Um dispositivo de diagnóstico microfluídico com plugue de ar

Dec 24, 2023

Scientific Reports volume 12, Número do artigo: 12852 (2022) Citar este artigo

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A identificação de contaminação acidental por alérgenos em alimentos processados ​​é crucial para estratégias de gerenciamento de risco na indústria de processamento de alimentos para prevenir efetivamente incidentes de alergia alimentar. Aqui, propomos uma válvula de parada passiva recém-projetada com desempenho de resistência de alta pressão denominada "válvula de encaixe de ar" para melhorar ainda mais os dispositivos microfluídicos para a detecção de ácidos nucleicos alvo. Ao implementar a válvula de encaixe de ar como uma válvula de parada permanente, uma taxa de fluxo máxima permitida de 70 µL/min pode ser alcançada para dispensação sequencial de líquido em um conjunto de 10 microcâmaras, que é 14 vezes maior do que a alcançada com a válvula anterior arranjo usando válvulas de parada de face única. Além disso, demonstramos a detecção simultânea de vários alérgenos alimentares (trigo, trigo sarraceno e amendoim) com base no ensaio de amplificação isotérmica mediada por loop colorimétrico usando nosso dispositivo de diagnóstico com 10 microcâmaras compactamente dispostas em um círculo de 20 mm de diâmetro. Depois de executar os ensaios a 60 °C por 60 min, qualquer combinação dos três tipos de alérgenos alimentares e plantas de chá, que foram usadas como amostras de controle positivo e negativo, respectivamente, produziu resultados de teste corretos, sem qualquer contaminação cruzada entre as microcâmaras . Assim, nosso dispositivo de diagnóstico fornecerá uma plataforma de amostra para resposta rápida e fácil para garantir a segurança alimentar.

As alergias alimentares são respostas adversas imunomediadas desencadeadas pela inalação ou ingestão de proteínas em alimentos específicos1,2,3. As taxas de incidência e prevalência de alergias alimentares aumentaram nas últimas décadas, representando um problema de saúde global. Os alérgenos podem causar não apenas reações alérgicas agudas, como cutâneas (urticária), trato respiratório (sibilos, tosse) e trato gastrointestinal (náuseas, vômitos e diarreia), mas também condições críticas, como anafilaxia4,5. Atualmente, a rotulagem de alergênicos alimentares é obrigatória e legislada em muitos países. No Japão, os regulamentos de rotulagem de alergênicos alimentares foram adotados para alimentos processados ​​contendo sete matérias-primas específicas, incluindo trigo, trigo sarraceno, amendoim, ovo, leite, camarão e caranguejo. As diretrizes estipulam que todos os alimentos que contenham proteínas alergênicas devem ser rotulados se a concentração exceder 10 mg/kg (ppm)6. Para consumidores alérgicos a alimentos, mesmo uma pequena quantidade de um alérgeno pode induzir uma reação alérgica7. Portanto, a identificação rápida e fácil de alimentos processados ​​acidentalmente contaminados com substâncias alergênicas é crucial para estratégias de gerenciamento de risco na indústria de processamento de alimentos para prevenir efetivamente incidentes de alergia alimentar.

Muitos métodos para detectar vários alérgenos alimentares foram avaliados8. O ensaio de imunoabsorção enzimática (ELISA) é amplamente utilizado para a análise quantitativa de proteínas-alvo devido às suas vantagens de alta sensibilidade, alta especificidade, facilidade de uso e alto rendimento da amostra. Dessa forma, é um dos ensaios mais utilizados para detecção e quantificação de alérgenos alimentares na indústria alimentícia e nos órgãos oficiais de controle de alimentos9,10. Vários kits de teste de imunodiagnóstico baseados em ELISA estão disponíveis comercialmente para a detecção de alérgenos alimentares11,12,13. No entanto, as proteínas são suscetíveis à degradação proteolítica não intencional durante os processos de extração usados ​​em métodos de detecção baseados em proteínas, o que pode causar resultados falso-negativos, e matrizes alimentares complexas podem conter componentes orgânicos interferentes, que podem dar origem a falsos positivos14,15. Como as moléculas de DNA são mais estáveis ​​do que as proteínas, os métodos de detecção baseados em ácidos nucleicos, entre os quais a reação em cadeia da polimerase quantitativa em tempo real (qPCR) é o método mais amplamente utilizado para amplificar alvos específicos de ácidos nucleicos (DNA/RNA), são cada vez mais usados na detecção de alérgenos alimentares16,17,18,19. No entanto, o teste qPCR requer pessoal altamente treinado e equipamentos caros (ou seja, um termociclador) com controle preciso do ponto de ajuste de temperatura para amplificação e, portanto, não é uma ferramenta de detecção econômica e fácil de usar.