Neue Geräte erkennen Salmonellen, E. Coli und andere Bakterien

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Neue Geräte erkennen Salmonellen, E. Coli und andere Bakterien
Neue Geräte erkennen Salmonellen, E. Coli und andere Bakterien
Anonim

URI-Forscher machen den Nachweis von Lebensmittelpathogenen schnell und einfach

KINGSTON, R.I. - 26. Juni 2000 - Mehr als 75 Millionen Menschen erkranken jedes Jahr in den Vereinigten Staaten an Lebensmittelvergiftungen, 325.000 werden ins Krankenhaus eingeliefert und 5.000 von ihnen sterben an Krankheitserregern wie Salmonellen und E coli. Dank mehrerer neuer Biosensoren, die von Forschern der University of Rhode Island entwickelt wurden, wird der Nachweis dieser Krankheitserreger jedoch immer einfacher.

Nach zehnjähriger Entwicklung nutzen die Biosensoren Glasfasertechnologie, um Bakterien in Fleisch, Geflügel und anderen Lebensmitteln schnell und genau zu erkennen und zu quantifizieren.

"In den USA gibt es etwa 6.000 Fleisch- und Geflügelverarbeitungsbetriebe, und alle sind gesetzlich verpflichtet, ihre Produkte auf Lebensmittelpathogene zu testen", sagte A. Garth Rand, emeritierter Professor für Lebensmittelwissenschaften am URI und ein Einwohner von South Kingstown. „Die meisten dieser Pflanzen haben keine eigenen Labors, also müssen sie ihre Proben an kommerzielle Labors schicken. Anstatt mehrere Tage auf die Ergebnisse zu warten, können sie unseren Biosensor verwenden und die Ergebnisse in einer Stunde haben.“

Rand hat sich mit Stephen Letcher aus Kingston, Professor für Physik, und Christopher Brown aus Saunderstown, Professor für Chemie, zusammengetan, um die URI Fiber Optic & Biosensor Research Group zu gründen, um das schwierige Problem der Entwicklung eines schnellen und empfindlichen Lebensmittels anzugehen Pathogen-Sensor. Diese Forschungsgruppe ist Teil der Partnerschaft Sensorik und Oberflächentechnologie der Universität. Das US-Landwirtschaftsministerium hat die Forschung in den letzten acht Jahren finanziert.

"Wir sind eine von sehr wenigen Forschungsgruppen, die an Biosensoren für die Lebensmittelsicherheit arbeiten", sagte Rand. "Und unsere Kombination von Disziplinen ist einzigartig. Der einzige Weg, solche Probleme zu lösen, ist ein interdisziplinärer Ansatz."

Die Gruppe konzentrierte sich zunächst auf den Nachweis von Salmonellen, einem der häufigsten Lebensmittelpathogene, und entwickelte mehrere Sensoren, die vibrierende Quarzkristalle oder faseroptische Sonden zusammen mit Salmonella-Antikörpern verwenden, die die Pathogenzellen an den Sensor binden. Die neueste Version verwendet auch mikroskopisch kleine Magnetkügelchen, sogenannte Mikrosphären.

"Die Oberfläche der Kügelchen ist mit Antikörpern bedeckt, die den Krankheitserreger aufnehmen und dann mit einem fluoreszierenden Farbstoff markiert werden", erklärte Rand. „Dann werden die Kügelchen vor Lichtleitfasern magnetisch fokussiert und ein Lasersignal meldet die Erregerkonzentration.“

Die Bindung der Erregerzellen an die Antikörper dauert etwa 60 Minuten, die Bestimmung der Erregerkonzentration nur 60-90 Sekunden.

Obwohl der Sensor vor seiner Fertigstellung noch weiter verfeinert werden muss, arbeiten die Forscher mit Pierson Scientific Associates aus Andover, Mass., um tragbare Prototypen des Geräts zu entwickeln. Die Partnerschaft wurde 1998 von der National Science Foundation mit einem Small Business Technology Transfer-Stipendium ausgezeichnet.

"Obwohl wir hauptsächlich Salmonellen untersucht haben, funktioniert das System auch für die meisten anderen Lebensmittelpathogene", sagte Rand. „Tatsächlich glauben wir, dass es bei E. coli sogar noch besser wirkt.“

Die URI-Forscher haben auch an Biosensoren für die Natick Labs der US-Armee gearbeitet, die Mahlzeiten des Verteidigungsministeriums zubereiten, die oft jahrelang an abgelegenen Orten gelagert werden. Die Armee hat Rands Forschung zur Entwicklung von Sensoren zum Nachweis von Krankheitserregern in Armeerationen finanziert.

"Sie befassen sich besonders damit, Krankheitserreger nachzuweisen, die in getrockneten Lebensmitteln mit geringer Feuchtigkeit wachsen", erklärte Rand. „Sie brauchten einen schnellen Weg, um zu sehen, ob Krankheitserreger in den Lebensmitteln wachsen, die sie auf der ganzen Welt gelagert haben.“

Für dieses Projekt entwickelte Rands Team einen Membran-Biosensor. Wenn die Membran mit Antikörpern und Enzymen beschichtet ist, bleiben die Bakterien auf der Membran hängen, während der Rest der zu testenden Lösung sie passiert.

Als Nächstes planen die URI-Forscher die Entwicklung eines tragbaren Oberflächenscansystems, das einem Scanner an der Kasse eines Supermarkts ähnelt und Video zum Nachweis der Krankheitserreger verwendet, sowie eines weiteren, das Krankheitserreger in Meeresfrüchten erkennt.

"Diese Sensoren werden die Sicherheit der Lebensmittelversorgung erheblich verbessern und die menschliche Gesundheit schützen", schloss Rand.

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