισθητήρας, οι ερευνητές πρόσθεσαν στο δείγμα ειδικούς ιούς (βακτηριοφάγους) που σπάνε τα κύτταρα του E. coli, απελευθερώνοντας μια συγκεκριμένη πρωτεΐνη. Όταν αυτή η πρωτεΐνη έρθει σε επαφή με τον αισθητήρα, κόβει τους δεσμούς που κρατούν τη δομή της υδρογέλης ενωμένη. Καθώς η γέλη διαλύεται, απελευθερώνονται νανοσωματίδια χρυσού που ήταν παγιδευμένα στο εσωτερικό της. Αυτό προκαλεί. έντονη χρωματική αλλαγή που είναι ορατή με γυμνό μάτι.
Η αποτελεσματικότητα της πλατφόρμας δοκιμάστηκε με επιτυχία σε διάφορες κατηγορίες τροφίμων που συχνά σχετίζονται με τροφιμογενείς λοιμώξεις, όπως τα γαλακτοκομικά, τα έτοιμα προς κατανάλωση γεύματα και τα φρέσκα λαχανικά. Σε δείγματα γάλακτος που είχαν μολυνθεί τεχνητά, ο αισθητήρας πέτυχε την ανίχνευση του παθογόνου μετά από επώαση 18 ωρών στους 37 βαθμούς Κελσίου. Παρόμοια θετικά αποτελέσματα καταγράφηκαν σε δείγματα από έτοιμα προς κατανάλωση τρόφιμα, όπως το υγρό από συσκευασμένο ψητό κοτόπουλο και το διάλυμα από βραστά αυγά, όπου η ανίχνευση κατέστη δυνατή αφού αντιμετωπίστηκαν προκλήσεις που σχετίζονταν με το υψηλό ιξώδες των δειγμάτων μέσω αραίωσης.
Ιδιαίτερη έμφαση δόθηκε στα φυλλώδη λαχανικά, τα οποία αποτελούν σημαντική πηγή εστιών μόλυνσης παγκοσμίως. Οι ερευνητές απέδειξαν ότι ο αισθητήρας μπορεί να εντοπίσει το E. coli σε σταγόνες νερού από την επιφάνεια μαρουλιού iceberg, καθώς και στο νερό πλύσης από μείγματα σαλατών που περιείχαν σπανάκι και λάχανο kale. Επιπλέον, χρησιμοποιήθηκε η μέθοδος της μηχανικής ομογενοποίησης για την εξαγωγή υγρού από άμεσα ενοφθαλμισμένα λαχανικά, προσομοιώνοντας πραγματικές συνθήκες ελέγχου στη βιομηχανία, με επιτυχή αποτελέσματα σε συγκεντρώσεις που κυμαίνονταν μεταξύ 10^4 και 10^6 μονάδων σχηματισμού αποικιών ανά χιλιοστόλιτρο.
Παρά την πολυπλοκότητα των τροφίμων, τα οποία περιέχουν λίπη, πρωτεΐνες και άλατα που συχνά παρεμβαίνουν στις διαγνωστικές εξετάσεις, η συγκεκριμένη μέθοδος επέδειξε υψηλή εξειδίκευση. Προηγούμενες δοκιμές του DNAzyme έδειξαν ότι δεν αντιδρά με άλλα βακτηριακά είδη, όπως η Listeria monocytogenes ή ο χρυσίζων σταφυλόκοκκος, γεγονός που καθιστά την πλατφόρμα αξιόπιστη ακόμη και σε περιβάλλοντα με πλούσια μικροχλωρίδα. Η ευελιξία του συστήματος υποδηλώνει ότι θα μπορούσε μελλοντικά να προσαρμοστεί για την ανίχνευση και άλλων παθογόνων, όπως η Salmonella, ενσωματώνοντας διαφορετικά είδη DNAzymes στην ίδια δομή υδρογέλης.
Αν και ο χρόνος ανίχνευσης των 18 ωρών παραμένει συγκρίσιμος με τις παραδοσιακές καλλιέργειες και πιο αργός από τις μεθόδους PCR, η απλότητα και η απουσία ανάγκης για προηγμένη υποδομή καθιστούν την τεχνολογία αυτή ελκυστική για χρήση σε όλα τα στάδια της εφοδιαστικής αλυσίδας. Μελλοντικές εφαρμογές θα μπορούσαν να περιλαμβάνουν ακόμη και την ενσωμάτωση τέτοιων αισθητήρων απευθείας στις συσκευασίες τροφίμων για συνεχή παρακολούθηση της κατάστασής τους. Η ανάπτυξη αυτής της τεχνολογίας αποτελεί ένα σημαντικό βήμα προς την ενίσχυση της δημόσιας υγείας και την πρόληψη μελλοντικών ξεσπασμάτων τροφιμογενών ασθενειών μέσω της άμεσης και εύκολης ανίχνευσης μολύνσεων πριν τα προϊόντα φτάσουν στον καταναλωτή.
Πηγή: Mann, H., Prasad, A., Uthayasekaram, R. et al. Point-of-use colorimetric detection of Escherichia coli in food matrices with DNAzyme crosslinked hydrogels. npj Sci Food (2026). https://doi.org/10.1038/s41538-026-00745-3. Διατίθεται υπό την άδεια CC BY 4.0.
