veloce, test dell'acqua a prezzi accessibili che possono essere utilizzati sul posto e persino eseguiti continuamente aiuteranno gli scienziati a identificare i batteri che causano malattie in meno di un'ora e potenzialmente a ridurre la diffusione di malattie comuni come la diarrea, che uccide circa 842 persone, 000 persone ogni anno.

Centinaia di milioni di campioni vengono testati ogni anno per rilevare batteri nocivi nell'acqua potabile e ambientale, cibo e bevande, ma i test possono richiedere giorni o, in alcuni casi, anche settimane per fornire risultati definitivi. Per allora, molte persone possono essersi ammalate di malattie causate da batteri come E. coli o legionella.

Ridurre il laboratorio alle dimensioni di una stampante domestica e ridurre i tempi dei test a un'ora o meno potrebbe aiutare a fermare le epidemie e proteggere le persone.

Questo è l'obiettivo di un nuovo sistema che utilizza una tecnica chiamata separazione immunomagnetica per individuare le cellule della legionella in un campione di acqua potabile concentrata. L'enorme vantaggio è la velocità, perché non dipende dalla coltivazione di generazioni di batteri per raggiungere le concentrazioni necessarie per identificarli e contarli, che possono richiedere fino a due settimane per risultati affidabili.

"Possiamo concentrare e purificare il campione magneticamente, senza alcuna tecnica di coltivazione o arricchimento, " ha detto il dottor Daniel Schaffhauser, chief technology officer presso rqmicro con sede in Svizzera, la società che ha sviluppato la piattaforma nell'ambito di un progetto chiamato CellCount.

"Ecco dove possiamo risparmiare tempo, " Ha aggiunto.

Test mirati

Il campione viene miscelato con un cocktail di anticorpi specifici sviluppati da rqmicro accoppiati a minuscole sfere magnetiche, così come le etichette fluorescenti. Una volta che un patogeno bersaglio si lega all'anticorpo, un campo magnetico allontana la cella di perline dal resto del campione. E, legato con l'etichetta fluorescente, può essere contato in un citometro a flusso ad alta sensibilità, un sistema per la scansione e la rilevazione dei batteri bersaglio.

La piattaforma utilizza una disposizione di tipo a cartuccia usa e getta lungo le linee di una stampante domestica, che contiene i cocktail di anticorpi e il sistema per la circolazione del campione. Poiché nessun liquido fuoriesce dalla cartuccia, il campione e gli altri liquidi sono sempre completamente contenuti, eliminando il rischio di contaminazione o la necessità di disinfezione tra i test.

Il sistema di rilevamento è stato sviluppato per mantenere la sua precisione sul campo, piuttosto che le condizioni stabili di un laboratorio di ricerca.

I test mirati e le procedure di decontaminazione più efficaci richiedono meno energia e prodotti chimici. Il sistema può essere utilizzato per il monitoraggio quasi continuo delle forniture di acqua potabile ed è già utilizzato dai laboratori idrici in Europa per rilevare la legionella, con risultati rapidi che aiutano a localizzare le fonti di infezione.

La legionella può verificarsi negli impianti di condizionamento dell'aria e nelle forniture idriche domestiche e può causare gravi infezioni polmonari simili alla polmonite. La Germania ha ora leggi ambientali che richiedono test di routine dei sistemi di acqua calda.

Il Dr. Schaffhauser ha affermato che rqmicro ha riscontrato un forte interesse nell'analisi e nel monitoraggio dell'acqua utilizzata nei processi industriali e nelle torri di raffreddamento, come quelli comuni nelle centrali elettriche, fabbriche chimiche, o raffinerie.

Il sistema può essere adattato a qualsiasi numero di altri agenti patogeni. "La tecnologia è molto generale, quindi vediamo applicazioni non solo nell'acqua potabile, ma anche nella diagnostica microbica più ampia, " ha detto il dottor Schaffhauser.

"Ovunque tu voglia avere analisi microbiche, devi solo trovare gli anticorpi giusti, e il resto è già a posto, " Ha aggiunto.

I costi dei test sono tra € 17-25, rendendolo competitivo con la maggior parte dei metodi di prova attuali, ma con il vantaggio della velocità. E mentre le apparecchiature di prova sarebbero relativamente costose, questo potrebbe ridursi quando entrano in gioco le economie di scala.

Invece di eseguire test una tantum quando è già stato scoperto un agente patogeno, però, un altro approccio consiste nel monitorare continuamente l'acqua per fornire un sistema di allerta precoce che potrebbe essere presente un particolare batterio.

Questo è l'obiettivo di un'altra azienda biotech con sede in Svizzera, bNovate Technologies AG, che ha sviluppato una tecnologia per monitorare automaticamente e continuamente i flussi d'acqua per i batteri problematici, riducendo drasticamente il tempo di misurazione corrente da diversi giorni a pochi minuti.

Il suo primo sistema commercializzato, BactoSense, conta rapidamente il numero totale di batteri in un campione di acqua, uno dei test cruciali utilizzati dalle utility per valutare la qualità dell'acqua. Attraverso un progetto chiamato ColiSense Online, uno strumento di seconda generazione sarà in grado di colpire specificamente E. coli, consentendo di effettuare un altro test essenziale e sostituendo lento, metodi basati sulla cultura che sono lo standard.

"E. coli è riconosciuto in tutto il mondo come indicatore di contaminazione fecale ed è un test di routine per i sistemi di approvvigionamento idrico municipale, " ha detto il Dott. Luigino Grasso, Chief Technology Officer di bNovate.

"Quindi, portando questo tipo di test su una macchina automatizzata e compatta che può dare risultati rapidi, siamo in grado di ridurre notevolmente il costo di ogni prova, " Ha aggiunto.

Allarme

Il sistema ColiSense di bNovate funziona utilizzando una cartuccia riciclabile, concentrare il campione d'acqua, colorando le cellule di E. coli e analizzandole per contare i batteri presenti. Il sistema mira a fornire automaticamente, monitoraggio remoto che può dare l'allarme se i patogeni raggiungono livelli problematici.

"Ogni cartuccia può essere lasciata in sede per centinaia di test, " Ha detto il dottor Grasso. "Quindi il sistema non ha bisogno di alcun intervento umano per un massimo di un paio di mesi, anche se sta testando l'acqua più volte al giorno."

Attraverso l'automazione e il monitoraggio a distanza, bNovate ha ridotto la quantità di intervento umano ed eliminato la necessità di tempi di laboratorio, contribuendo a ridurre il prezzo dei test dell'acqua BactoSense a circa 1 € ciascuno, una frazione dei costi associati ai metodi di test precedenti. L'azienda mira a raggiungere la stessa fascia di prezzo per ColiSense.

Mentre il sistema BactoSense è già utilizzato dai servizi idrici, e il sistema ColiSense dovrebbe essere esteso anche a quegli utenti, Il Dr. Grasso vede il potenziale per il sistema non solo all'inizio del sistema di purificazione e distribuzione dell'acqua, ma anche in strutture come ospedali, dove il rischio di contaminazione dell'acqua può essere elevato. Potrebbe anche essere adatto per applicazioni industriali, come nell'industria delle bevande, produzione di cosmetici e prodotti farmaceutici.

"Ma siamo particolarmente soddisfatti della sua efficacia nell'aiutare a prevenire le malattie, fornire un sistema di allarme rapido per (la) contaminazione dei sistemi di acqua potabile, " disse il dottor Grasso.