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Detectar el E.coli o la salmonela con nanotecnología

martes 22 de noviembre, 2011

Detectar el E.coli o la salmonela con nanotecnología

Detectar el E.coli o la salmonela con nanotecnología

El volumen de pruebas para patógenos específicos en la industria alimentaria se incrementó en más del 30% en los últimos 3 años La rápidez de detección es fundamental, por lo que hay una carrera tecnológica por desarrollar métodos y equipos para detectra estos patógenos alimentarios. La nanotecnología  detección.  

Martes, Noviembre 22, 2011       Print-A A +A

A escala nanométrica los materiales tienen propiedades diferentes que en los niveles micro y macro, incluyendo las propiedades químicas, biológicas, o magnéticas, se altera la actividad eléctrica u óptica, aumenta la integridad estructural, y otras características únicas.

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El beneficio clave de la nanotecnología en el desarrollo de sensores de agentes patógenos está en el aumento del límite de detección que ofrece. La electroforesis y la espetrocopía. son dos de los enfoques de investigación en el  desarrollo de biosensores para la detección de patógenos transmitidos por alimentos. 

Enfoque de electroforesis

La facultad de Química de la Universidad Estatal de Kansas, está desarrollando un sistema de detección de agentes patógenos que contiene un biosensor basado en dielectroforesis.

Se utilizan nanofibras de carbono para formar una matriz de nanoelectrodos que es más pequeña que las bacterias y los virus. Cuando estas partículas microbianas se capturan en la superficie del electrodo, se puede detectar una señal eléctrica.

Hasta ahora la investigación se ha centrado en la E. coli, pero la misma tecnología también puede detectar otros patógenos, como la Salmonella y otros virus.

El objetivo de su investigación es integrar esta tecnología en un dispositivo electrónico portátil para la detección de patógenos. El sistema puede seleccionar las bacterias entre otras partículas que interfieren, y en condiciones normales se puede diferenciar los virus de las bacterias.

El equipo está trabajando con Early Warning Inc. para comercializar el sistema con un licencia de una patente de la NASA. El objetivo es desarrollar un dispositivo integrado de microfluidos que incluya la preparación de muestras y el módulo de detección.

El dispositivo integrado concentrará y capturará las bacterias, liberará su contenido de ácidos nucleicos, y luego hibridará las bacterias con una sonda de ácido nucleico específica que genera una señal eléctrica que informa si son E. coli u otras bacterias.

Se estima que el sistema comercial estará disponible de 2 a 3 años.

Enfoque espectroscópico

La facultad de Ingeniería Biológica de la Universidad de Purdue está trabajando para desarrollar un biosensor para separar y detectar patógenos, utilizando una combinación de las propiedades ópticas únicas de las nanopartículas de oro y las señales de alta sensibilidad de la espectroscopia Raman de superficie mejorada (SERS).

En esta técnica, el patógeno objetivo se expone a la luz espectroscópica, y es posible obtener información de estas moléculas que constituyen los diferentes grupos químicos.

El sistema resultante puede proporcionar un sensor muy sensible, que puede detectar 10 células / ml o incluso una célula / mL.

Con la espectroscopia normal, es necesaria una alta concentración, pero con la espectroscopia de Raman las huellas mejoran hasta diez veces, dando lugar a una huella de alta sensibilidad y resolución.

Las nanopartículas de oro dan señales mejores, debido a sus propiedades ópticas únicas. Las señales del objetivo interactúan con la nube de electrones alrededor de la partícula de oro, lo produce señales mejoradas.

Diferentes patógenos dan huellas diferentes, y en el nivel macroscópico, las bacterias son muy similares, pero debido a la sensibilidad de la técnica, los agentes patógenos presentan diferencias muy sutiles en su patrón de dispersión o huella, lo que permite su identificación.

Se estima que en 1 a 2 años se tendrá un dispositivo comercial

Además, las bacterias específicas pueden ser capturadas y detectadas por anticuerpos unidos a las nanopartículas magnéticas y/o el oro, proporcionando una capa adicional de especificidad. Este enfoque de dos niveles hace que sea un dispositivo de detección muy fiable.

El sistema podría producir una imagen o un espectro que diría si los patógenos están presentes. También se podría saber si las bacterias están vivas o muertas, ya que, básicamente, tienen diferente morfología y otras huellas que podrían ser diferentes.

Hasta el momento se han desarrollado los componentes del dispositivo en el Centro Purdue para la Seguridad e Ingeniería de Alimentos, y se está trabajando con varias empresas para construir el espectrómetro Raman específico para estas aplicaciones.

El sistema podría producir una imagen o un espectro que diría si los patógenos están presentes

También están desarrollando otras tecnologías complementarias de detección de bacterias de una sola célula.

Algunas aplicaciones comerciales

Entre los sistemas comerciales de detección de patógenos desarrollados mediante nanotecnología tenemos los siguientes:

Nano Science Diagnostics Inc. ofrece una tecnología de pruebas sensible y no invasiva para detectar en 15 minutos una amplia gama de bacterias y virus.

