Болезнетворные микроорганизмы в воде остаются важной проблемой общественного здравоохранения. Однако современные методы контроля зачастую требуют отбора проб и последующего лабораторного анализа, поэтому между появлением загрязнения и его обнаружением может пройти значительное время.
Учёные предлагают новый подход: создать автоматизированные системы, которые смогут практически непрерывно контролировать воду и одновременно выявлять несколько потенциально опасных микроорганизмов.
Перспективы такой технологии рассматриваются в научной работе, опубликованной в журнале Biocontaminant.
Почему обычных анализов может быть недостаточно
Сегодня для обнаружения патогенов в воде применяются посев, ПЦР и методы секвенирования.
Культуральное исследование позволяет определить, способны ли обнаруженные микроорганизмы оставаться жизнеспособными. ПЦР отличается высокой чувствительностью и помогает обнаруживать генетический материал конкретных возбудителей, а секвенирование даёт возможность значительно подробнее изучать состав микроорганизмов.
Проблема заключается в том, что такие методы чаще всего требуют забора образца, подготовки материала, специального лабораторного оборудования и последующей интерпретации результатов.
По мнению авторов новой работы, основная задача сейчас заключается уже не только в том, чтобы сделать анализ ещё более чувствительным. Не менее важно увеличить частоту мониторинга и научиться одновременно выявлять несколько приоритетных возбудителей практически в реальном времени.
Как может работать контроль воды в будущем
Исследователи предлагают объединить несколько технологий в одну систему раннего предупреждения.
Автоматическая установка сможет периодически или непрерывно брать образцы воды, концентрировать присутствующие в них микроорганизмы, проводить одновременный анализ нескольких потенциальных возбудителей и передавать результаты для автоматической обработки.
Одним из перспективных вариантов являются биосенсоры, использующие так называемые нанотела — небольшие молекулы, способные специфически связываться с определёнными мишенями.
Их можно объединять с оптоволоконными датчиками для быстрого первичного поиска заранее определённых возбудителей.
Для более точного второго этапа анализа рассматриваются функциональные нуклеиновые кислоты — например, аптамеры и дезоксирибозимы.
А микрофлюидные технологии позволяют проводить сразу несколько реакций в очень небольших объёмах жидкости и частично автоматизировать весь процесс.
Система сможет предупреждать об опасности раньше
Предлагаемая авторами схема включает автоматический отбор воды, концентрирование микроорганизмов, одновременное распознавание нескольких патогенов, быстрое считывание сигнала, компьютерный анализ полученных данных и формирование предупреждения.
Фактически такая система должна работать как постоянно действующий «сторожевой пост».
Если датчики обнаружат подозрительный сигнал, специалисты смогут провести обычное лабораторное исследование — например, ПЦР, посев или секвенирование — для подтверждения результата и более подробной характеристики микроорганизма.
Поэтому авторы не предлагают отказаться от существующих лабораторных методов. Биосенсоры должны дополнять их и обеспечивать максимально раннее обнаружение возможной угрозы.
Почему такие датчики ещё не используются повсеместно
Создать чувствительный биосенсор в лаборатории значительно проще, чем обеспечить его стабильную работу в реальной системе водоснабжения или природном водоёме.
Концентрация опасных микроорганизмов может быть чрезвычайно низкой. Кроме того, вода содержит большое количество других биологических и химических компонентов, способных мешать работе датчиков.
Среди нерешённых проблем исследователи называют образование биоплёнок на поверхности сенсоров, постепенное изменение характеристик датчиков, перекрёстные реакции с другими микроорганизмами, необходимость регулярной калибровки и обеспечение стабильности системы при длительной эксплуатации.
Что это означает для обычного человека
Разработка таких систем не означает, что сегодняшняя питьевая вода стала внезапно опаснее.
Речь идёт о совершенствовании санитарного и экологического мониторинга.
Если подобные системы удастся сделать достаточно надёжными, специалисты смогут быстрее узнавать о появлении потенциально опасных микроорганизмов в воде и раньше принимать меры.
Особенно перспективным является переход от ситуации, когда лаборатория периодически ищет один конкретный возбудитель, к системе, которая постоянно отслеживает сразу целую группу микроорганизмов.
Ранее Medical Insider рассказывал о другом аспекте микробиологической безопасности воды — амёбе Naegleria fowleri, способной в редких случаях вызывать крайне тяжёлую инфекцию центральной нервной системы. Материал Medical Insider об опасных микроорганизмах в пресной воде
На сайте МКБ-11 также опубликован материал о свободноживущих амёбах, которые могут обитать в воде и в отдельных случаях представлять опасность для здоровья человека. «Амёбы-невидимки» в воде и почве — МКБ-11
Вывод
Главное преимущество новых систем заключается не просто в повышении чувствительности анализа.
Идея состоит в том, чтобы перейти к постоянному автоматизированному контролю воды с одновременным поиском нескольких возбудителей и быстрым предупреждением о возможной биологической угрозе.
Однако технология пока находится на этапе развития. Авторы публикации подчёркивают, что биосенсоры должны дополнять, а не заменять проверенные лабораторные методы — ПЦР, культуральные исследования и секвенирование.
Источник
Материал для научных СМИ опубликован Shenyang Agricultural University Collaborative Journals. Официальный сайт Shenyang Agricultural University: Shenyang Agricultural University
Работа опубликована в рецензируемом научном журнале Biocontaminant, Volume 2, article e014, 24 сентября 2026 года. Biocontaminant
Научная публикация:
Li L., Liu M., Liu B., Jin X., Zhao X. et al. Transitioning from single-target assays to real-time multipathogen surveillance: the future of aquatic biosafety. Biocontaminant. 2026;2.
DOI: 10.48130/biocontam-0026-0011.