Nanobiosensor do wykrywania mykotoksyn

Trwają prace nad polskim urządzeniem określającym bezpieczeństwo spożycia warzyw i owoców. Efektem prowadzonych działań badawczo-rozwojowych będzie nanobiosensor – podręczne urządzenie służące do wykrywania poza laboratorium mykotoksyn w surowcach pochodzenia roślinnego. Prototyp opracowuje spółka Pro-Environment Polska w konsorcjum z Centrum Nauk Biologiczno-Chemicznych Uniwersytetu Warszawskiego.

Ile razy, wybierając w sklepie warzywa czy owoce, natrafiliśmy na takie, które zaczynały gnić lub pokrywać się pleśnią? Wprawdzie obsługa sklepu stale kontroluje i wyrzuca zauważone psujące się produkty, na stoiskach mogą pozostać te, które – choć wyglądają na zdrowe – zawierają szkodliwe i niebezpieczne dla naszego zdrowia mykotoksyny, wytwarzane w procesie gnicia. Z kolei gdy w domu dostrzeżemy psucie się np. owocu, nie wystarczy odciąć i wyrzucić zaatakowaną przez patogeny część. Jeśli gnicie zostało zapoczątkowane, toczy się już w całym warzywie, owocu czy kawałku sera, nie tylko w jego widocznej części. Dodatkowo proces ten mógł przenieść się także na produkty leżące obok. Zasadą powinno być zatem wyrzucanie ich w całości. Co istotne, większości mykotoksyn nie można wyeliminować podczas obróbki termicznej. Nie zniszczy ich smażenie czy gotowanie. Skażona żywność nie nadaje się do spożycia ani przez ludzi, ani przez zwierzęta.

• 

Niebezpieczne mykotoksyny

Mykotoksyny to niskocząsteczkowe metabolity grzybów strzępkowych, które gromadzą się w magazynowanych surowcach i – w przypadku spożycia – przedostają się bezpośrednio do łańcucha pokarmowego człowieka. Może się to jednak dokonać także pośrednio, np. ze spożyciem mięsa zwierząt karmionych paszą wyprodukowaną ze zbóż zaatakowanych przez grzybiczną chorobę, jak np. sporysz. – Z jednej strony źródłem mykotoksyn może być pole skażone przez chorobę upraw. Większym problemem i wyzwaniem jest jednak przechowalnictwo, które w sprzyjających warunkach przyczynia się do ich powstawania i rozprzestrzeniania się – mówi Grzegorz Gołąb, prezes zarządu Pro-Environment Polska.

Związki te wykazują działanie teratogenne (toksycznie oddziałują na zarodek lub płód, powodując śmierć, zaburzenia czynnościowe, opóźnienie rozwoju, przedwczesne urodzenie), nefrotoksyczne (uszkadzają nerki) i nefrokancerogenne (powodują rozwój raka nerek). Poza tym genotoksyczne (przyczyniają się do wystąpienia mutacji w obrębie genów lub chromosomów), immunotoksyczne (naruszają układ immunologiczny) czy neurodegeneracyjne (wywołują m.in. choroby otępienne). Wyrządzają w organizmie więcej szkód niż pozostałości pestycydów w produktach spożywczych czy sztuczne dodatki do żywności.

• 

Nanobiosensor – strażnik zdrowia

Opracowywany przez Pro-Environment nanobiosensor stanie się więc orężem w walce o bezpieczną i wartościową żywność. – Będzie się składał z dwóch modułów. Pierwszym jest urządzenie, na które użytkownik nałoży próbkę warzywa czy owocu. Drugim – aplikacja w smartfonie, za pomocą której zostanie przekazana informacja, czy dany produkt spożywczy zawiera mykotoksyny i tym samym, czy stwarza zagrożenie dla zdrowia. Element służący do nakładania próbki będzie jednorazowy, wymienny – podobnie jak paski do glukometru. Pozwoli to uniknąć kontaminacji, czyli przeniesienia zanieczyszczeń z jednej próbki do drugiej – wyjaśnia Grzegorz Gołąb.

