新しい3Dプリントチップセンサーは食品媒介病原体を迅速に検出できる

この投稿は Bingdunxiong によって 2024-7-4 20:49 に最後に編集されました

はじめに：近年、食中毒の予防と管理はますます注目を集めています。従来の食品安全性試験方法には、結果が出るまでに長い時間や遅延などの制限があり、食品生産者や規制当局の負担が増すだけでなく、公衆の健康と安全にも影響を及ぼします。

2024年7月4日、南極熊は、広東理工大学と浦東新区人民病院の研究者が3Dプリント技術を使用して、食品内のさまざまな病原体を迅速かつ正確に検出するように設計された新しいタイプのマイクロチップを開発したことを知りました。この新しいソリューションにより、彼らは食品スクリーニングのためのより迅速で経済的かつ効果的な方法を開発したいと考えています。

△研究のタイトルは「食品媒介病原体の多重検出のためのナノ干渉計を統合した3Dプリントマイクロ流体チップ」です。（ポータル）
食中毒はまれにしか起こらないように思われるかもしれませんが、非常によくあることです。米国疾病管理予防センターによれば、米国だけでも毎年約 4,800 万人が病気になり、128,000 人が入院し、3,000 人が死亡しています。この驚くべき統計は、世界中で今後も増加し続けるでしょう。たとえば、世界保健機関は、安全でない食品が毎年 6 億人の病気と 42 万人の死亡を引き起こしており、そのうち少なくとも 3 分の 1 は 5 歳未満の子供に発生していると述べています。妊婦や高齢者も病気の侵入に対して脆弱です。

△ 大腸菌（写真）などの食中毒菌は公衆衛生に影響を及ぼす可能性がある
3Dプリントチップが食品の迅速な検査に役立つ

研究チームにとって最も重要な課題の1つは、病原体を効果的に検出する方法の開発でした。「病原体の検出は、その多様性とさまざまな環境で生存する能力のため、極めて困難です」と研究者のフェン・シル氏は説明します。「さらに、食品サンプル中の病原体の濃度は通常低く、類似の非病原性生物が存在し、食品の種類の多様性も正確かつ迅速な検出の難しさを高めています。」

△(a) チップの概略図。これは、中央の液体追加ポート、液体計量ポートの周囲の遮断弁、4 つの異なる食中毒病原体を検出するための周囲のセンサー領域、および端の液体流出口の 4 つの主要領域で構成されています。 (b) 遮断弁の動作の概略図。 (c) ナノ干渉計チップのSEM画像
彼女はさらに、細胞培養やDNA配列決定など、現在広く使用されている検出方法は、大規模な適用においてはさまざまな課題に直面していると指摘した。つまり、すべての食品バッチを完全にテストできるわけではないということです。馮氏はまた、現在の検査方法には、検査プロセスが長いこと、特殊な機器や人員が必要であること、複数の病原体を同時に検出できないことなど、多くの障害があると述べた。この 3D プリントチップにより、これらすべての問題は解決されます。

Sermoon V2 3D プリンターと Creality Slicer を使用した熱溶解積層法。後処理、特に研磨などの手順は、3D プリントされたチップの表面品質を向上させるために非常に重要です。選択されたABS材料は疎水性であるため、表面親水化剤HYDRO 3000とイソプロピルアルコールを混合（3：7の比率）する方法を使用して、検出プラットフォームを親水性3Dプラットフォームに変換しました。

△ 3Dプリントテストプラットフォームにおける液体流動機能のデモンストレーション（左）；さまざまな病原体の代表的な光信号（右）
3Dプリントチップ自体に関しては、研究者らは、チップが4つのセクションに分かれて設計されており、それぞれが特定の病原体の検出に特化していると指摘した。サンプル内に病原体が存在する場合、病原体は検出表面に結合し、光学特性の変化を引き起こします。研究では、この方法により、非常に少量の検査量でも大腸菌、サルモネラ菌、リステリア菌、黄色ブドウ球菌を迅速かつ効果的に検出できることが示されました。

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