Разработан новый биодатчик, способный обнаруживать малые количества бактерий в режиме реального времени - «Наука и технологии»

Специалисты компании AgriLife Research, являющейся дочерней компанией Техасского университета A&M, и их коллеги из университета Флориды разработали биодатчик нового типа, который может обнаружить факт присутствия бактерий вида листерии (listeria) в анализируемых образцах. При этом, датчик обнаруживает совсем незначительные концентрации бактериального заражения и делает это в течение двух-трех минут, практически, в режиме реального времени.

"В самом ближайшем времени мы доведем чувствительность нашего датчика до такого уровня, что он сможет обнаруживать единичные бактерии в образце материала, весом в 25 грамм" - рассказывает доктор Кармен Гомеш (Dr. Carmen Gomes), ведущий исследователь компании AgriLife Research, - "Кроме этого, точно такая же технология может быть использована для обнаружения других болезнетворных организмов, к примеру E. Coli. Но листерии были выбраны в качестве отправной точки из-за их стойкости и способности выживать даже при очень низких температурах. Это один из самых распространенных видов микроорганизмов, поражающих пищевые продукты, и причина третьей части смертельных случаев от пищевых отравлений".

В настоящее время обнаружение болезнетворных бактерий вида листерий в пищевых продуктах требует работы высококвалифицированного персонала, работающего в специально оборудованных лабораториях. А сами процессы выявления бактерий могут идти по нескольку суток. Поэтому часто случается, что из-за отсутствия методов экспресс-анализа продукты, зараженные листериями, попадают на потребительский рынок.

Созданный учеными биодатчик пока еще находится в стадии экспериментальной разработки, но готовое портативное устройство, созданное на его основе, может появиться в самом ближайшем времени. И самое, что имеется привлекательного в этом деле, это то, что использовать такое устройство смогут даже люди с самым низким уровнем квалификации.

Несмотря на невзрачный внешний вид датчик является весьма сложным устройством, состоящим из основы, электродов, наноструктурированной поверхности, на которой располагаются активные биологические компоненты, способные реагировать на бактерий определенного вида. Эти биологические компоненты представляют особой элементы одноцепочечной ДНК или молекулы РНК, которые связываются с рецепторами, находящимися на внешней стороне клеточной мембраны болезнетворного микроорганизма. Такое соединение можно сравнить с тем, как ключ некоей экзотической формы может войти только в предназначенную для него замочную скважину.

Идея реализации такого "связывания" была позаимствована учеными в живой природе. Прототипом стал кальмар вида Euprymna scolopes (Hawaiian bobtail squid), морское существо, формирующее при помощи подобного механизма симбиотические взаимоотношения с биолюминесцентными бактериями. На теле кальмара находятся микроскопические "волосы", которые выбирают и захватывают только бактерии определенного вида из всего многообразия микроорганизмов, живущих в океане.

В настоящее время созданный биодатчик имеет размер, сопоставимы с размером почтовой марки, от него отходят всего два провода, прикрепленные к определенным местам его активной зоны. В течение нескольких минут, когда полимерные "волосы" на поверхности датчика захватывают бактерии определенного вида, сопротивление датчика резко изменяется, что достаточно просто измеряется традиционными электронными методами.

Следует заметить, что при некоторой модификации такие датчики могут быть подключены к цепям смартфонов и портативных компьютеров. А разрабатываемый сейчас бумажный одноразовый биодатчик, будет очень дешев в производстве, от него можно будет без труда избавиться после его использования.