"C'est un marché de 10 milliards de dollars et tout le monde le sait." Ce sont les mots de Chris Hartshorn, PDG d'une nouvelle entreprise dérivée du MIT, Xibus Systems, qui vise à faire sensation dans l'industrie alimentaire avec son nouveau capteur de sécurité alimentaire.

Hartshorn possède une expérience considérable dans le soutien à l'innovation dans l'agriculture et la technologie alimentaire. Avant de rejoindre Xibus, il a été directeur de la technologie pour Callaghan Innovation, une agence gouvernementale néo-zélandaise. Une grande partie de l'économie du pays repose sur l'agriculture et l'alimentation, une partie importante de l'activité d'innovation y est donc axée sur ces secteurs.

Tandis que là-bas, Hartshorn est entré en contact avec un certain nombre de technologies différentes de détection de la sécurité alimentaire qui étaient déjà sur le marché, visant à répondre aux besoins des producteurs néo-zélandais et d'autres dans le monde. Encore, « chaque fois qu'il y avait un rappel d'aliments à base d'agents pathogènes », dit-il, "il a mis en lumière le fait que ce problème n'a pas encore été résolu."

Il a vu des innovateurs du monde entier essayer de développer un meilleur capteur de pathogènes alimentaires, mais lorsque Xibus Systems a approché Hartshorn avec une invitation à rejoindre en tant que PDG, il a vu quelque chose d'unique dans leur approche, et a décidé d'accepter.

De nouvelles particules liquides fournissent une indication rapide de la contamination des aliments

Xibus Systems a été formé à l'automne 2018 pour apporter un rapide, facile, et une technologie abordable de détection de la sécurité alimentaire pour les utilisateurs de l'industrie alimentaire et les consommateurs de tous les jours. Le développement de la technologie, basé sur les recherches du MIT, a été soutenu par deux subventions de commercialisation dans le cadre du programme J-WAFS Solutions du MIT Abdul Latif Jameel Water and Food Systems Lab. Il est basé sur des gouttelettes spécialisées, appelées émulsions Janus, qui peuvent être utilisées pour détecter la contamination bactérienne des aliments. L'utilisation de gouttelettes Janus pour détecter les bactéries a été développée par une équipe de recherche dirigée par Tim Swager, le professeur de chimie John D. MacArthur, et Alexandre Klibanov, le professeur Novartis de génie biologique et de chimie.

Swager et les chercheurs de son laboratoire ont développé à l'origine la méthode de fabrication des émulsions Janus en 2015. Leur idée était de créer une particule synthétique ayant les mêmes qualités dynamiques que la surface des cellules vivantes.

Les gouttelettes liquides sont constituées de deux hémisphères de taille égale, l'un fait d'un fluorocarbure bleu et l'autre d'un hydrocarbure rouge. Les hémisphères sont de densités différentes, ce qui affecte la façon dont ils s'alignent et leur aspect opaque ou transparent lorsqu'ils sont vus sous différents angles. Elles sont, en effet, lentilles. Ce qui rend ces micro-lentilles particulièrement uniques, cependant, est leur capacité à se lier à des protéines bactériennes spécifiques. Leurs propriétés liantes leur permettaient de se déplacer, passer d'un hémisphère rouge au bleu en fonction de la présence ou de l'absence d'une bactérie particulière, comme la salmonelle.

"Nous avons été ravis par le design, " dit Swager. " Il s'agit d'une toute nouvelle méthode de détection qui pourrait réellement transformer le marché de la détection de la sécurité alimentaire. Il a montré des résultats plus rapides que tout ce qui est actuellement disponible sur le marché, et pourrait encore être produit à très faible coût."

Les émulsions Janus réagissent exceptionnellement rapidement aux contaminants et fournissent des résultats quantifiables qui sont visibles à l'œil nu ou peuvent être lus via un capteur de smartphone.

"La technologie est enracinée dans une science très intéressante, " dit Hartshorn. " Ce que nous faisons, c'est marier cette découverte scientifique à un produit technique qui répond à un besoin réel et que les consommateurs adopteront réellement. "

Ayant déjà obtenu près d'un million de dollars de financement de démarrage de diverses sources, et étant également accepté dans Sprout, un accélérateur agroalimentaire très respecté, ils démarrent rapidement.

Résoudre un défi industriel d'un milliard de dollars

Pourquoi la vitesse est-elle importante ? Dans le domaine des tests de sécurité alimentaire, la pratique standard consiste à mettre en culture des échantillons d'aliments pour voir si des colonies bactériennes nocives se forment. Ce processus peut prendre plusieurs jours, et ne peut souvent être effectuée hors site que dans un laboratoire spécialisé.

