Onderzoekers van de University of Minnesota (UMN) hebben een methode ontwikkeld om met een draagbare luminometer binnen een uur schadelijke of antibioticaresistente bacteriën te screenen en te identificeren. Traditionele diagnostische methoden vereisen vaak complexe apparatuur en laboratoriumwerk dat dagen kan duren. De nieuwe methode maakt gebruik van chemiluminescentie, of de emissie van licht tijdens een chemische reactie. Het is ontwikkeld met de voedingsindustrie in gedachten en kan ook worden gebruikt in zorginstellingen.

In een studie gepubliceerd in Geavanceerde materialen voor de gezondheidszorg , onderzoekers van het College of Food, Agricultural and Natural Resource Sciences en het College of Science and Engineering van UMN demonstreerden de nieuwe technologie door oppervlakteswabs en urinemonsters te analyseren op de aanwezigheid van kleine concentraties methicilline-resistente Staphylococcus aureus (MRSA), een bacterie die meer dan 11 veroorzaakt, 000 doden per jaar in de VS.

"Een grote barrière voor microbiële detectie in de voedingsindustrie zijn de kosten en het onvermogen om schadelijke bacteriën binnen een redelijke tijd te detecteren, " zei John Brockgreitens, een afgestudeerde student die betrokken is bij de studie van de afdeling Bioproducts and Biosystems Engineering. "We proberen een goedkope en snelle manier te ontwikkelen voor microbiële detectie die kan worden gebruikt zonder uitgebreide training."

Om te screenen op micro-organismen, groen goud in de vorm van driehoekige nanoplaten werd gecombineerd met een reductiemiddel en luminol. Dit veroorzaakte een sterke chemiluminescente reactie die wel 10 minuten stabiel was. Toen onderzoekers MRSA en andere micro-organismen in de combinatie introduceerden, ze consumeerden de gouden nanoplaten, waardoor de chemiluminescentie-intensiteit evenredig afneemt met de microbiële concentratie. Dit duidde op de aanwezigheid van micro-organismen.

"Snelle microbiële detectie in minder dan twee uur is niet alleen essentieel om voedselvergiftiging te voorkomen, maar ook om antimicrobiële resistentie te bestrijden door artsen te helpen weloverwogen beslissingen te nemen voordat ze antibiotica voorschrijven, " zei Abdennour Abbas, een professor in de afdeling Bioproducts and Biosystems Engineering, die het onderzoek leidde. "Er is meer werk nodig om deze technologie toe te passen op complexere monsters zoals voedsel en gewassen, maar we hebben goede hoop dat de vooruitgang op dit gebied zal worden voortgezet."

Onderzoekers introduceerden ook een nieuw concept genaamd microbiële macromoleculaire afscherming om MRSA specifiek te identificeren. Een polymeer specifiek voor MRSA werd toegevoegd aan hetzelfde monster waar het de MRSA-bacteriën overspoelde en omringde, voorkomen dat ze de gouden nanoplaten consumeren. Deze verhoogde intensiteit van de chemiluminescentie, wijst op de aanwezigheid van MRSA.

Er is meer onderzoek nodig voordat de methode kan worden gebruikt in echte toepassingen, maar onderzoekers willen dit proces graag sneller en gemakkelijker maken voor gebruik door de industrie.

"In de voedingsindustrie artikelen zoals verwerkt vlees, kaas, yoghurt en melk hebben veel andere concurrerende onderdelen zoals eiwitten en andere cellen die je er effectief uit moet filteren voordat je kunt detecteren wat je zoekt, " zei Brockgreitens. "We weten dat onze richting is om te blijven kijken naar enkele van deze cellulaire interacties en hoe dit hele proces geautomatiseerd of een eenstaps proces te maken."