Door voedsel en water overgedragen ziekten zijn een veelvoorkomend probleem over de hele wereld. Elk jaar honderden miljoenen water, drank- en voedselmonsters moeten worden getest om schadelijke bacteriën op te sporen.

Ziekteverwekkers zoals Legionella, Pseudomonas, Giardia/Cryptosporidium, Salmonella, Campylobacter en pathogene E. coli zijn belangrijke oorzaken van ziekten bij de mens, die ook leiden tot aanzienlijk economisch verlies. Echter, huidige gouden standaard op teelt gebaseerde tests kunnen enkele dagen tot twee weken duren voor een resultaat, leiden tot kostbare vertragingen in de behandeling.

Het door de EU gefinancierde Horizon 2020 CellCount-project ging deze uitdagingen aan door een revolutionair platform voor microbiologische tests te ontwikkelen, bestaande uit een instrument en wegwerpdetectiekits. Het is gebaseerd op twee hoofdprincipes:immunomagnetische scheiding (IMS) voor het isoleren en concentreren van de pathogene cellen, en flowcytometrie (FCM) voor detectie en telling.

Het CellCount-instrument is een geautomatiseerd tafelmodel in één stap, mobiele analyses ter plaatse en snelle resultaten die tot effectieve tegenmaatregelen leiden. "CellCount biedt een resultaattijd van minder dan een uur, evenals verbeterde resolutie en nauwkeurigheid, met lagere opleidingseisen voor operators en eenvoudige bediening, vanwege de draagbaarheid, " zegt projectcoördinator Dr. Hans-Anton Keserue.

Snelle detectie

De IMS-methode bindt magnetische deeltjes aan het oppervlak van de doelorganismen en scheidt ze van de concurrerende flora door een extern magnetisch veld aan te leggen. Basiselementen van het IMS zijn onder meer reagentia voor snelle detectie (antilichamen en magnetische nanodeeltjes) voor specifieke pathogenen, de microfluïdische cartridges (die een lab-on-a-chip bevatten) voor scheiding, en het instrument om het proces te automatiseren.

Antilichamen voor een specifiek pathogeen zijn gekoppeld aan magnetische nanodeeltjes en zitten in de snelle detectietest. De cellen worden bovendien gekleurd met fluorescerende markers om hun aanwezigheid en levensvatbaarheid aan te geven. Dr. Keserue beweert:"De analyse van het monster op het niveau van een enkele cel en het onderscheiden van levensvatbare van dode cellen, stelt het testsysteem van CellCount in staat om de nieuwe gouden standaard te worden in de detectie en kwaliteitscontrole van pathogenen."

Een monster van voorbewerkt water of voedsel en de reagentia van de snelle detectietest worden gemengd, resulterend in de magnetische labeling van de doelorganismen. "De microfluïdische IMS-cartridge is ontworpen om te worden behandeld als een gewone plaat en daarom, het monster wordt direct in het overeenkomstige putje op de patroon gepipetteerd. De cartridge wordt vervolgens in het instrument gestoken waar de IMS wordt uitgevoerd door de oplossingen door de microfluïdische kanalen te drijven, terwijl een extern statisch magnetisch veld wordt aangelegd, " legt Dr. Keserue uit.

Makkelijk te gebruiken

Microfluïdische cartridges zijn ontworpen als verbruiksartikelen voor eenmalig gebruik, zoals standaard well-platen, dus CellCount bevat een geschikte FCM-module die werkt met cartridges voor eenmalig gebruik. "Dit resulteert in een radicale vereenvoudiging van de monsterbehandeling, plus het instrument is bijna onderhoudsvrij. Vandaar, FCM eencellige detectie biedt snelle, betrouwbare en zeer goed opgeloste gegevens, Dr. Keserue besluit.

CellCount zal van onschatbare waarde zijn in gebieden waar waterveiligheid van cruciaal belang is - ziekenhuizen, waterzuiveringsfabrikanten, afvalwaterzuiveringsinstallaties en fabrikanten van flessenwater, hotels, cruiseschepen en exploitanten van koeltorens. Verder, de snelle en kostenefficiënte CellCount-test zal de EU helpen een leider te worden op het gebied van technologieën voor het bewaken van microbiologische verontreiniging in water, dranken en eten.