新的细菌测试方法可改善医疗保健食品安全性

从食品安全到医学诊断，检测活细菌对于各个领域都很重要。进行抗生素敏感性测试(AST)的现有技术(例如，可以使医疗保健提供者开具针对特定感染的正确剂量的抗生素的测试)是缓慢的，需要熟练的技术人员或使用笨重且昂贵的仪器。宾夕法尼亚州立大学研究人员开发的新型电化学传感器现在可以使该过程更简单，同时成本低廉且便于携带，并且可以直接监测血液或牛奶等液体样品中的活菌。

宾夕法尼亚州立大学电气工程与计算机科学学院电气工程学助理教授Aida Ebrahimi说：“血液是一个非常复杂的解决方案。” “它具有各种成分，包括红细胞和许多蛋白质，这使得很难检测到诸如活细菌细胞之类的特定靶标。它也是不透光的，这对直接分析血液的光学方法提出了挑战。”

相反，电化学传感器不受样品不透明度的限制。然而，用于测量细菌生存力的现有电化学方法需要将氧化还原活性试剂与样品混合。氧化还原活性试剂与代谢细胞交换电子。但是，一个问题是该试剂会干扰抗生素。此外，这些试剂的添加限制了用于检测活细菌的传感器的应用，例如在食品筛选中。Ebrahimi集团开发的新方法不需要任何其他代理。

Ebrahimi说：“我们使用一种简单的电沉积方法开发了一种氧化还原活性晶体，称为RZx，该方法仅使用有机成分。” “制造这种材料的过程成本非常低，并且是在室温和中性pH值(不是酸性或碱性)下完成的，因此非常安全且环保。有机晶体通过感知pH值的变化来直接检测细菌的代谢活性。细胞呼吸以及检测通过代谢活细胞释放的小分子。”

研究人员还通过在各种电极上沉积RZx(从纸上的丝网印刷碳电极到使用CO 2激光写入系统创建的激光感应石墨烯电极)来显示传感器制造过程的多功能性。设计和制造任意几何形状的能力对于可扩展的生产和设备工程非常重要。

尽管Ebrahimi的团队最近为快速AST进行了其他开发，但基于RZx的传感器还是便携式的。同样，在他们以前的研究中，他们研究了细菌的运动，而在这里，他们正在探索细胞的代谢活性。这是有利的，因为有时细菌在仍在代谢或“呼吸”时可能不会移动。

Ebrahimi还指出，这种方法不仅可以用于医学诊断，还可以用于测试食品质量。除了测试血液外，研究人员还测试了牛奶样品，因为活细菌的测试对食品安全和质量检查很重要。相同的原理也可以用于测试水的环境安全和监测。

除了这些工作之外，Ebrahimi还正在研究该方法的未来应用。