3D-gedruckter Chipsensor erkennt lebensmittelbedingte Krankheitserreger für sicherere Produkte

Immer wieder kommt es vor, dass ein Lebensmittel wegen einer Verunreinigung zurückgerufen wird. Bei den Verbrauchern solcher Produkte kann ein Rückruf Zweifel an der Sicherheit und Zuverlässigkeit ihrer Lebensmittel und Getränke auslösen. In vielen Fällen kommt ein Rückruf zu spät, um zu verhindern, dass manche Menschen erkranken.

Trotz der Bemühungen der Lebensmittelindustrie, Krankheitserreger zu bekämpfen, sind Produkte immer noch verunreinigt und Menschen erkranken weiterhin. Ein Großteil des Problems rührt von den verfügbaren Mitteln zum Nachweis schädlicher Krankheitserreger her, die oft nicht wirksam genug sind, um die Bevölkerung zu schützen.

In AIP-Fortschrittehaben Forscher der Technischen Universität Guangdong und des Pudong New District People’s Hospital eine neue Methode zum Nachweis von durch Lebensmittel übertragenen Krankheitserregern entwickelt, die schneller, billiger und effektiver ist als bestehende Methoden. Die Forscher hoffen, dass ihre Technik die Screening-Prozesse verbessern und kontaminierte Lebensmittel von den Verbrauchern fernhalten kann.

Selbst mit der besten Nachweismethode ist es keine leichte Aufgabe, kontaminierende Krankheitserreger zu finden.

„Der Nachweis dieser Krankheitserreger ist aufgrund ihrer vielfältigen Natur und der verschiedenen Umgebungen, in denen sie gedeihen können, eine Herausforderung“, sagte Autor Silu Feng. „Darüber hinaus erschweren niedrige Konzentrationen von Krankheitserregern in großen Lebensmittelproben, das Vorhandensein ähnlicher nicht pathogener Organismen und die komplexe Natur verschiedener Lebensmittelarten einen genauen und schnellen Nachweis.“

Es gibt zwar bereits vorhandene Nachweismethoden wie Zellkulturen und DNA-Sequenzierung, aber sie sind im großen Maßstab schwierig anzuwenden. Nicht jede Lebensmittelcharge kann gründlich getestet werden, sodass zwangsläufig einige Verunreinigungen durchrutschen.

„Insgesamt sind diese Methoden mit Einschränkungen verbunden, wie etwa langen Reaktionszeiten, der Notwendigkeit spezieller Ausrüstung und geschultem Personal sowie der Herausforderungen bei der gleichzeitigen Erkennung mehrerer Krankheitserreger, was den Bedarf an verbesserten Erkennungstechniken unterstreicht“, sagte Feng.

Die Autoren der Studie entschieden sich für einen anderen Ansatz und entwickelten einen Mikrofluidchip, der Licht verwendet, um mehrere Arten von Krankheitserregern gleichzeitig zu erkennen. Ihr Chip wird im 3D-Druckverfahren hergestellt, sodass er leicht in großen Mengen hergestellt und so modifiziert werden kann, dass er gezielt auf bestimmte Krankheitserreger wirkt.

Der Chip ist in vier Abschnitte unterteilt, von denen jeder darauf ausgelegt ist, einen bestimmten Krankheitserreger zu erkennen. Wenn dieser Krankheitserreger in der Probe vorhanden ist, bindet er sich an eine Erkennungsoberfläche und verändert deren optische Eigenschaften. Mit dieser Anordnung konnten die Forscher mehrere häufig vorkommende Bakterien wie E. coli, Salmonellen, Listerien und S. aureus schnell und in sehr geringen Konzentrationen erkennen.

„Mit dieser Methode lassen sich viele verschiedene Krankheitserreger schnell und effektiv nachweisen. Die Ergebnisse sind zudem leicht zu interpretieren, was die Effizienz der Erkennung deutlich verbessert“, so Feng.

Das Team plant, sein Gerät weiterzuentwickeln, um es für die Lebensmittelkontrolle noch besser einsetzbar zu machen.