Revolutionierung der Lebensmitteltests: 3D-Chips erkennen Krankheitserreger sofort

Schneller und effektiver Nachweis von E. coli, Salmonellen und mehr

02.07.2024
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symbolisches Bild

Es kommt immer wieder vor, dass ein Lebensmittel wegen einer Verunreinigung zurückgerufen wird. Für die Verbraucher solcher Produkte kann ein Rückruf Zweifel an der Sicherheit und Zuverlässigkeit dessen, was sie essen und trinken, auslösen. In vielen Fällen kommt ein Rückruf zu spät, um einige Menschen vor einer Erkrankung zu bewahren.

Feng et al.

Die Forscher schufen einen Chip mit vier verschiedenen Regionen, der schnell auf das Vorhandensein mehrerer Krankheitserreger gleichzeitig testen kann.

Trotz der Bemühungen der Lebensmittelindustrie, Krankheitserreger zu bekämpfen, werden immer noch Produkte kontaminiert und Menschen erkranken. Ein Großteil des Problems ist auf die verfügbaren Instrumente zum Nachweis von Krankheitserregern zurückzuführen, die oft nicht wirksam genug sind, um die Öffentlichkeit zu schützen.

In der Fachzeitschrift AIP Advances von AIP Publishing haben Forscher der Technischen Universität Guangdong und des Pudong New District People's Hospital eine neue Methode zum Nachweis von Krankheitserregern in Lebensmitteln entwickelt, die schneller, kostengünstiger und effektiver ist als bisherige Methoden. Die Forscher hoffen, dass ihre Technik die Screening-Verfahren verbessern und verhindern kann, dass kontaminierte Lebensmittel in die Hände der Verbraucher gelangen.

Selbst mit der besten Nachweismethode ist es nicht einfach, kontaminierende Krankheitserreger zu finden.

"Der Nachweis dieser Krankheitserreger ist aufgrund ihrer Vielfalt und der unterschiedlichen Umgebungen, in denen sie gedeihen können, eine Herausforderung", so die Autorin Silu Feng. "Darüber hinaus erschweren geringe Konzentrationen von Krankheitserregern in großen Lebensmittelproben, das Vorhandensein ähnlicher nicht-pathogener Organismen und die komplexe Beschaffenheit verschiedener Lebensmittelarten einen genauen und schnellen Nachweis".

Zwar gibt es bereits Nachweismethoden wie Zellkulturen und DNA-Sequenzierung, doch ist es schwierig, sie in großem Maßstab einzusetzen. Nicht jede Charge von Lebensmitteln kann gründlich getestet werden, so dass einige Verunreinigungen unweigerlich durchschlüpfen.

"Insgesamt sind diesen Methoden Grenzen gesetzt, wie z. B. lange Ergebniszeiten, der Bedarf an spezieller Ausrüstung und geschultem Personal sowie die Schwierigkeit, mehrere Krankheitserreger gleichzeitig nachzuweisen, was den Bedarf an verbesserten Nachweisverfahren deutlich macht", so Feng.

Die Autoren der Studie beschlossen, einen anderen Ansatz zu wählen und einen mikrofluidischen Chip zu entwickeln, der mit Hilfe von Licht mehrere Arten von Krankheitserregern gleichzeitig nachweisen kann. Der Chip wird im 3D-Druckverfahren hergestellt, wodurch er sich leicht in großen Mengen herstellen und für die Erkennung bestimmter Krankheitserreger modifizieren lässt.

Der Chip ist in vier Abschnitte unterteilt, von denen jeder auf den Nachweis eines bestimmten Erregers zugeschnitten ist. Ist dieser Erreger in der Probe vorhanden, bindet er an eine Nachweisoberfläche und verändert deren optische Eigenschaften. Auf diese Weise konnten die Forscher mehrere gängige Bakterien wie E. coli, Salmonellen, Listerien und S. aureus schnell und in sehr geringen Konzentrationen nachweisen.

"Diese Methode kann schnell und effektiv mehrere verschiedene Krankheitserreger nachweisen, und die Nachweisergebnisse sind einfach zu interpretieren, was die Nachweiseffizienz erheblich verbessert", so Feng.

Das Team plant, sein Gerät weiterzuentwickeln, um es noch besser für das Screening von Lebensmitteln einsetzen zu können.

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