麻省理工学院 (MIT) John D. MacArthur 化学教授 Tim Swager，以及 同事已开发出一种新的方式，为行业和消费者提供快速、简单、价格实惠的食品安全传感技术。
他们的研究由安利捷水和食品系统实验室资助 (J-WAFS)，且基于一种被称为 Janus 乳液的特殊液滴，它可检测到食物中的细菌污染。
Abdul Latif Jameel Perspectives 向 Swager 教授了解了有关该项目的信息及其对全球食品安全的影响。
问：通过这个研究项目，您想解决的主要问题是什么？
(© Janice Harvey Carr，疾病控制与预防中心）
TS：许多产品召回事件（尤其在美国）发生的原因在于我们没有足够的灵敏度和速度在产品分销到药店之前检测出诸如李斯特菌、弯曲杆菌或大肠杆菌等多种病原生物体。
它们的保质期有限，并且常常必须以较低的温度存储，而且中断该过程的成本很高。
市场上已经存在多种不同的食品安全传感技术，但考虑到基于病原体的食物召回频率, 很明显这个问题尚未解决。
我的想法始终是，如果你想检测生物体或生化过程，那么尽可能的去模拟他们原始的生长环境再好不过了。这就是我们接下来的目标。
问：您能解释一下技术的原理吗？
我们采用的是结构复杂的液体胶。 我们是通过在水中分解含有两种不同油质的微小液滴而提取出液体胶的，然后在表面上聚合这些生物分子识别元素，这些元素就相当于病原体或其他生物体的“诱饵”。我们所使用的这些复杂液体胶简称为“液滴”，可结合病原体，并使用其相对组织进行检测。
我们在结构中所使用的液滴具有两种等量且互不相溶的油质，称之为 Perfect Janus Emulsion，其中有两个相同大小的半球。构成半球的油质具有不同的密度，这会影响它们与位于底部且质量较大的油质的对齐方式。但是，就像你可以放置在笔记本电脑屏幕上的隐私屏幕一样，这些液滴只会在对齐时传输图像。因为它们毕竟是液体透镜。
这些液体微透镜特殊之处在于它们能与特定的细菌蛋白进行结合。它们的结合属性使得它们能够朝着不同的方向与特定细菌或蛋白结合。这些结合过程使它们倾斜并破坏“隐私保护屏幕”的方向。
结果它们会变成不透明物质，而非传输图像。
这种宏观影响可以与智能手机一起使用，并导致通过液滴层观察到的图像变得无法识别。
或者，这些倾斜的 Perfect Janus 液滴可使用图像分析来计算，这种方法可以准确计算细菌数量或存在的蛋白质浓度。
问：为什么这种技术会破坏食品安全测试行业？
TS：要有效测试基于病原体的食物污染，就需要尽可能进行频繁测试。
如果你在每 50,000 个单位中测试一次，那么你将错过许多污染情况。要更加频繁地进行测试，你测试的速度就要很快，最好在一到两个小时内 – 这就是我们得到的结果。
我们拥有一个庞大成熟的市场，但当前的技术在速度、灵敏度和成本方面都不足。我们的方法代表了现有技术的重大进步，并且可能使我们在未来几年内占领该市场的大部分区域。
目前，我们的创业公司 XIBUS 系统正在开发现场测试方案。我们的目标是提供一个允许最终用户以其典型的方式运行的系统。我们正努力使其变得更加简单、快速、稳健，并尽量减少培训流程，同时保证当前的运营结构和流程。
问：行业是否接受您的想法？
TS：食品生产商对新技术非常开放。但是，但要让乐于接受下一代最先进技术的客户始终保持热情却充满挑战。您需要持续发展和创新，否则就会被淘汰。这虽然是一个动态市场，但我们认为我们有能力参与角逐并占据一席之地。我们必须打造出优质产品，一旦我们投身市场，就必须持续创新并立于不败之地。
