食源性病原体大肠埃希氏菌O157在美国每年造成73,000例疾病和60例死亡。麻省理工学院的研究人员提出了一种可能的新解决方案，更好的安全性测试可以帮助避免这种大肠杆菌和其他有害细菌引起的一些疾病。

新的麻省理工学院测试基于一种可以与细菌蛋白结合的新型液滴。这种可以通过肉眼或智能手机检测到的相互作用可以提供比现有食品安全测试更快更便宜的替代品。

“这是一种全新的传感方式，”麻省理工学院John D. MacArthur化学教授，该研究的高级作者Timothy Swager说。“我们在这里拥有的东西可以大大降低成本，而且入门成本低。”

麻省理工学院研究生张启帆是该论文的主要作者，该论文发表在ACS Central Science杂志上。其他作者是麻省理工学院博士后的Suchol Savagatrup;Peter Seeberger，德国马克斯普朗克胶体与界面研究所所长;和马克斯普朗克研究所的研究生Paulina Kaplonek。

检测细菌

两年前，Swager的实验室开发出一种方法可以轻松制造复杂的液滴，包括称为Janus乳液的液滴。这些Janus液滴由两个大小相等的半球组成，一个由碳氟化合物制成，另一个由碳氢化合物制成。碳氟化合物比碳氢化合物更密集，因此当液滴位于表面上时，碳氟化合物的一半总是在底部。

研究人员决定探索使用这些液滴作为传感器，因为它们具有独特的光学特性。在它们的自然状态下，从上方看时，Janus液滴是透明的，但是从侧面看时它们看起来是不透明的，因为光在穿过液滴时会弯曲。

为了将液滴转化为传感器，研究人员设计了一种含有甘露糖的表面活性剂分子，在烃 - 水界面自组装，构成液滴表面的上半部分。这些分子可以与称为凝集素的蛋白质结合，凝集素存在于一些大肠杆菌菌株的表面。当存在大肠杆菌时，液滴附着在蛋白质上并且聚集在一起。这会使颗粒失去平衡，使撞击它们的光在许多方向上散射，从上方观察时，液滴变得不透明。

“我们正在使用这些病原体使用的天然分子识别。他们用这些微弱的碳水化合物 - 凝集素结合方案相互认识。“Swager说。“我们利用液滴的多价性来增加结合亲和力，这与其他传感器使用的非常不同。”

为了证明这些液滴如何用于传感，研究人员将它们放入培养皿中在可以使用智能手机扫描的QR码上方。当存在大肠杆菌时，液滴聚集在一起并且无法读取QR码。西北大学化学教授，国际纳米技术研究所所长Chad Mirkin将这些粒子描述为“一种强大的新型分析方法”。

“它们非常简单，但依靠巧妙的新方法制造和操作乳液，”Mirkin说，他没有参与这项研究。“这种用于检测食源性病原体的概念验证示范是令人信服的，因为它们构成了一类主要的分析物，它们定义了生物传感器界的未满足需求。”