Snabb, prisvärda vattentester som kan användas på plats och till och med köras kontinuerligt kommer att hjälpa forskare att identifiera sjukdomsframkallande bakterier på mindre än en timme och potentiellt minska spridningen av vanliga sjukdomar som diarré, som dödar uppskattningsvis 842, 000 personer varje år.

Hundratals miljoner prover testas varje år för att upptäcka skadliga bakterier i dricks- och miljövatten, mat och dryck, men tester kan ta dagar eller, i vissa fall, jämna veckor för att ge definitiva resultat. Då, många människor kan ha insjuknat i sjukdomar orsakade av bakterier som E. coli eller legionella.

Att krympa laboratoriet till storleken på en hemmaskrivare - och sänka testtiden till en timme eller mindre - kan hjälpa till att stoppa utbrott i deras spår och hålla människor säkra.

Det är syftet med ett nytt system som använder en teknik som kallas immunomagnetisk separation för att lokalisera legionellaceller i ett prov av koncentrerat dricksvatten. Den stora fördelen är hastigheten, eftersom det inte är beroende av att odla generationer av bakterier för att nå de koncentrationer som krävs för att identifiera och räkna dem, vilket kan ta upp till två veckor för tillförlitliga resultat.

"Vi kan koncentrera och rena provet magnetiskt, utan någon odlings- eller berikningsteknik, " sa Dr Daniel Schaffhauser, teknisk chef på schweiziska rqmicro, företaget som utvecklade plattformen som en del av ett projekt kallat CellCount.

"Det är där vi kan spara tid, " han lade till.

Fokuserad testning

Provet blandas med en cocktail av specifika antikroppar utvecklade av rqmicro som är kopplade med små magnetiska pärlor, samt fluorescerande etiketter. När en målpatogen väl binder till antikroppen, ett magnetfält drar pärlcellen bort från resten av provet. Och, bunden med den fluorescerande taggen, det kan räknas i en högkänslig flödescytometer – ett system för att skanna och detektera målbakterierna.

Plattformen använder ett arrangemang av engångskassetttyp i linje med en hemskrivare, som innehåller antikroppscocktails och systemet för att cirkulera provet. Eftersom inga vätskor lämnar patronen, provet och de andra vätskorna är helt inneslutna hela tiden, eliminerar risken för kontaminering eller behovet av desinfektion mellan testerna.

Detektionssystemet har utvecklats för att bibehålla sin noggrannhet i fält, snarare än de stabila förhållandena i ett forskningslaboratorium.

De fokuserade testerna och effektivare saneringsprocedurerna kräver mindre energi och kemikalier. Systemet kan användas för nästan kontinuerlig övervakning av dricksvattenförsörjning och används redan av vattenlaboratorier i Europa för att upptäcka legionella, med snabba resultat som hjälper till att lokalisera infektionskällor.

Legionella kan förekomma i luftkonditioneringssystem och hushållsvatten och kan orsaka allvarliga lunginflammationsliknande lunginfektioner. Tyskland har nu miljölagar som kräver rutintestning av varmvattensystem.

Dr Schaffhauser sa att rqmicro har sett ett stort intresse för att analysera och övervaka vatten som används i industriella processer och kyltorn, som de som är vanliga vid kraftverk, kemiska fabriker, eller raffinaderier.

Systemet kan skräddarsys till valfritt antal andra patogener. "Tekniken är väldigt generell, så vi ser tillämpningar inte bara i dricksvatten, men också i bredare mikrobiell diagnostik, "Dr Schaffhauser sa.

"Varhelst du vill ha mikrobiell analys, du måste bara hitta rätt antikroppar, och resten är redan på plats, " han lade till.

Kostnaderna för tester är mellan €17-25, gör det konkurrenskraftigt med de senaste testmetoderna, men med fördelen av snabbhet. Och även om testutrustning skulle vara relativt dyr, detta kan minska när stordriftsfördelar kommer in.

Istället för att göra engångstester när en patogen redan har upptäckts, dock, ett annat tillvägagångssätt är att kontinuerligt övervaka vatten för att ge ett tidigt varningssystem om att en viss bakterie kan vara närvarande.

Detta är syftet med ett annat schweiziskt baserat bioteknikföretag, bNovate Technologies AG, som har utvecklat teknologi för att automatiskt och kontinuerligt övervaka vattenflöden för problematiska bakterier, dramatiskt minska den aktuella mättiden från flera dagar till bara minuter.

Dess första kommersialiserade system, BactoSense, räknar snabbt det totala antalet bakterier i ett vattenprov, ett av de avgörande testerna som används av verktyg för att bedöma vattenkvaliteten. Genom ett projekt kallat ColiSense Online, ett andra generationens instrument kommer att kunna specifikt rikta sig mot E. coli, gör det möjligt att utföra ytterligare ett viktigt test och ersätta långsam, kulturbaserade metoder som är standarden.

"E. coli är erkänt över hela världen som en indikator för fekal kontaminering och är ett rutintest för kommunala vattenförsörjningssystem, sade Dr Luigino Grasso, bNovates tekniska chef.

"Så genom att föra den här typen av testning till en automatiserad och kompakt maskin som kan ge snabba resultat, vi kan avsevärt minska kostnaderna för varje test, " han lade till.

Larm

bNovates ColiSense-system använder en återvinningsbar patron, koncentrera vattenprovet, färga E. coli-cellerna och analysera dem för att räkna de närvarande bakterierna. Systemet syftar till att tillhandahålla automatiska, fjärrövervakning som kan larma om patogenerna når problematiska nivåer.

"Varje patron kan lämnas på plats för hundratals tester, Dr. Grasso sa. "Så systemet behöver inte någon mänsklig inblandning på upp till ett par månader, även om det testar vatten flera gånger om dagen. "

Genom automatisering och övervakning på distans, bNovate har minskat mängden mänskligt ingripande och eliminerat behovet av laboratorietid, hjälpa till att krympa priset på BactoSense-vattentester till cirka 1 € vardera – en bråkdel av kostnaderna förknippade med äldre testmetoder. Företaget strävar efter att uppnå samma prisklass för ColiSense.

Medan BactoSense -systemet redan används av vattenföretag, och ColiSense -systemet förväntas också lanseras för dessa användare, Dr. Grasso ser potential för systemet inte bara i början av vattenrenings- och distributionssystemet, men också i anläggningar som sjukhus, där risken för vattenförorening kan vara stor. Det kan till och med vara lämpligt för industriella tillämpningar, som i dryckesindustrin, tillverkning av kosmetika och läkemedel.

"Men vi är särskilt nöjda med dess effektivitet när det gäller att hjälpa till att förhindra att människor blir sjuka, tillhandahålla ett system för tidig varning för ()föroreningen av dricksvattensystem, "Dr Grasso sa.