Takiego rozwiązania i produktu nie ma jeszcze na rynku, jest to zatem innowacja na skalę światową. Założenie, że będzie to sprzęt wygodny w użyciu – do zabrania na targ czy do sklepu – ucieleśnia idea miniaturyzacji. – Mamy już technologię pozwalającą zmieścić tego typu podręczne laboratorium w urządzeniu wielkości mydelniczki. Kolejną zaletą jest prosta obsługa i klarowna informacja, jaką uzyskamy w ciągu kilku minut, np.: ten produkt jest dobry / niedobry, możesz to zjeść / nie możesz tego zjeść. Nanobiosensor będzie obsługiwany z poziomu telefonu komórkowego za pomocą aplikacji. Gdy tworzyliśmy koncepcję naszego wynalazku, przyświecała nam idea wyjścia analityki z laboratorium. Nanobiosensor działa w układzie sensor i aplikacja w smartfonie. Zakładamy, że jego część mechaniczna powinna być sprawna przez kilka lat – podkreśla Grzegorz Gołąb.

Zespół zaangażowany w projekt tworzą fachowcy z wielu dziedzin. Uczestniczą w nim chemicy, biotechnolodzy, elektrochemicy, elektronicy, programiści, informatycy, specjaliści od chromatografii, a nawet designer odpowiedzialny za koncepcję obudowy.

• 

Skanowanie dla zdrowia

Czy urządzenie będzie rozpoznawało wszystkie mykotoksyny? – Skupiliśmy się na tych rodzajach, które występują najczęściej i są największym problemem i zagrożeniem. Na dziś prawdopodobieństwo wykrycia mykotoksyny wynosi ok. 99 proc., ponieważ sensor jest wrażliwy na całe grupy tych związków – mówi Magdalena Muszyńska, biotechnolog, koordynatorka projektu.

Na rynku urządzenie powinno się pojawić w ciągu dwóch lat. Obecnie zadania projektowe skupiają się na opracowaniu preprototypów, na których zespół badawczy przeprowadzi testy. Następnie zostaną wybrane i wyprodukowane prototypy – ten etap Pro-Environment planuje zamknąć do października tego roku. – Aby skomercjalizować nasz produkt, być może opracujemy kolejny projekt albo znajdziemy partnera, który będzie w stanie uruchomić produkcję. Cena do przyjęcia przez potencjalnych odbiorców, czyli – jak teraz zakładamy – kilkaset złotych, możliwa jest przy produkcji większej liczby urządzeń – mówi Grzegorz Gołąb.

Urządzenie będzie przeznaczone zarówno dla odbiorców indywidualnych, jak i podmiotów związanych z produkcją i magazynowaniem żywności, czyli zakładów przetwórczych oraz restauracji. Dla tych pierwszych zespół projektowy opracowuje wersję podstawową, dla sektora przetwórczo-spożywczego – zaawansowaną. – Dla tych drugich istotne jest bowiem nie tylko to, czy np. pomidor nie przekracza dopuszczalnego poziomu jakiejś mykotoksyny, ale jak ta zawartość jest wysoka. Musimy wziąć pod uwagę także to, że np. przy robieniu koncentratu ilość zanieczyszczeń, w tym mykotoksyn, się skumuluje. Tym samym rośnie niebezpieczeństwo przekroczenia akceptowalnych norm – dodaje Magdalena Muszyńska.

Świadomość społeczeństwa dotycząca jakości pożywienia stale rośnie. W konsekwencji laboratoria oceniające parametry surowców spożywczych mają coraz więcej pracy i nie są w stanie w krótkim czasie obsłużyć wszystkich zainteresowanych. Tę lukę wypełnią urządzenia takie jak nanobiosensor – dzięki nim będziemy mogli samodzielnie sprawdzać bezpieczeństwo spożycia wybranych produktów pochodzenia roślinnego.

Agata Rokita