Yeni teknoloji daha ucuz, daha hızlı gıda testi sunabilir.
‘Uzman damlacıklar’ bakterilerle etkileşime girer ve bir akıllı telefon kullanılarak, analiz edilebilir.
Gıda kaynaklı patojen Escherichia coli O157, Amerika Birleşik Devletleri’nde her yıl yaklaşık 73.000 hastalığa ve 60 ölüme neden olmaktadır. MIT araştırmacılarına göre, daha iyi güvenlik testleri, E. coli suş’usu ve diğer zararlı bakterilerin neden olduğu hastalıklardan bazılarını önlemeye yardımcı olabilir.
* Suş: Mikrobiyoloji/Viroloji. Bir bakteri veya virüsün farklı alttürlerinin, aralarında genetik farklılıklar bulunan gruplarına denir. Farklı suşlar arasında, ilaçlara, dış etkilere dayanıklılık vs. özellik değişiklikleri olabilir.
Yeni MIT testi, bakteriyel proteinlere bağlanabilen, yeni bir sıvı damlacık türüne dayanıyor. Çıplak gözle veya bir akıllı telefon tarafından tespit edilebilen bu etkileşim, mevcut gıda güvenliği testlerine çok daha hızlı ve daha ucuz bir alternatif sunabilir.
MIT’de John D. MacArthur ve Kimya Profesörü Timothy Swager: “Algılama yapmak için yepyeni bir yöntem. Burada sahip olduğumuz şey, giriş masraflarının düşük olmasıyla, çok daha ucuza mal edilebilir olması.”
İki yıl önce, Swager’ın laboratuvarı, Janus emülsiyonları adı verilen damlacıklar da dahil olmak üzere, kompleks damlacıkları kolayca yapmak için bir yol geliştirdi. Bu Janus damlacıkları eşit büyüklükte iki yarımkürede oluşur; biri fluorokarbon, biri de bir hidrokarbondan imal edilmiştir. Florokarbon, hidrokarbondan daha yoğun olduğundan, damlacıklar bir yüzeye oturduğunda, florokarbon’un yarısı her zaman dipte oluyor.
Araştırmacılar, benzersiz optik özelliklerinden dolayı bu damlacıkları “sensör” olarak kullanmaya karar verdi. Doğal hallerinde, Janus damlacıkları yukarıdan bakıldığında şeffaftır, ancak ışığın damlacıklardan geçerken kıvrılma şekli nedeniyle yan taraftan bakıldığında opak görünürler.
Araştırmacılar, damlacıkları sensöre çevirmek için, damlacık yüzeyinin üst yarısını oluşturan hidrokarbon-su arayüzünde kendiliğinden birleşmek üzere, manoz şekeri içeren bir Yüzey Aktif Madde Molekülü tasarladılar. Bu moleküller E. coli’nin bazı suşlarının yüzeyinde bulunan lektin adı verilen bir proteine bağlanır. E. coli bulunduğunda, damlacıklar proteinlere bağlanır ve birlikte kümelenirler. Bu, parçacıkları dengeye getirir, böylece onları vuran ışık, birçok yönde dağılır ve damlacıklar yukarıdan bakıldığında opak olurlar.
Damlacıkları bir Petri kabına koyan araştırmacılar, akıllı telefonun onu algılaması için QR kodundan faydalanarak, tarattılar. E. coli var ise damlacıklar bir araya toplanır ve QR kodu onları okuyamaz.
Northwestern Üniversitesi’nde Kimya Profesörü ve Uluslararası Nanoteknoloji Enstitüsü Müdürü olan Chad Mirkin, parçacıkları “yeni ve güçlü bir tahlil sınıfı” olarak tanımladı.
Halihazırdaki gıda güvenliği testleri, zararlı bakteri kolonilerinin oluşup, oluşmadığını görmek için, yiyecek numunelerinin bir kültür çanağına yerleştirilmesini içerir, ancak bu işlem iki üç gün sürer. Bakteriyel DNA amplifikasyonuna veya antikor-bakteriyel etkileşimlere dayalı daha hızlı teknikler ise pahalıdır ve özel araçlar gerektirir.
Zhang: “Cihazımızın en büyük avantajı, bunu yapmak için özel araçlara ve teknik eğitimlere ihtiyacınız olmadığı… Fabrikadan insanlara gıdaları nakletmeden önce güvenliğini sağlamak için tarayıp, test etmesini sağlayabilen işlevsel bir yöntem.”
Gıda örneklerinin hazırlanmasını optimize etmeye çalışıan araştırmacılar, böylece damlacıkları oyuklara yerleştirilebilmiş olacaklar. Ayrıca, farklı bakteriyel proteinlere bağlanacak daha kompleks şekerlerle özelleştirilmiş damlacıklar oluşturmayı da planlıyorlar.
Araştırmacılar patojenik olmayan bir E. coli’ye bağlanan şeker kullandı ve sensörün E. coli ve diğer zararlı bakteriler suşlarına uyarlanmasını beklediler.
Savagatrup, “Onlara koyduğumuz şekere dayanan farklı bakterileri yakalamak için gerçekten ‘seçici’ damlacıklar yapmayı hayal ediyoruz”
Araştırmacılar aynı zamanda mevcut tekniklerle benzerlik gösteren sensörün duyarlılığını arttırmaya çalışıyorlar, ancak bundan daha büyük bir potansiyele sahipler. Gelecek bir buçuk yıl içinde teknolojiyi ticarileştirmek için bir şirket kurmayı umuyorlar.
