"Questo è un mercato da 10 miliardi di dollari e tutti lo sanno". Queste sono le parole di Chris Hartshorn, CEO di un nuovo spin-out del MIT, Xibus Systems, che mira a fare colpo nell'industria alimentare con il suo nuovo sensore di sicurezza alimentare.

Hartshorn ha una notevole esperienza nel supportare l'innovazione nell'agricoltura e nella tecnologia alimentare. Prima di entrare in Xibus, ha ricoperto il ruolo di chief technology officer per Callaghan Innovation, un'agenzia governativa neozelandese. Gran parte dell'economia del paese si basa sull'agricoltura e sul cibo, quindi una parte significativa dell'attività di innovazione è focalizzata su quei settori.

mentre lì, Hartshorn è entrato in contatto con una serie di diverse tecnologie di rilevamento della sicurezza alimentare già presenti sul mercato, con l'obiettivo di soddisfare le esigenze dei produttori neozelandesi e di altri in tutto il mondo. Ancora, "ogni volta che c'era un richiamo alimentare a base di agenti patogeni", dice, "ha messo in luce il fatto che questo problema non è stato ancora risolto".

Ha visto innovatori in tutto il mondo che cercavano di sviluppare un sensore di patogeni alimentari migliore, ma quando Xibus Systems ha contattato Hartshorn con un invito a unirsi come CEO, vide qualcosa di unico nel loro approccio, e ha deciso di accettare.

Le nuove particelle liquide forniscono una rapida indicazione della contaminazione degli alimenti

Xibus Systems è stata costituita nell'autunno del 2018 per portare un veloce, facile, e conveniente tecnologia di rilevamento della sicurezza alimentare per gli utenti dell'industria alimentare e i consumatori di tutti i giorni. Lo sviluppo della tecnologia, sulla base della ricerca del MIT, è stato sostenuto da due sovvenzioni per la commercializzazione attraverso il programma J-WAFS Solutions del MIT Abdul Latif Jameel Water and Food Systems Lab. Si basa su goccioline specializzate, chiamate emulsioni di Janus, che possono essere utilizzate per rilevare la contaminazione batterica negli alimenti. L'uso delle goccioline di Janus per rilevare i batteri è stato sviluppato da un gruppo di ricerca guidato da Tim Swager, il professore di chimica John D. MacArthur, e Aleksandr Klibanov, il Professore Novartis di Ingegneria Biologica e Chimica.

Swager e i ricercatori del suo laboratorio hanno originariamente sviluppato il metodo per produrre emulsioni Janus nel 2015. La loro idea era quella di creare una particella sintetica che avesse le stesse qualità dinamiche della superficie delle cellule viventi.

Le goccioline liquide sono costituite da due emisferi di uguali dimensioni, uno costituito da un fluorocarburo di colore blu e uno costituito da un idrocarburo di colore rosso. Gli emisferi sono di diversa densità, che influenza il modo in cui si allineano e quanto appaiono opachi o trasparenti se visti da diverse angolazioni. Loro sono, in effetti, lenti a contatto. Ciò che rende queste microlenti particolarmente uniche, però, è la loro capacità di legarsi a specifiche proteine ​​batteriche. Le loro proprietà leganti permettevano loro di muoversi, passando da un emisfero rosso al blu in base alla presenza o assenza di un particolare batterio, come Salmonella.

"Siamo rimasti entusiasti del design, " Dice Swager. "Si tratta di un metodo di rilevamento completamente nuovo che potrebbe davvero trasformare il mercato del rilevamento della sicurezza alimentare. Ha mostrato risultati più rapidi di qualsiasi cosa attualmente disponibile sul mercato, e potrebbe ancora essere prodotto a costi molto bassi."

Le emulsioni Janus rispondono in modo eccezionalmente rapido ai contaminanti e forniscono risultati quantificabili visibili ad occhio nudo o leggibili tramite un sensore per smartphone.

"La tecnologia è radicata in una scienza molto interessante, " Afferma Hartshorn. "Quello che stiamo facendo è coniugare questa scoperta scientifica con un prodotto ingegnerizzato che soddisfi un'esigenza genuina e che i consumatori adotteranno effettivamente".

Avendo già ottenuto quasi 1 milione di dollari in finanziamenti di avviamento da una varietà di fonti, e anche essere accettato in Sprout, un acceleratore agroalimentare di tutto rispetto, stanno partendo velocemente.

Risolvere una sfida industriale da miliardi di dollari

Perché la velocità è importante? Nel campo dei test di sicurezza alimentare, la pratica standard è quella di coltivare campioni di cibo per vedere se si formano colonie batteriche dannose. Questo processo può richiedere molti giorni, e spesso possono essere eseguiti solo fuori sede in un laboratorio specializzato.

