Теперь группа исследователей из Чжэцзянского педагогического университета в Китае и Университета Умео в Швеции сообщает о быстром, точном и неинвазивном методе мониторинга роста бактерий. Они сообщают о результатах в Applied Optics, журнале Оптического общества (OSA).Рост микроорганизмов обусловлен многими факторами, из-за которых трудно точно оценить количество бактерий в пищевых контейнерах или образцах крови в любой момент времени.Чтобы избежать риска того, что какой-либо конкретный упакованный продукт испортится и вызовет болезнь, ему дается неоправданно короткий срок хранения.
Короче говоря, лучшее понимание процесса роста микроорганизмов может сократить количество пищевых отходов и предотвратить заболевание людей от пищевого отравления — или и того, и другого.В области медицины критически важно иметь возможность быстро и точно оценить качество образцов крови. Без этой возможности образцы, возможно, придется выбросить, иначе это может привести к заболеванию или усугубить его. Хотя бактериальное заражение крови встречается редко, оно действительно происходит и приводит к летальному исходу.
Метод быстрого скрининга может означать, что больший процент крови может быть непосредственно протестирован на наличие бактерий.«Рост микроорганизмов всегда связан с производством углекислого газа (CO2)», — сказал Цзе Шао, доцент Института информационной оптики Чжэцзянского педагогического университета, Цзиньхуа, Китай. «Оценивая уровень CO2 в данном закрытом отделении — бутылке или пакете — можно оценить рост микробов».В настоящее время несколько методов обнаружения позволяют быстро и точно определять состав газа. Те, которые основаны на оптической спектрометрии, наиболее привлекательны, потому что они неинвазивны, обладают высокой чувствительностью, обеспечивают мгновенный отклик и потенциально полезны для оценки роста бактерий.
«Метод, называемый« спектроскопией поглощения перестраиваемого диодного лазера »(TDLAS), особенно подходит, потому что он сочетает в себе все эти свойства с простотой использования и низкой стоимостью», — сказал Шао.Поэтому группа решила разработать простой в использовании прибор на основе TDLAS для оценки роста бактерий в различных типах образцов в различных условиях.
TDLAS на сегодняшний день является наиболее распространенным методом лазерной абсорбции для количественной оценки частиц в газовой фазе. Его можно использовать для измерения концентрации определенных газообразных веществ — оксида углерода, CO2, воды или метана, если назвать несколько — в газовых смесях с помощью абсорбционной спектрометрии, основанной на перестраиваемых диодных лазерах.
«Одним из основных преимуществ TDLAS является его способность достигать очень низких пределов обнаружения, порядка частей на миллиард», — сказал Шао. «Помимо концентрации, также возможно определить другие свойства наблюдаемого газа — температуру, давление, скорость и поток массы».Базовая установка группы просто включает в себя перестраиваемый диодный лазер в качестве источника света, оптику для формирования луча, исследуемый образец, приемную оптику и один или несколько детекторов.
«Длина волны излучения лазера настраивается по характерному переходу линии поглощения — веществ, находящихся в оцениваемом газе», — пояснил Шао. «Это вызывает снижение интенсивности измеренного сигнала, который мы можем использовать для определения концентрации газа».Когда длина волны быстро настраивается на переходе определенным образом, это можно комбинировать с методом модуляции, называемым «модуляцией по длине волны» (WM), который придает технике TDLAS повышенную чувствительность. Это называется «WM-TDLAS».Применяя эту технику к прозрачным контейнерам с органическими веществами, такими как продукты питания или медицинские образцы, можно быстро оценить рост бактерий. «Хотя мы ожидали, что метод WM-TDLAS подойдет для оценки роста бактерий, мы не ожидали такого уровня точности», — отметил Шао.
В отличие от традиционных и более инвазивных методов, требующих контакта с тестируемыми предметами, метод WM-TDLAS является действительно неинвазивным, что делает его идеальным для мониторинга состояния пищевых продуктов и предметов медицинского назначения или в качестве инструмента для определения, в каких условиях окружающей среды происходит рост бактерий. ожидается, будет серьезным. «Он может предоставлять анализ в реальном времени», — сказал Шао.Затем исследователи планируют усовершенствовать эту технику, чтобы «позволить проводить оценку роста микробов в большом количестве образцов, не ограничиваясь продуктами питания и медикаментами», — добавил Шао.