科學家研製新型發光塑料薄膜，被微生物污染的食物一眼便能看透

據世界衛生組織（WHO）稱，食源性病原體每年導致約6億個疾病和42萬人死亡。這些統計數據中最令人不安的一點是，約有30％的死亡病例涉及6歲以下的兒童。這些疾病佔3300萬殘疾調整生命年（DALY），這是一個代表因疾病而喪失的健康生活年數的術語。這個數字不僅意味著生活質量的重大損失，而且也是受影響人口財務負擔的大幅增加。

細菌是導致食源性疾病的最重要的病原體之一，也是導致食品污染相關死亡的主要原因。之前的研究表明，大多數細菌污染髮生在食品分配過程中，原因是存儲條件差以及缺乏足夠的食品質量監測方法。因此，迫切需要開發檢測包裝食品中細菌病原體的簡單方便的方法，因為這種方法可以有效減少食源性疾病並最大限度地減少其相關的公共衛生費用。

加拿大漢密爾頓麥克馬斯特大學的化學工程師Carlos Filipe及其同事開發了一種新型柔性薄膜，當它們接觸大腸桿菌細胞時會發光。這種類型的感測器在大腸桿菌分泌的分子存在的情況下也會發光，所以材料不必與細菌細胞直接接觸以標記食物污染。

4月6日，研究人員在ACS Nano網站上報道說，當對受污染的肉類和蘋果汁進行測試時，郵票大小的感測器可以發出明亮的熒光。接下來，科學家們計劃製作能在其他細菌如沙門氏菌存在下發光的材料，研究合作者麥克馬斯特機械工程師Tohid Didar說道：「根據世界衛生組織的報道，配備有這種微生物監測器的食品包裝可以幫助遏制食源性疾病的傳播，每年全球死於食源性疾病約有420,000人。」Filipe說：「必須在紫外燈或熒光掃描儀下觀察感測器的發光。但是其他科學家已經開發出火柴盒大小的智能手機附件，可以檢測熒光，人們可以在打開包裝食品之前在家中檢查包裝的食物。商店還可以提供掃描儀，以便顧客在購買食物前可以檢查食物。」

這是一種透明，耐用且靈活的感測表面，該感測表面在特定的靶細菌存在下產生熒光信號。這種材料可用於包裝，它能夠實時監測各種食品中的微生物污染，而無需從包裝中取出樣品或感測器。該感測器通過將大腸桿菌特異性的RNA切割熒光脫氧核酶探針（RFD-EC1）的皮升級大小的微陣列共價連接到薄的，柔性且透明的環烯烴聚合物（COP）膜上來製造。我們的實驗結果表明開發的（RFD-EC1）-COP表面是特異性的，在各種pH條件（pH 3-9）下穩定至少14天，並且可以檢測大腸桿菌在濃度低至103 CFU / mL的肉和蘋果汁中。

此外，實驗證明，我們的感測器能夠檢測細菌，同時仍附著在食品包裝上，無需操作樣品。開發的生物感測器至少在易腐包裝食品的保存期內穩定，並提供實時監測病原體的包裝解決方案。這些感測器有可能為正在進行的減輕食源性疾病對公共衛生造成負面影響的努力做出重大貢獻。

基於脫氧核糖核酸酶的感測表面具有多種特性，使其成為實時監測特別是包裝食品中的污染物以及總體上創建特定目標感測表面的理想選擇。這些特徵包括（1）無裂解檢測靶細菌的能力; （2）不需要複雜的用戶干預，如液體處理，移液，輸送流量或使用實驗室設備; （3）對靶細菌存在的實時響應; （4）即使目標離開感測器，維持一個「ON」信號，該信號充當污染寄存器; 和（5）在各種食物儲存條件下的高穩定性。由於DNAzyme探針可以通過體外產生選擇對不同細菌起反應，本文中描述的基於RNA切割的檢測機制將非常適合檢測各種細菌目標。

此外，文獻中還包含多個報告，其中記錄了允許用戶檢測熒光信號的手機的低成本附件。這些新型手機附件與本文報道的感應表面相結合，提供了一種包裝解決方案，可能潛在地減輕與食源性疾病相關的負面公共健康影響的重要部分。最後，除了檢測包裝食品或瓶裝飲料上的病原體外，開發的感測表面還可用於各種其他應用，例如食品製備表面或敷料傷口材料。

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