Outil laser pour détecter la croissance bactérienne dans les aliments emballés


Outil laser pour détecter la croissance bactérienne dans les aliments emballés

Les chercheurs développent un outil laser neuf, économique, rapide et précis qui permet de détecter la croissance des bactéries à l'intérieur des aliments emballés ou de l'approvisionnement en sang médical sans avoir à perturber leur emballage.

Les chercheurs développent un outil laser neuf, économique, rapide et précis qui peut détecter la croissance des bactéries dans les aliments conditionnés sans avoir à ouvrir le paquet et à prendre un échantillon.

Les chercheurs - de l'Université normale de Zhejiang en Chine et l'Université d'Umeå en Suède - décrivent le dispositif et comment ils l'ont testé sur deux types de bactéries dans le journal Optique appliquée .

La raison pour laquelle les aliments emballés ont des dates de "vente-par" et "d'utilisation" est d'éviter le risque que cela puisse aller mal - en raison de la croissance de bactéries et d'autres microorganismes - et causer une maladie.

Une telle précaution signifie que les aliments ont souvent une durée de conservation inutilement courte. Une meilleure compréhension du processus de croissance des microorganismes - et de sa détection - pourrait aider à réduire les déchets alimentaires et peut-être aussi le nombre de personnes qui consomment de la nourriture, notez les chercheurs.

De même, en médecine, un outil qui pourrait détecter rapidement et de façon non invasive la croissance bactérienne pourrait gagner du temps et réduire le gaspillage de ressources médicales précieuses.

Par exemple, il est important de pouvoir mesurer rapidement et précisément la qualité des échantillons de sang. S'ils sont contaminés, ils devront peut-être être jetés et répétés. En outre, la croissance bactérienne dans l'approvisionnement en sang médical - bien que rare - signifie que le sang doit être jeté. Et si elle n'est pas détectée, il y a le risque d'infecter les patients et peut-être la mort.

Un outil de dépistage rapide signifie qu'un pourcentage plus élevé de sang pourrait être testé directement pour une éventuelle contamination bactérienne.

La spectrométrie optique est sensible et donne des résultats instantanés

Cependant, les microorganismes sont des êtres complexes: leur croissance est motivée par de nombreux facteurs. Cela rend difficile l'estimation de la quantité de bactéries pouvant être présentes dans des emballages scellés d'aliments ou de sang.

Pour leur étude, l'équipe s'est concentrée sur le fait que les bactéries rejettent les gaz - par exemple le dioxyde de carbone - alors qu'ils se multiplient. Le premier auteur, Jie Shao, professeur adjoint à l'Institute of Information Optics de Zhejiang, déclare:

En évaluant le niveau de [dioxyde de carbone] dans un compartiment fermé donné - une bouteille ou un sac -, il est possible d'évaluer la croissance microbienne ".

La technologie qui montre beaucoup de promesses pour une mesure précise de la composition du gaz est la spectrométrie optique. Il est très sensible, fournit des résultats instantanés et peut être utilisé de manière non invasive, comme par le biais du verre ou des films transparents et des plastiques utilisés pour conditionner les aliments.

Pour leur étude, les chercheurs se sont concentrés sur une technologie optique particulière appelée «absorption optique laser à diodes», ou TDLAS. Ils ont décidé de l'enquêter car ils combinent toutes les exigences techniques d'un outil de mesure "avec une facilité d'utilisation et à faible coût", explique le Prof. Shao.

TDLAS peut mesurer les concentrations de gaz divers - y compris le monoxyde de carbone, le dioxyde de carbone, l'eau et le méthane - dans un mélange. Il utilise des lasers à diodes accordables pour mesurer leur présence par spectrométrie d'absorption - une technique qui permet de détecter des composés de la manière spécifique et unique dont leurs éléments absorbent différentes longueurs d'ondes de lumière.

Le dispositif TDLAS que l'équipe développe comprend une diode laser accordable en tant que source de lumière, optique de façonnage du faisceau, un endroit pour transporter l'échantillon, plus une optique de réception et un ou plusieurs détecteurs.

Détecte les gaz en parties par milliard

L'appareil fonctionne selon le principe que lorsque vous éclairez une lumière sur un échantillon, les différents gaz qu'il contient absorberont chacun une longueur d'onde particulière.

En obtenant les diodes accordables pour émettre différentes longueurs d'onde, lorsqu'un gaz dans l'échantillon absorbe une longueur d'onde particulière, le dispositif détermine la quantité de gaz présent à partir de la réduction de l'intensité du signal mesurée (rapport signal / bruit).

La combinaison de la technique d'accord rapide avec une méthode appelée «modulation de longueur d'onde» ou WM rend TDLAS encore plus sensible. Cette technique s'appelle "WM-TDLAS".

Le professeur Shao affirme que l'une des caractéristiques qui rend la technologie particulièrement attrayante est qu'elle peut détecter les gaz à très faibles concentrations - de l'ordre des parties par milliard.

"En plus de la concentration", ajoute Shao, "il est également possible de déterminer d'autres propriétés du gaz sous observation - température, pression, vitesse et flux massique".

Dans leur document, l'équipe décrit comment ils ont testé l'approche WM-TDLAS sur deux types de bactéries, Staphylococcus aureus et Candida albicans , Et a constaté qu'il peut produire "des données élevées sur le rapport signal / bruit provenant de bactéries cultivées dans des espaces confinés et exposées à des quantités limitées de nutriments".

Le professeur Shao dit que la méthode peut fournir une analyse en temps réel et des notes:

Bien que nous ayons prévu que la technique WM-TDLAS serait appropriée pour évaluer la croissance bactérienne, nous ne nous attendions pas à ce niveau de précision."

L'équipe envisage maintenant de développer la technique de détection de la croissance microbienne dans une gamme d'autres applications au-delà de la nourriture et des fournitures médicales.

Pendant ce temps, Medical-Diag.com A récemment appris comment la technologie laser dans un autre domaine médical a permis aux chirurgiens d'ouvrir la barrière hémato-encéphalique pour permettre à la chimiothérapie de zap glioblastome, le cancer du cerveau le plus fréquent et le plus agressif.

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