问：您的技术还有无其他用武之地？
TS：最明显的用途就是检测“腐烂生物体”。食品腐烂会给生产商们造成大额损失，因此快速有效地检测出产品中的腐烂生物体会带来巨大效益。
还可用于检测食品加工设备的污染。我们的技术允许生产商擦拭设备部件从而保证设备得到适度清洁。所以，如果您使用大型设施制作香肠，例如，您正在清洁设备，希望尽快完成清洗并重新投入使用。我们可以帮助保持设备运行并确保被处理食品的安全。
问：您觉得这种技术在未来的发展方向如何？
TS：我们目前正在使用的是第一代设备，大小如同鞋盒一般。最终，我们希望它能与智能手机一样小巧，对于我们的某些设备而言，我们实际上希望用商业智能手机代替读取器。例如，你可以在更高浓度的病原生物体中使用带有标准放大镜的智能手机拍摄照片从而确定它们的数量。再例如，你可以在流中检查细菌数量从而立刻确定它是否适合用来喂养家畜。
此技术也适用于医疗保健。它可以确定您是否患有流感或艾滋。我们已经通过识别蛋白质标志物对寨卡病毒进行了一次检测。它可在您的消化系统中检测到不同疾病的其他病毒或蛋白质，诸如肠道疾病。我们正在构思将来自己可使用智能手机和应用软件进行家庭测试。
对于商业用户而言，我们还会打造出一个经济实惠、可置于板凳顶部的平台，让您同时分析一百多份样品。如果您操作的是大规模生产设施，并且需要很高的生产效率，那么具备这种能力至关重要。
问：它在欠发达国家有什么应用潜力吗？
TS：我们的方法不仅足够简单而且能为欠发达国家带来巨大效益。它在饮用水和各种食物中都可以得到应用。例如，奶牛的病原菌扩算对于全世界的牛奶生产商而言都是头疼的大问题。它会迅速波及整个畜群。
例如，在印度，来自某一区域中许多不同畜群的牛奶通常会在一个中央收集站进行组合。如果某一畜群的病原菌扩散开来，那么整批牛奶都会变质。我们的技术能够识别受影响畜群的扩散病原菌从而防止其他牛奶受到感染。
关键是，由于农民本身将着手该项检测，因此我们必须做到足够简单。即使是一般人，他们可能不会像训练有素的科学家那样关注到每个细节，也能做到重复操作。
问：J-WAFS 计划对成功开发此技术有多重要？
TS：我们一起参与到 J-WAFS 解决方案计划中，这点至关重要。它为我们提供了学术世界和商业世界之间的桥梁，并使我们能够执行更详细的工作来创建可用的应用。
尤其是 J-WAFS 解决方案为我们提供的资金让我们能够和美国农业部一起在最真实的条件下对活沙门氏菌进行现场检测。
我们的便携式光谱仪和液滴在他们位于夕法尼亚州的设施中首次得到运用。这次示范性操作向我们证明，这些试验可在现实生活中加以运用。这些试验并不是像以往那样通过政府的研究资助完成的。因此，这些由 J-WAFS 赞助的研究让我和我的团队有信心朝着商业化发展，并且 Xibus Systems 公司就这样应运而生了。
问：下一步有什么计划？
TS： 在本日历年之前，我们很有可能至少完成一位客户的现场测试。我们将持续与潜在客户进行演示，并在明年年初向不同的子空间添加其他客户。
一旦客户的购买量大幅上升，我们就开始扩大液滴的生产规模。但事实上我们每次测试的用量都很少，这些扩大流程将在标准实验室进行，并不需要太多资金。
我们拥有一些非常好的种子投资者，我们的资金会一直维系到春末。因此，我们需要确定我们手头拥有客户来更好地进行下一轮的融资。这就是我们在启动阶段所要面对的实际情况！你会碰到一些拐点，你必须在此展示出自己的能力，从而创造价值，吸引额外的资金。
我认为我们正在迈入正轨。
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