Nano Science Diagnostics Inc. ofrece una tecnología de pruebas para detectar bacterias y virus en 15 minutos

Desarrollado por primera vez para el Ejército de los EE.UU. para detectar el ántrax, la tecnología se modificó para hacer pruebas de patógenos alimentarios como Escherichia coli, Salmonella y Listeria.

Una unidad portátil de sobremesa procesa la muestra con los nano-reactivos de la compañía.

En el proceso de 3 pasos, basado en pruebas modificadas de inmunoensayo, se extrae las bacterias o virus objetivo en una solución buffer, y se une una sonda a la bacteria de destino, y se lee el recuento de bacterias.

NanoLogix desarrolló kits de pruebas para detectar bacterias 4 veces más rápido que las pruebas de Petri

Uno de los elementos clave son las nano-etiquetas de alta eficiencia, que sirven como una sonda para seleccionar las bacterias o virus objetivo.

NanoLogix desarrolló una serie de kits de pruebas para detectar bacterias específicas 4 veces más rápido que las pruebas de Petri tradicionales, y detecta e identifica microorganismos vivos en tan sólo 4 horas, en lugar de hasta 5 días.

Estos resultados se logran mediante el uso de una membrana con poros de tamaño nanométrico que se intercala entre dos capas de agar de cultivo en una placa de Petri.

La FDA anunció y publicó en el Registro Federal un proyecto de orientación para la industria

Los nutrientes pasan a través de los poros, y las bacterias crecen en la membrana. Después de unas horas, cuando los microorganismos siguen siendo invisibles a simple vista, e incluso al microscopio, la membrana se levanta y se transfiere a una placa de tinción.

Después de un máximo de 15 minutos sobre la placa de tinción, se puede ver y contar las micro-colonias de células vivas. Debido a que no se permite a estas micro colonias el tiempo necesario para crecer y superponerse, el método hace que sea más fácil contar las colonias y determinar la densidad de la muestra.

Algunos pasos adicionales de filtración y lavado permiten la identificación de los microorganismos objetivo de la muestra.

La nueva tecnología tiene ventajas sobre otros métodos como la citometría de flujo y la reacción de polimerasa en cadena tanto en la velocidad como en la capacidad de detectar las células vivas.

FDA emite proyecto de orientación en nanotecnología

La FDA anunció y publicó en el Registro Federal un proyecto de orientación para la industria sobre su pensamiento acerca de si los productos regulados por la FDA contienen nanomateriales o utilizan nanotecnología.

El proyecto de orientación, "Teniendo en cuenta si un producto regulado por la FDA implica la aplicación de la nanotecnología", está destinado a ayudar a los profesionales de la industria alimentaria y otros a identificar cuando se debe considerar las posibles consecuencias para la situación regulatoria, seguridad, efectividad o impacto en la salud pública derivadas de la aplicación de la nanotecnología en los productos regulados por la FDA.

Representa el primer paso para proporcionar claridad regulative sobre el enfoque de la nanotecnología de la FDA.

La agencia llamó ciertas características, como el tamaño de los nanomateriales utilizados y sus propiedades, que pueden ser considerados. La agencia no estableció ninguna definición relacionadas con la nanotecnología.

Para los productos sujetos a revisión previa a la comercialización, la FDA afirma que tiene intención de aplicar los puntos contenidos en el proyecto de orientación, una vez finalizado, para entender mejor las propiedades y el comportamiento de los nanomateriales artificiales.

Para los productos no sujetos a revisión previa a la comercialización, la FDA exhortará a los fabricantes a consultar con la agencia al inicio del proceso de desarrollo de productos.

Artículo sobre nanotecnología

la revista Journal of Food Science publicó un artículo acerca de la literatura sobre los nanomateriales relacionados con los alimentos.

El artículo "Breve revisión de la incidencia, uso y seguridad de los nanomateriales relacionados con los alimentos " Se refiere a la presencia natural de los nanomateriales en los alimentos y al desarrollo de nanomateriales para aplicaciones específicas, incluyendo el desarrollo de ingredientes, formulación del producto, procesamiento, empaque y almacenamiento.

También se ocupa de la detección y caracterización de nanomateriales, su seguridad con respecto a la exposición oral, y el potencial de contaminación alimentaria.

Aumenta el mercado de las Pruebas de patógenos de Productos Alimenticios

Están aumentando las pruebas de contaminación microbiana para la industria de alimentos en los Estados Unidos, según un informe de investigación de mercado publicado por Strategic Consulting, Inc.

El informe "Food Micro, Quinta Edición: Pruebas de Microbiología en la Industria de Alimentos de los EE.UU.", afirma que el mercado de análisis de agentes patógenos aumentó en un 18% entre 2008 y 2010.

Según el informe, las pruebas de rutina para los indicadores de los microorganismos en las plantas de procesamiento de alimentos aumentaron un poco más del 10% durante el período de 3 años, pero el volumen de pruebas para patógenos específicos se incrementó en más del 30%.

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