Ta ett uns sallad, testa det i 17 timmar, och resultaten visar huruvida den grundingrediensen i gröna sallader är förorenad med Salmonella , matförgiftningsbakterien som gör miljontals människor sjuka varje år. Ett annat traditionellt test tar 72 timmar att genomföra. Vad sägs om ett test som identifierar Salmonella om fem minuter, så att försändelser med sallad kan konfiskeras innan de når bordet?
Forskare beskrev idag utveckling och framgångsrik testning av just ett sådant test i en presentation här på 243 rd National Meeting &Exposition av American Chemical Society (ACS).
Paresh C. Ray, Ph.D., som ledde forskningen, förklarade att testet uppfyller ett akut behov av ett snabbare sätt att upptäcka Salmonella , speciellt de multipelläkemedelsresistenta (MDR)-stammarna som orsakar den allvarligaste sjukdomen i både mat och dricksvatten. I USA., Salmonella -förorenad mat orsakar minst 1,6 miljoner fall av matförgiftning årligen. På andra håll i utvecklingsvärlden, dricksvatten kontaminerat med MDR Salmonella orsakar fruktansvärda utbrott av tyfoidfeber, som drabbar minst 17 miljoner människor årligen.
"Testet för sallad kräver bara ett litet prov av salladsblad, ", förklarade Ray. "Det krävs inte en utbildad laboratorietekniker för att utföra testet eller läsa resultaten. Om färgen ändras från rosa till blåaktig, som signalerar närvaron av Salmonella . Testet är lämpligt för användning på jordbruksfält och i avlägsna områden i utvecklingsländerna. Vi tror att det kan ha en enorm potential för snabba, patogendetektion på plats för att undvika distribution av förorenade livsmedel."
För att hitta bakterierna snabbare, Ray och kollegor vid Jackson State University i Mississippi värvade guld nanopartiklar, försvinnande små guldbitar så små att mer än 25, 000 skulle passa över bredden på ett människohår. Forskarna bifogade antikroppar, molekyler som liknar de som hjälper immunförsvaret att hitta och bekämpa infektioner med Salmonella , till nanopartiklarna. Sett under ett kraftfullt mikroskop, guldnanopartiklarna ser lite ut som enskilda popcornbitar.
När dessa antikroppar möter Salmonella bakterie, de fäster på den yttre ytan av bakterierna, bär med sig sin last av guldpopcornformade nanopartiklar. Nanopartikel-antikroppspaketet är mycket mindre än en individ Salmonella bakterie, och flera fäster vid varje bakterie. Testet, med sin rosa-till-blå färgförändring, upptäcker dessa guld nanopartikel-antikroppar- Salmonella strukturer, som Ray kallar "aggregat".
Tillvägagångssättet har också potential att döda MDR Salmonella , sa Ray.
"När du lyser med rätt våglängd av ljus i förorenat vatten, till exempel, guldnanopartiklarna absorberar ljuset och värmer upp, ” förklarade han. ”De heta partiklarna brinner genom det yttre membranet av Salmonella bakterie, dödar bakterierna."
Ray och kollegor utvecklade först de popcornformade partiklarna för att hitta och bekämpa cancer. Formen valdes för att den ökar signalen för detektion med något som kallas Raman-spektroskopi, som tittar på ljuset som avges efter att atomer eller molekyler absorberar energi. Ray förklarade att denna detektionsmetod är användbar i andra tillämpningar av partiklarna. "I vetenskap, vi kallar det blixtstångseffekten, sa Ray, beskriver hur popcornformens utspridda "spetsar" förstärker signalen och gör det lättare att se. Gruppen har också använt nanopartiklarna för att upptäcka andra mikrober, tycka om E coli .
Trots guldets storlek som en dyrbar och mycket kostsam metall, endast små mängder behövs, Ray noterade. Cirka 90 USD guld räcker för att göra liter av lösningen som innehåller nanopartiklarna. Och bara några droppar av lösningen behövs söka upp Salmonella bakterie.
Ray sa att tekniken kan kommersialiseras, och ett patent är under behandling. Med oro över de potentiella hälso- och miljöeffekterna av många typer av nanopartiklar, Rays team undersöker effekterna av guldnanopartiklar som finns kvar i renat vatten, till exempel. Än så länge, de har inte hittat någon korttidstoxicitet och kommer att kontrollera eventuella långsiktiga toxiciteter.
