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Aug 19, 2023

Dispositivos de teste molecular para

Relatórios Científicos volume 13,

Scientific Reports volume 13, Número do artigo: 4245 (2023) Cite este artigo

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As células de Escherichia coli (E. coli) estão presentes em materiais fecais que podem ser a principal fonte de agentes causadores de doenças na água. Como resultado, a E. coli é recomendada como indicador da qualidade da água. Desenvolvemos uma plataforma inovadora para detectar E. coli para monitorar a qualidade da água no local, integrando a preparação de amostras em papel com a amplificação isotérmica de ácido nucleico. A plataforma realiza a lise bacteriana e o enriquecimento do DNA em uma almofada de papel por meio de válvulas esféricas para controle de fluidos, sem a necessidade de equipamentos de laboratório, seguido de amplificação isotérmica mediada por loop (LAMP) em uma caneca de café a bateria e detecção colorimétrica . Utilizamos a plataforma para detectar E. coli em amostras de água ambiental em cerca de 1 h, com limite de quantificação de 0,2 UFC/mL e 3 cópias por reação. A plataforma foi confirmada para detectar múltiplas cepas de E. coli e para amostras de água com diferentes concentrações de sal. Validámos as funções da plataforma através da análise de amostras de águas recreativas recolhidas perto do Oceano Atlântico que contêm diferentes concentrações de sal e bactérias.

Os recursos hídricos em todo o mundo estão sujeitos a uma variedade de contaminantes, sejam biológicos ou não biológicos, e sua presença além de certos níveis pode ser prejudicial ao ser humano1. Uma boa saúde pública requer monitoramento regular da qualidade da água para evitar que as pessoas contraiam doenças. No mundo, aproximadamente 1,6 milhão de pessoas morrem todos os anos devido a doenças de veiculação hídrica causadas por contaminantes biológicos1, que atingem países de todos os níveis econômicos2. Os patógenos são os principais contaminantes biológicos da água e, portanto, é importante monitorar a presença destes em fontes de água potável e recreativa. Alguns desses patógenos incluem Salmonella, Staphylococcus, Vibrio cholera, Legionella, Shigella, Escherichia coli (E. coli) e outras bactérias coliformes3. Esses patógenos podem ser introduzidos em fontes de água e entrar no corpo humano diretamente pela água potável ou indiretamente durante o banho e outras atividades aquáticas recreativas. Por esse motivo, limites aceitáveis ​​de alguns desses patógenos foram definidos na legislação de diferentes organizações, como a Organização Mundial da Saúde (OMS), a Agência de Proteção Ambiental dos Estados Unidos (EPA) ou a União Européia4.

A poluição fecal é a principal fonte de agentes causadores de doenças na água1,4, incluindo bactérias presentes nas excretas de humanos e animais de sangue quente. E. coli é um tipo de bactéria que normalmente vive no intestino de animais de sangue quente, embora algumas cepas tóxicas (por exemplo, E. coli O157:H7) possam causar cólicas abdominais, vômitos e diarreia. Mesmo pequenas quantidades de água contaminada com essas cepas tóxicas podem causar doenças5. Como humanos e animais de sangue quente têm E. coli presente em seus intestinos, e essas bactérias são liberadas pelas fezes, a E. coli pode funcionar como um indicador de contaminação fecal em água doce4,6.

A EPA relatou um critério atualizado em 2012 com uma recomendação para a qualidade da água doce e marinha em águas recreativas7. Eles relataram 2 critérios, um para uma taxa estimada de doença (NGI ou doença NEEAR-GI, enquanto NEEAR significa Avaliação Epidemiológica e Ambiental Nacional de Água Recreativa e GI significa gastrointestinal) de 36 por 1.000 recreadores de contato primário e um para 32 por 1000 recreadores de contato primário. O critério recomendado para E. coli em água doce para o NGI de 32 por 1.000 recreadores de contato primário em qualquer intervalo de 30 dias é uma média geométrica de 100 unidades formadoras de colônias (CFU) por 100 mL e um valor limiar estatístico (STV) de 320 UFC por 100 mL7. Assim, o limite de quantificação (LoQ) de qualquer método desenvolvido para monitoramento da qualidade da água deve ser inferior a 100 UFC/100 mL, ou 1 UFC/mL.