Ecco come funziona: mescola alcune piccole bolle speciali con liquido che pensi possa contenere batteri E. coli . Posiziona un codice QR sotto la capsula di Petri e accendi la fotocamera del telefono. Se il telefono è in grado di leggere il codice, è sicuro. Altrimenti, c'è E. coli .
Questo è il risultato della ricerca pubblicata sulla nuova rivista dell'American Chemical Society, Central Science . La tecnica dipende dal design delle goccioline microscopiche e i suoi autori affermano che ha il potenziale per ridurre notevolmente il tempo necessario per testare il cibo.
L'intossicazione alimentare è un grosso problema, anche negli Stati Uniti, con E. coli che causa 73.000 malattie e 60 morti all'anno, secondo i dati di Centers for Disease Control and Prevention del 1999. È di base, ma accelerare i test dovrebbe significare che vengono eseguiti più test .
"Il grande problema è che, quando produci alimenti, se non hai qualcosa che è sostanzialmente nella scala temporale del tuo processo di produzione, devi tenere il prodotto in una struttura di stoccaggio [per i test], " afferma Tim Swager, professore di chimica al MIT e autore dello studio. “Hai bisogno di qualcosa che è praticamente minuti, o forse un paio d'ore, non un giorno o decine di ore. Ed è qui che si trova lo stato attuale della tecnologia in questo momento. Questo è troppo lento e molto costoso. "
La squadra di Swager fonde due tipi di materiale in goccioline in scala micron chiamate emulsioni Janus. Cominciano con due materiali, l'idrocarburo (H2O legato con il carbonio, come si ottiene nei gas combustibili) e il fluorocarburo (fluoro legato con il carbonio, un materiale utilizzato nella lenza). Riscaldano i due fluidi e li costringono insieme attraverso minuscoli canali, iniettandoli nell'acqua che scorre come un tubo che scarica in un fiume. Quando le particelle si raffreddano, formano sfere che sono metà idrocarburo e metà fluorocarburo.
A queste goccioline, gli scienziati attaccano una proteina vegetale chiamata lectina, che si lega a E. coli . Normalmente, il lato più pesante del fluorocarburo delle goccioline le mantiene livellate, tutte con gli emisferi di idrocarburi rivolti verso l'alto. In quello stato, si comportano come una lente con una lunghezza focale infinita; la luce attraversa una linea retta. Ma quando la lectina si lega, i batteri che si attaccano cambiano l'equilibrio delle goccioline, facendole ribaltare su un fianco. Quando ciò accade, la rifrazione disperde la luce, bloccando tutto ciò che c'è sotto.
A sinistra, goccioline di Janus viste dall'alto. Dopo che le goccioline incontrano il loro bersaglio, una proteina batterica, si aggregano (a destra). (Qifan Zhang) I ricercatori hanno testato questa tecnica su diversi tipi di E. coli benigno e hanno in programma di espandere la tecnica ad altri batteri o persino ad altri tipi di agenti patogeni.
"Il fatto che possano rispondere così bene, possono inclinarsi e possiamo riorientarli e si comportano come obiettivi, e che stiamo usando la gravità per allinearli, questi sono molti ingredienti davvero insoliti, ma rende davvero piattaforma potente ", afferma Swager.
Applicare la tecnologia ai ceppi patogeni è fattibile, ma per ciascuno di essi sarebbe necessaria una struttura di legame diversa, afferma John Mark Carter, ex ricercatore di contaminanti di origine alimentare presso l'USDA, che ora consulta lo stesso settore.
"Non è così facile come sembra", afferma Carter. "Il cibo contiene molte cose che legano una varietà di superfici in modo non specifico."
Aggiunge che le goccioline devono essere bilanciate con precisione, cosa che i ricercatori sono stati in grado di fare, ma diventa molto più problematica nei test di sicurezza alimentare nella vita reale. Carter è sorpreso che i ricercatori stiano proponendo un test alimentare a questo punto. "Non dovresti davvero parlare di cibo finché non fai esperimenti con il cibo", dice.
Inoltre, i limiti di sensibilità per E. coli negli alimenti sono molto più bassi di quanto questa tecnica possa ancora offrire. Swager è stato in grado di rilevare la presenza di E. coli quando ci sono circa 10.000 cellule per ml di soluzione. Nel 2010, la FDA ha ridotto la quantità di E. coli non tossico consentita nel formaggio (una sorta di limite generale di risanamento) da 100 MPN (numero più probabile) per grammo a 10 MPN. L'anno scorso, l'agenzia ha fatto marcia indietro su questo, dicendo che non aveva avuto un impatto sulla salute pubblica, ma per la sicurezza alimentare e l' E. Coli tossico, la tolleranza è zero. Non esiste tecnologia in grado di rilevare una singola cellula di E. coli, motivo per cui gli standard attuali si basano su colonie in crescita in un piatto.
"Un batterio è sufficiente per ucciderti", afferma Carter. "Se si tratta di un'altissima concentrazione di batteri, è possibile rilevarlo senza amplificazione. Ma quasi tutti lo coltivano ... devi coltivarlo, perché non riesci a rilevare un batterio. "
Se la tecnologia di Swager si sta diffondendo nel settore, questi problemi devono essere affrontati, quindi devono essere eseguiti studi affiancati per confrontarlo con gli standard attuali. In assenza di ciò, potrebbero esserci applicazioni per il controllo interno della qualità nell'industria alimentare (sebbene la sensibilità di rilevamento sarebbe ancora un problema).
“I waffle Eggo hanno avuto un richiamo [nel 2016]. Non è stato un grande richiamo, ma era una listeria ", afferma Swager. “Quando i miei figli erano piccoli, davo loro le cialde Eggo e uscivano dalla porta mentre andavano a scuola. Ma sai, hai un richiamo del prodotto così, quanto tempo passerà prima che i genitori daranno da mangiare ai loro bambini cialde Eggo? Quindi anche le implicazioni per i marchi sono davvero elevate. "
