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El estudiante graduado Jinghui Wang con la ingeniera biomolecular Sibani Lisa Biswal
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Una serie de pequeños trampolines puede realizar la hazaña olímpica de identificar muchas cepas de salmonella a la vez.
El innovador biosensor desarrollado por científicos de la Universidad de Rice, en colaboración con colegas en Tailandia e Irlanda, puede lograr la detección de patógenos mucho más rápido y de forma más sencilla para las plantas de fabricación de alimentos.
Un estudio sobre este avance se publica online este mes en la revista Analytical Chemistry de la Sociedad Estadounidense de Química.
El proceso parece superar fácilmente las pruebas que ahora son estándar en la industria alimenticia. Las pruebas estándar son lentas, ya que puede tardar días el cultivo en colonias de bacterias de salmonella como prueba, o laboriosas, debido a la necesidad de preparar las muestras para la pruebas basadas en ADN.
El proceso Rice ofrece resultados en cuestión de minutos a partir de una plataforma que se puede limpiar y reutilizar. Esta tecnología puede ser adecuada fácilmente para detectar cualquier tipo de bacteria y distintas cepas de la misma bacteria, según los investigadores.
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Las diferentes cepas de salmonella son capturadas por 'trampolines' pintados con péptidos que tienen afinidades de unión específicas con las distintas cepas del agente patógeno.
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Los "trampolines" son un conjunto de voladizos muy pequeños, cada uno de los cuales puede ser pintado con diferentes péptidos que tienen afinidades de unión únicas con las cepas de la bacteria de la salmonella. Cuando un péptido atrapa una bacteria, el voladizo se dobla muy ligeramente debido a una diferencia de tensión superficial entre la parte superior e inferior. Un fino haz de láser incorporado en el mecanismo capta el movimiento y activa una alarma.
El sistema es lo suficientemente sensible como para advertir sobre la presencia de un solo patógeno, afirman los investigadores, quienes recalcan que incluso concentraciones muy bajas de patógenos causan enfermedades transmitidas por los alimentos.
La idea surgió de una investigación sobre el uso de pequeños voladizos realizada por la ingeniera biomolecular de la Universidad de Rice, Sibani Lisa Biswal, y el autor principal Jinghui Wang, un estudiante graduado de su laboratorio. Nitsara Karoonuthaisiri, su colega graduada y jefa del laboratorio de micromatriz en el Centro Nacional de Ingeniería Genética y Biotecnología de Tailandia, le solicitó a Biswal que estudiara estos nuevos péptidos. Karoonuthaisiri también es una científica visitante en el Instituto para la Seguridad Alimentaria Mundial de la Universidad de Queen’s en Belfast.
"Ella estuvo trabajando en el área de bacterias patógenas y nos preguntó si habíamos pensado en tratar de usar nuestros pequeños voladizos para la detección", dijo Biswal. "En concreto, quería saber si podíamos probar estos nuevos péptidos."
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El pequeño dispositivo -visto con una lupa-, formado por una serie de microtrampolines pintados con péptidos
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Karoonuthaisiri y su equipo habían aislado los virus bacteriófagos asociados con la salmonella a través de ciclos de selección y presentación de fagos, una técnica para estudiar las interacciones entre proteínas, péptidos y patógenos. A continuación, seleccionaron los péptidos de los fagos que servirían como objetivos para bacterias específicas.
"Ella dijo: 'Pasamos mucho tiempo tratando de caracterizar cuál de estos péptidos es mejor. Parece que ustedes cuentan con una plataforma que puede servir y cuantificar eso.' Así que ahí es donde comenzó nuestra participación", señaló Biswal.
El laboratorio Rice comparó el rendimiento de los péptidos con anticuerpos comerciales que ahora se utilizan para la detección de salmonella y halló que los péptidos no solo eran más sensibles, sino que podrían utilizarse en una matriz de voladizo multiplexado para detectar muchos tipos diferentes de salmonella a la vez.
"Los péptidos son muy sólidos", explicó Biswal. "Es por eso que muchas personas los prefieren a los anticuerpos. Los péptidos pueden manejar las condiciones más duras y son mucho más estables. Los anticuerpos son proteínas grandes y se descomponen más fácilmente.
"Estamos muy emocionados por ver hasta dónde llegaremos", agregó.
Los coautores son la investigadora Josephine Morton y Christopher Elliot, director del Instituto para la Seguridad Alimentaria Mundial, y Laura Segatori, profesora adjunta de ingeniería química y biomolecular y profesora adjunta de bioquímica y biología celular de Rice. Biswal es profesor asociado de ingeniería química y biomolecular.
Financiarion la investigación The Welch Foundation, Hamill Innovations Award Grant, el séptimo programa marco de la Unión Europea y una beca Marie Curie.
Fuente: FIS
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