Исследователи из Политехнического института Вустера (штат Массачусетс) разработали необычный биосенсор для поиска опасной кишечной бактерии Salmonella enterica. В основе технологии — гибкий полимер, покрытый безвредными бактериофагами, то есть вирусами, которые заражают только бактерии и не представляют угрозы для человека.
Исследование опубликовано в журнале ACS Applied Bio Materials.
«Живые крючки» для бактерий
Новая система способна быстро распознавать клетки сальмонеллы даже в очень небольших объемах жидкости. Для работы устройству не нужны лабораторные инкубаторы, дорогое оборудование или сложная подготовка образцов. Разработчики считают, что такую технологию можно применять на всех этапах пищевой цепочки — от фермы и складов до магазинов и домашних кухонь.
Основой сенсора стала микрофлюидная платформа — миниатюрная система каналов, по которым движутся капли жидкости. Когда образец проходит через устройство, бактериофаги «прилипают» к нужным бактериям и удерживают их на поверхности полимера. Благодаря этому загрязнение можно обнаружить значительно быстрее, чем при классических микробиологических тестах, таких как полимеразная цепная реакция (ПЦР) и иммуноферментный анализ (ИФА), которые иногда требуют нескольких часов или даже суток.
Почему это важно для рядовых потребителей
По данным Всемирной организации здравоохранения, острые пищевые инфекции ежегодно вызывают сотни миллионов случаев заболеваний по всему миру. Сальмонелла остается одной из главных причин отравлений: бактерия может попадать в яйца, мясо, молочные продукты и даже свежие овощи. Инфекция вызывает диарею, лихорадку и сильные боли в животе. У людей с ослабленным иммунитетом и сопутствующими заболеваниями болезнь может привести к критическому обезвоживанию или принять генерализованный характер, вызвав септический шок и летальный исход.
Авторы работы полагают, что компактные бытовые сенсоры помогут быстрее выявлять зараженные партии продуктов и снизить риск массовых вспышек заболеваний. Особенно полезной технология может оказаться в регионах, где ограничен доступ к лабораторным исследованиям, а погодные условия благоприятны для быстрого размножения патогенов.
Пока остается нерешенным вопрос избирательности фагов. Безошибочно определяя присутствие в субстрате S. enterica, биосенсор не показывает наличие других патогенов. Решение этой проблемы за счет универсального «вирусного коктейля» — в ближайших планах авторов исследования.
Бактериофаги уже давно рассматриваются как потенциальная альтернатива антибиотикам. Еще в 2021 году ученые сообщали, что вирусы, атакующие бактерии, могут стать союзниками в борьбе с устойчивыми к лекарствам инфекциями.
Мы создали твердую поверхность, которую можно использовать как индикатор заражения на любом этапе пищевой цепочки — от фермы до холодильника.
Еще один любопытный факт: современные гибкие полимеры активно используются не только в биосенсорах, но и в носимой электронике, медицинских пластырях и даже «электронной коже». Исследования последних лет показывают, что такие материалы способны сохранять чувствительность даже после многократных сгибаний.