S'il existe des techniques plus rapides, ils sont chers et nécessitent des instruments spécialisés, qui ne sont pas largement disponibles, et nécessitent encore généralement 24 heures ou plus du début à la fin. Dans les cas où il y a un long délai entre l'échantillonnage des aliments et la détection des contaminants, les produits alimentaires pourraient déjà avoir atteint les mains des consommateurs et leur irriter l'estomac. Bien que les cas de maladie et de décès qui peuvent survenir à la suite de maladies d'origine alimentaire soient suffisamment alarmants, il y a aussi d'autres coûts. Les rappels d'aliments entraînent un gaspillage énorme, non seulement des produits alimentaires eux-mêmes, mais du travail et des ressources impliqués dans leur croissance, transport, et le traitement. Les rappels d'aliments entraînent également une perte de profit pour l'entreprise. L'Amérique du Nord à elle seule perd 5 milliards de dollars par an en rappels, et cela ne compte pas les coûts indirects liés aux dommages causés à des marques particulières, y compris des pertes de parts de marché qui peuvent durer des années.

L'industrie alimentaire bénéficierait d'un capteur qui pourrait fournir des lectures rapides et précises de la présence et de la quantité de contamination bactérienne sur site. La technologie d'émulsion Janus du groupe Swager possède de nombreux éléments nécessaires pour répondre à ce besoin et Xibus Systems s'efforce d'améliorer la vitesse, précision, et la conception globale du produit pour préparer le capteur à être commercialisé.

Deux autres chercheurs financés par J-WAFS ont contribué à améliorer l'efficacité des premières conceptions de produits. Mathias Kollé, professeur adjoint au Département de génie mécanique du MIT et bénéficiaire d'une subvention de démarrage J-WAFS 2017 distincte, est un expert des matériaux optiques. En 2018, lui et son étudiante diplômée Sara Nagelberg ont effectué les calculs décrivant l'interaction de la lumière avec les particules de Janus afin que l'équipe de Swager puisse modifier la conception et améliorer les performances. Kolle continue d'être impliqué, servir avec Swager dans l'équipe de conseil technique pour Xibus.

Cet effort était une nouvelle direction pour le groupe Swager. Swager déclare :« La technologie que nous avons développée à l'origine était totalement sans précédent. Au moment où nous avons demandé une subvention J-WAFS Solutions, nous travaillions dans un nouveau territoire et avions des résultats préliminaires minimes. À ce moment-là, nous n'y serions pas parvenus, par exemple, des examens du financement gouvernemental qui peuvent être conservateurs. Le parrainage J-WAFS de notre projet à ce stade précoce était essentiel pour nous aider à réaliser les innovations technologiques qui servent de fondement à cette nouvelle startup. »

Le co-fondateur de Xibus, Kent Harvey, également membre de l'équipe de recherche d'origine du MIT, est rejoint par Matthias Oberli et Yuri Malinkevich. En collaboration avec Hartshorn, ils travaillent sur un prototype pour une première entrée sur le marché. Ils développent en fait deux produits différents :un capteur pour smartphone accessible aux consommateurs de tous les jours, et un appareil portatif plus sensible et convenant à l'industrie. S'ils sont en mesure de créer une plate-forme performante qui répond aux besoins de l'industrie en matière d'abordabilité, précision, facilité d'utilisation, et la vitesse, ils pourraient appliquer cette plate-forme à toute situation où un utilisateur aurait besoin d'analyser des organismes vivant dans l'eau. Cela ouvre de nombreux secteurs dans les sciences de la vie, y compris la qualité de l'eau, détection du sol, diagnostic vétérinaire, ainsi que des diagnostics de fluides pour le secteur de la santé au sens large.

L'équipe Xibus veut mettre son produit au point dès le départ.

« Comme la détection de la sécurité alimentaire est un domaine encombré, vous n'avez qu'une seule chance d'impressionner vos clients potentiels, " dit Hartshorn. " Si votre premier produit est défectueux ou pas assez intéressant, il peut être très difficile d'ouvrir à nouveau la porte à ces clients. Nous devons donc être sûrs que notre prototype change la donne. C'est ce qui nous empêche de dormir la nuit."

Cette histoire est republiée avec l'aimable autorisation de MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), un site populaire qui couvre l'actualité de la recherche du MIT, innovation et enseignement.