snel, betaalbare watertesten die op locatie kunnen worden gebruikt en zelfs continu kunnen worden uitgevoerd, zullen wetenschappers helpen om binnen een uur ziekteverwekkende bacteriën te identificeren en mogelijk de verspreiding van veelvoorkomende ziekten zoals diarree, die naar schatting 842 doden, 000 mensen per jaar.

Jaarlijks worden honderden miljoenen monsters getest om schadelijke bacteriën in drink- en omgevingswater op te sporen. eten en drinken, maar tests kunnen dagen duren of, in sommige gevallen, zelfs weken om definitieve resultaten te geven. Dan, veel mensen zijn mogelijk ziek geworden van ziekten veroorzaakt door bacteriën zoals E. coli of legionella.

Het verkleinen van het laboratorium tot de grootte van een thuisprinter – en het terugbrengen van de testtijden tot een uur of minder – zou kunnen helpen om uitbraken te stoppen en mensen te beschermen.

Dat is het doel van een nieuw systeem dat gebruik maakt van een techniek genaamd immunomagnetische scheiding om legionellacellen in een monster geconcentreerd drinkwater te lokaliseren. Het grote voordeel is snelheid, omdat het niet afhankelijk is van het kweken van generaties bacteriën om de concentraties te bereiken die nodig zijn om ze te identificeren en te tellen, wat tot twee weken kan duren voor betrouwbare resultaten.

"We kunnen het monster magnetisch concentreren en zuiveren, zonder enige teelt- of verrijkingstechniek, " zei Dr. Daniel Schaffhauser, chief technology officer bij het in Zwitserland gevestigde rqmicro, het bedrijf dat het platform heeft ontwikkeld als onderdeel van een project genaamd CellCount.

"Daar kunnen we tijd besparen, " hij voegde toe.

Gericht testen

Het monster wordt gemengd met een cocktail van door rqmicro ontwikkelde specifieke antilichamen die zijn gekoppeld aan kleine magnetische bolletjes, evenals fluorescerende labels. Zodra een doelpathogeen bindt met het antilichaam, een magnetisch veld trekt de gerolde cel weg van de rest van het monster. En, gebonden met het fluorescerende label, het kan worden geteld in een zeer gevoelige flowcytometer - een systeem voor het scannen en detecteren van de doelbacteriën.

Het platform maakt gebruik van een wegwerppatroon in de vorm van een thuisprinter, die de antilichaamcocktails en het systeem voor het circuleren van het monster bevat. Aangezien er geen vloeistoffen uit de patroon komen, het monster en de andere vloeistoffen zijn te allen tijde volledig ingesloten, waardoor het risico op besmetting of de noodzaak van desinfectie tussen tests wordt geëlimineerd.

Het detectiesysteem is ontwikkeld om de nauwkeurigheid in het veld te behouden, in plaats van de stabiele omstandigheden van een onderzoekslaboratorium.

De gerichte testen en effectievere decontaminatieprocedures vereisen minder energie en chemicaliën. Het systeem kan worden gebruikt voor vrijwel continue monitoring van de drinkwatervoorziening en wordt al gebruikt door waterlaboratoria in Europa om legionella, met snelle resultaten die helpen bij het lokaliseren van infectiebronnen.

Legionella kan voorkomen in airconditioningsystemen en huishoudelijke watervoorzieningen en kan ernstige longontsteking-achtige longinfecties veroorzaken. Duitsland heeft nu milieuwetten die het routinematig testen van warmwatersystemen vereisen.

Dr. Schaffhauser zei dat rqmicro grote interesse heeft in het analyseren en monitoren van water dat wordt gebruikt in industriële processen en koeltorens, zoals die gebruikelijk zijn bij elektriciteitscentrales, chemische fabrieken, of raffinaderijen.

Het systeem kan worden aangepast aan een willekeurig aantal andere pathogenen. "De technologie is heel algemeen, dus we zien toepassingen niet alleen in drinkwater, maar ook in bredere microbiële diagnostiek, " zei Dr. Schaffhauser.