Sebbene esistano tecniche più rapide, sono costosi e richiedono strumenti specializzati, che non sono ampiamente disponibili, e in genere richiedono 24 ore o più dall'inizio alla fine. Nei casi in cui vi è un lungo ritardo tra il campionamento degli alimenti e il rilevamento dei contaminanti, i prodotti alimentari avrebbero potuto già raggiungere le mani dei consumatori e sconvolgere i loro stomaci. Mentre i casi di malattia e morte che possono verificarsi per malattie di origine alimentare sono abbastanza allarmanti, ci sono anche altri costi. I richiami di cibo provocano enormi sprechi, non solo dei prodotti alimentari stessi ma del lavoro e delle risorse coinvolte nella loro crescita, trasporto, ed elaborazione. I richiami alimentari comportano anche un mancato guadagno per l'azienda. Il solo Nord America perde $ 5 miliardi all'anno in richiami, e ciò non conta i costi indiretti associati al danno che si verifica a particolari marchi, comprese le perdite di quote di mercato che possono durare per anni.

L'industria alimentare trarrebbe vantaggio da un sensore in grado di fornire letture rapide e accurate della presenza e della quantità di contaminazione batterica in loco. La tecnologia dell'emulsione Janus di Swager Group ha molti degli elementi necessari per soddisfare questa esigenza e Xibus Systems sta lavorando per migliorare la velocità, precisione, e la progettazione complessiva del prodotto per preparare il sensore per il mercato.

Altri due ricercatori finanziati da J-WAFS hanno contribuito a migliorare l'efficienza dei primi progetti di prodotti. Mathias Kolle, assistente professore presso il Dipartimento di Ingegneria Meccanica del MIT e destinatario di una borsa di studio seme J-WAFS separata 2017, è un esperto di materiali ottici. Nel 2018, lui e la sua studentessa Sara Nagelberg hanno eseguito i calcoli che descrivono l'interazione della luce con le particelle di Janus in modo che il team di Swager potesse modificare il design e migliorare le prestazioni. Kolle continua ad essere coinvolto, servendo con Swager nel team di consulenza tecnica per Xibus.

Questo sforzo è stato una nuova direzione per il gruppo Swager. Dice Swager:"La tecnologia che abbiamo originariamente sviluppato era completamente senza precedenti. Al momento in cui abbiamo fatto domanda per una sovvenzione J-WAFS Solutions, stavamo lavorando in un nuovo territorio e abbiamo avuto risultati preliminari minimi. A quel tempo, non ce l'avremmo fatta, Per esempio, revisioni dei finanziamenti governativi che possono essere prudenti. La sponsorizzazione di J-WAFS del nostro progetto in questa fase iniziale è stata fondamentale per aiutarci a raggiungere le innovazioni tecnologiche che fungono da fondamento di questa nuova startup".

Il co-fondatore di Xibus Kent Harvey, anche lui membro del team di ricerca originale del MIT, è affiancato da Matthias Oberli e Yuri Malinkevich. Insieme a Hartshorn stanno lavorando a un prototipo per l'ingresso iniziale nel mercato. In realtà stanno sviluppando due prodotti diversi:un sensore per smartphone accessibile ai consumatori di tutti i giorni, e un dispositivo palmare portatile che è più sensibile e sarebbe adatto per l'industria. Se sono in grado di costruire una piattaforma di successo che soddisfi le esigenze del settore in termini di convenienza, precisione, facilità d'uso, e velocità, potrebbero applicare quella piattaforma a qualsiasi situazione in cui un utente avrebbe bisogno di analizzare organismi che vivono nell'acqua. Questo apre molti settori nelle scienze della vita, compresa la qualità dell'acqua, rilevamento del suolo, diagnostica veterinaria, così come la diagnostica dei fluidi per il più ampio settore sanitario.

Il team di Xibus vuole inchiodare il loro prodotto fin dall'inizio.

"Dal momento che il rilevamento della sicurezza alimentare è un campo affollato, hai solo una possibilità per stupire i tuoi potenziali clienti, " dice Hartshorn. "Se il tuo primo prodotto è difettoso o non è abbastanza interessante, può essere molto difficile riaprire la porta con questi clienti. Quindi dobbiamo essere sicuri che il nostro prototipo sia un punto di svolta. È questo che ci tiene svegli la notte".

Questa storia è stata ripubblicata per gentile concessione di MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), un popolare sito che copre notizie sulla ricerca del MIT, innovazione e didattica.