Livsmedelsburna sjukdomar drabbar ungefär en av sex personer i USA varje år. Centers for Disease Control and Prevention uppskattar att 48 miljoner människor i USA blir sjuka på grund av en eller flera av 31 erkända patogener, inklusive E. coli O157:H7, en särskilt hård stam av E. coli.

Forskare vid Purdue University har arbetat med att utveckla ny teknik för att hjälpa till att stoppa spridningen av livsmedelsburna sjukdomar, som dödar 3, 000 personer om året, genom att upptäcka dem mer effektivt. De har utvecklat en bioluminescensbaserad analys i kombination med en bärbar enhet som fungerar med smartphones och bärbara datorer för att göra tester på plats för skadlig E. coli i livsmedelsprover.

Silicon photomultiplier (SiPM)-enheten använder svagt ljus från bioluminescensanalysen för att upptäcka närvaron av bakterier som orsakar livsmedelsburna sjukdomar i livsmedelsprover. Purdue-teamet skapade också en elektrisk krets med en förstärkare, komparator och mikrokontroller för att skicka data till bärbara datorer och smartphones via Bluetooth-teknik. De använde 3D-utskrift för att designa en bärbar vagga för SiPM. Forskningen publiceras i januariupplagan av Tillämpad optik .

"Vårt mål är att skapa teknologi och en process som möjliggör kostnadseffektiv upptäckt av orsakerna till livsmedelsburna sjukdomar med hjälp av en enkel, ändamålsenlig och effektiv process, sade Euiwon Bae, en senior forskare inom maskinteknik vid Purdues College of Engineering, som utvecklade tekniken tillsammans med Bruce Applegate, professor i livsmedelsvetenskap vid Purdue's College of Agriculture. "Denna tidsram möjliggör bättre integrerad upptäckt och snabbare åtgärder för att stoppa fler människor från att bli sjuka."

För att visa proof of concept, Purdue-teamet testade enheten med artificiellt förorenade prover av köttfärs från en lokal livsmedelsbutik. De injicerade E. coli i nötköttsproverna och använde sedan sin anordning för att analysera provet inom 10 timmar efter inokulering.

Nötköttet sköljs och inkuberas med en anrikningsvätska som innehåller en modifierad fag, ett virus för bakterier. Fagen infekterar sedan skadliga livsmedelsburna bakterier så att när ett substrat tillsätts, bakterierna avger ljus, som detekteras av SiPM. Enheten kan räkna ljuspulser eller fotoner.

"Vår analys erbjuder högre känslighet, lägre kostnad, bättre portabilitet och andra distinkta fördelar jämfört med befintliga detektionsmetoder, " sa Applegate.