"Waar u ook microbiële analyse wilt hebben, je moet alleen de juiste antistoffen vinden, en de rest is al op zijn plaats, " hij voegde toe.

De kosten van testen liggen tussen de €17-25, waardoor het concurrerend is met de meeste huidige testmethoden, maar met het voordeel van snelheid. En hoewel testapparatuur relatief duur zou zijn, dit kan afnemen als schaalvoordelen een rol gaan spelen.

In plaats van eenmalige tests te doen wanneer een ziekteverwekker al is ontdekt, echter, een andere benadering is om het water continu te monitoren om een ​​vroegtijdig waarschuwingssysteem te bieden dat een bepaalde bacterie aanwezig kan zijn.

Dit is het doel van een ander in Zwitserland gevestigd biotechbedrijf, bNovate Technologies AG, die technologie heeft ontwikkeld om waterstromen automatisch en continu te controleren op problematische bacteriën, de huidige meettijd drastisch verminderen van enkele dagen tot slechts enkele minuten.

Het eerste gecommercialiseerde systeem, BactoSense, telt snel het totale aantal bacteriën in een watermonster, een van de cruciale tests die door nutsbedrijven worden gebruikt om de waterkwaliteit te beoordelen. Via een project genaamd ColiSense Online, een instrument van de tweede generatie zal specifiek gericht zijn op E. coli, waardoor het mogelijk is om nog een essentiële test uit te voeren en langzaam, op cultuur gebaseerde methoden die de standaard zijn.

"E. coli wordt wereldwijd erkend als een indicator voor fecale besmetting en is een routinetest voor gemeentelijke watervoorzieningssystemen, " zei Dr. Luigino Grasso, Chief Technology Officer van bNovate.

"Dus door dit soort testen naar een geautomatiseerde en compacte machine te brengen die snelle resultaten kan geven, we zijn in staat om de kosten van elke test aanzienlijk te verlagen, " hij voegde toe.

Alarm

bNovate's ColiSense-systeem werkt met een recyclebare cartridge, het concentreren van het watermonster, het kleuren van de E. coli-cellen en het analyseren ervan om de aanwezige bacteriën te tellen. Het systeem is bedoeld om automatische, bewaking op afstand die alarm kan slaan als de ziekteverwekkers problematische niveaus bereiken.

"Elke cartridge kan op zijn plaats blijven voor honderden tests, "Zei Dr. Grasso. "Dus het systeem heeft tot een paar maanden geen menselijke tussenkomst nodig, zelfs als het meerdere keren per dag water aan het testen is."

Door automatisering en monitoring op afstand, bNovate heeft de hoeveelheid menselijke tussenkomst verminderd en de noodzaak van laboratoriumtijd geëlimineerd, helpen om de prijs van BactoSense-watertesten te verlagen tot ongeveer € 1 per stuk – een fractie van de kosten die gepaard gaan met oudere testmethoden. Het bedrijf streeft naar dezelfde prijsklasse voor ColiSense.

Hoewel het BactoSense-systeem al in gebruik is bij waterbedrijven, en het ColiSense-systeem zal naar verwachting ook voor die gebruikers worden uitgerold, Dr. Grasso ziet potentieel voor het systeem niet alleen bij de start van het waterzuiverings- en distributiesysteem, maar ook in instellingen zoals ziekenhuizen, waar het risico op waterverontreiniging groot kan zijn. Het zou zelfs geschikt kunnen zijn voor industriële toepassingen, zoals in de drankenindustrie, productie van cosmetica en farmaceutische producten.

"Maar we zijn vooral blij met de effectiviteit ervan om te voorkomen dat mensen ziek worden, het bieden van een vroegtijdig waarschuwingssysteem voor (de) verontreiniging van drinkwatersystemen, ' zei dokter Grasso.