Farbtest auf Lebensmittelkontamination Nanogold für schnellen Salmonellen-Nachweis

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Bei einem Verdacht auf Salmonellen bringt ein Labortest der kontaminierten Lebensmittel Gewissheit – jedoch meist erst nach einigen Tagen. Ein neuer Schnelltest von Forschern aus Kanada soll nun schon nach einer Stunde etwaige Salmonellen in einer Probe nachweisen. Die Forscher nutzen dazu spezielle Nukleinsäure-Sonden und Goldnanopartikel.

Ob in Eis, Hackfleisch oder Hühnchen: Wachsen dort Bakterien vom Typ Salmonella typhimurium, kann der Verzehr eine schwere Lebensmittelvergiftung zur Folge haben. Der Verdacht auf eine Kontamination mit Salmonellen erhärtet sich jedoch in der Regel erst nach mehreren Tagen, wenn mikrobiologische analytische Labors diese Bakterienart in Kultur nachweisen können. Forscher um Yingfu Li, Tohid Didar und Carlos Filipe von der kanadischen McMaster-Universität in Hamilton haben nun eine hybride DNA-RNA-Sonde entwickelt, mit der ein Nachweis auf Salmonellen sehr viel schneller und mit einfachen Mitteln gelingt.

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Schneller Nachweis per Pipettenspitze

Das Team entdeckte in mehreren Selektionsrunden ein DNA-RNA-Hybrid als Nukleinsäuresubstrat, das spezifisch von einem Salmonellenenzym, einer RNase H, erkannt und gespalten wird. Daraus entwickelte die Forscher sowohl eine Sonde für einen empfindlichen Fluoreszenznachweis als auch einen einfachen, portablen Farbtest auf Salmonellen mit kolloidalem Gold.

Kolloidales Gold ist ein gängiges Farbreagenz, das wir vor allem von Teststreifen wie für den SARS-CoV-2-Antigentest kennen. Für den Salmonellennachweis verwendete das Team jedoch keine Papierstreifen, sondern die Plastikspitzen von Pipetten, die in jedem Labor zu den üblichen Instrumenten für die Aufnahme von definierten Flüssigkeitsmengen zählen.

So funktioniert der neue Salmonellen-Schnelltest

Für diesen Pipetten-basierten Test wird die innere Wand einer Pipettenspitze zunächst mit DNA-funktionalisiertem Nanogold belegt. Wird nun eine Reagenzmischung aus Nanogold-DNA und der DNA-RNA-Sonde in die Pipettenspitze hochgezogen, bildet sich an der Wand unter Beteiligung der DNA-RNA-Sonde eine Nanogold-Doppelschicht.

Enthält nun die aufgesaugte Reagenzmischung Salmonellen, löst sich die obere Goldschicht ab, da die RNase H der Salmonellen spezifisch die DNA-RNA-Sonde zwischen den beiden Schichten spaltet. Ein deutlicher roter Fleck auf einem Nylontuch, das die abgelaufene Goldlösung aufnimmt, zeigt dann die Kontamination der getesteten Lebensmittelprobe mit Salmonellen an.

Anpassen auf weitere Erreger

Eine Stunde Inkubationszeit in der Pipettenspitze reicht für den empfindlichen Nachweis von Salmonellen zum Beispiel in Hackfleisch aus, schreibt das Team. Der Test ist somit nicht nur deutlich einfacher und unkomplizierter als jede andere Art eines spezifischen Salmonellennachweises. Er ist auch viel kürzer. Das Team empfiehlt daher, künftig weitere Nukleinsäuresonden zu entwickeln, die spezifisch andere Pathogene wie Kolibakterien nachweisen können.

Originalpublikation: Dr. Jiuxing Li, Shadman Khan, Jimmy Gu, Prof. Carlos D. M. Filipe, Prof. Tohid F. Didar, Prof. Yingfu Li: A Simple Colorimetric Au-on-Au Tip Sensor with a New Functional Nucleic Acid Probe for Food-borne Pathogen Salmonella typhimurium, Angewandte Chemie, First published: 18 March 2023; DOI: 10.1002/ange.202300828

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