Экспресс-тесты на сальмонеллу

Сальмонелла - род энтеробактерий, подавляющее большинство представителей которого являются патогенами и вызывают у человека заболевание, клинические проявления которого могут простираться от бессимптомного носительства до тяжелейшего сепсиса. Сальмонеллы - наиболее распространенный и наиболее опасный возбудитель острых желудочно-кишечных инфекций. В большинстве случаев, бактерии попадают в организм человека с зараженными продуктами питания, поэтому вполне естественно, что проверка, скажем, мяса или яиц на наличие этих патогенных микроорганизмов относится к важнейшим задачам соответствующих санитарных служб.

Проблема лишь в том, что такие тесты занимают уйму времени - сначала на основе взятых проб изготовляют раствор должной концентрации, затем бактерии высевают на питательную среду, а спустя сутки или даже двое опытные лаборанты визуально проверяют каждую чашку Петри с бактериальной культурой. Таким образом, между изъятием пробы и получением результата анализа может пройти целая неделя! Теперь американские специалисты предложили две новые методики, призванные существенно ускорить этот процесс.

Спектроскопия бактериальных культур

Начнем с методики, созданной учеными научно-исследовательского отдела Министерства сельского хозяйства США в Атенсе, штат Джорджия. Один из разработчиков - инженер-электронщик Сынчул Юнь (Seung-Chul Yoon) - говорит: "Нынешняя техника - это вообще не техника. Персонал лаборатории вручную сортирует бактериальные культуры и отбирает те, что показались подозрительными. Иногда в одной чашке Петри может быть и три сотни колоний! Это требует времени, а ведь люди проверяют не одну чашку за смену, а многие десятки. Отсюда и ошибки. Наша цель состояла в том, чтобы повысить надежность анализа и существенно ускорить весь процесс".

Ускорить рост бактерий на питательной среде ученым, конечно, не под силу, зато им удалось автоматизировать процесс оценки колоний. Скажем, в воде, которой промывают тушки птицы, обычно содержатся разные бактерии, и главная задача санитарных экспертов состоит в том, чтобы быстро и надежно выявить среди множества колоний в чашке Петри именно сальмонеллы. Американский инженер предложил использовать для этого оптическую спектроскопию. Облучая пробы видимым светом разных цветов, то есть разных длин волн, и регистрируя спектры сигналов, отраженных колониями тех или иных бактерий, исследователь обнаружил, что сальмонеллам присущ очень характерный спектр, позволяющий отличить их от других бактерий.

Получение каждого из спектров занимает лишь несколько минут, его анализ - несколько секунд. В целом же на всю процедуру требуется два-три часа. Теперь Сынчул Юнь намерен выяснить, нельзя ли столь же надежный результат получить, используя световые лучи лишь нескольких строго определенных длин волн. Это позволило бы упростить и дополнительно ускорить процесс анализа.

Биосенсоры с бактериофагами

Вторая методика, которая - в случае успешных испытаний - позволит сократить время выявления сальмонелл до нескольких минут, разработана специалистами Обернского университета в штате Алабама. "Мы хотим переместить анализ из биологической лаборатории в поле, в магазин, в ресторан, или даже домой, на кухню", - говорит Ятин Чай (Yating Chai), одна из участниц исследовательского проекта.

Эта методика предполагает использование специальной аппаратуры, в основе которой - крошечные биосенсоры. "Внутри сенсора находится ферромагнитный материал, снаружи - тончайшее золотое покрытие. Это покрытие способно удерживать так называемые бактериофаги, то есть вирусы, паразитирующие на бактериях. В данном конкретном случае на поверхности наших биосенсоров находятся вирусы, избирательно поражающие именно сальмонелл", - поясняет Ятин Чай.

Сенсоры помещают на поверхность исследуемого продукта и подносят к ним катушку, создающую переменное магнитное поле. Под действием этого внешнего поля сенсоры генерируют колебания, причем их параметры зависят от того, связались сальмонеллезные бактериофаги с сальмонеллами или - по причине отсутствия таковых - не связались. Регистрируя и анализируя колебания сенсоров, исследователи могут определить наличие инфекции в пищевом продукте.

Правда, для получения достоверного результата катушку приходится подносить практически вплотную к сенсору, но речь ведь идет пока лишь об испытаниях прототипа. "Теперь начинается новый этап проекта: мы хотим разработать такую катушку, которая позволяла бы просто сканировать поверхность исследуемого продукта вместе с множеством размещенных на нем биосенсоров", - говорит Ятин Чай. А следующей задачей, по ее словам, станет миниатюризация аппарата: "Поскольку мы работаем с магнитным полем, наш прибор функционирует дистанционно и не требует проводов или кабелей. Ясно, что такой аппарат должен - и может - быть весьма компактным. Не исключено, что со временем нам даже удастся сделать его карманным".