Predstavljajte si dan, ko lahko kmet stoji na polju, mahne z ročno napravo nad paradižnikom in takoj odkrije patogene, kar lahko reši življenja in milijarde dolarjev.
Ta dan morda ni daleč, zahvaljujoč raziskavam, ki jih izvaja Postaja za kmetijske eksperimente Alabama na univerzi Auburn.
Kot ena izmed 11 univerz, ki jih je podelila štipendija Ameriško ministrstvo za kmetijstvo Za izvajanje raziskav nanotehnologije si znanstveniki iz Auburna prizadevajo izboljšati spremljanje patogenov v celotni verigi preskrbe s hrano z ustvarjanjem uporabniku prijaznega sistema, ki lahko zazna več patogenov, ki se prenašajo s hrano, hkrati, natančno, stroškovno učinkovito in hitro.
Sekretar USDA Tom Vilsack je nedavno napovedal naložbo v višini več kot 5.2 milijona dolarjev na nacionalni ravni za podporo raziskavam za izboljšanje varnosti hrane, izboljšanje obnovljivih goriv, povečanje pridelka in obvladovanje kmetijskih škodljivcev. Nagrade so bile podeljene preko Pobuda za raziskave kmetijstva in hrane, nacionalni konkurenčni, strokovno pregledan program donacij za temeljne in uporabne kmetijske znanosti.
Auburnova raziskava je edinstvena po tem, da za dosego svojih ciljev uporablja biološko in ne umetno umetno nanotehnologijo, pravi Sang-Jin Suh, izredni profesor na Oddelku za biološke znanosti v Auburnu.
Suh je tudi član Center za odkrivanje in varnost hrane univerze Auburn, njegovemu direktorju Bryanu Chinu, profesorju inženiringa materialov, pa pripisuje zasluge za razvoj biosenzorske tehnologije, ki je osnova za raziskavo.
»To je inovacija dr. China in zaposlil je ljudi, kot sem jaz – bakterijskega genetika –, da bi pomagali združiti te tehnologije v biosenzor na osnovi delcev, ki ga je mogoče uporabiti za odkrivanje patogenov v hrani,« pravi Suh.
Ocene so, da kar 48 milijonov Američanov letno zboli zaradi patogenov in toksinov, ki se prenašajo s hrano, kar ima za posledico skoraj 80 milijard dolarjev gospodarskega bremena. Te ocene ne upoštevajo stroškov za živilsko industrijo, vključno z zmanjšanim zaupanjem potrošnikov, izgubami odpoklica ali sodnimi postopki.
Ker so izbruhi patogenov, ki se prenašajo s hrano, in odpoklici kontaminirane hrane postajali vse pogostejši, je postalo očitno, da so potrebni boljši sistemi za odkrivanje patogenov za prepoznavanje kontaminirane hrane, preden jo zaužije javnost.
"Kadar koli je hrana kontaminirana, FDA, CDC ali drugi laboratoriji običajno potrebujejo dneve ali tedne, da potrdijo prisotnost patogenov," pravi Suh. »Naša tehnologija to zmore v manj kot 10 minutah.
»Trenutno, ko pride do izbruha patogena, ki se prenaša s hrano, morajo vzeti kontaminirano hrano in iz nje gojiti bakterije, kar zahteva nekaj ur do nekaj dni. Nato bodo videli, ali ustreza vzorcu domnevnega patogena. Izoliramo sonde, ki so specifične za ta patogen. Če se veže na sondo, potem vemo, da je prisoten določen patogen."
Poleg dolžine časa, potrebnega za rezultate, trenutni sistemi za odkrivanje patogenov v živilih zahtevajo drage instrumente in obsežno usposabljanje osebja.
"Dve najbolj priljubljeni metodi za odkrivanje patogenov, razen tradicionalne metode gojenja, zahtevata obsežno usposabljanje," pravi Suh. »Naša metoda bo zahtevala minimalno usposabljanje. Predvidevamo, da bo imel to zmožnost vsak kmet, to zmožnost bodo imeli predelovalni obrati, to zmožnost pa bodo imeli trgovci in restavracije. Celo potrošniki bodo lahko uporabljali to tehnologijo."
Biosenzor bo ročni monitor, ki bo sčasoma zaznal prisotnost živilskega patogena do 10 centimetrov stran od naprave.
"To bo omogočilo varnostne preglede hrane od kmetije do mize," pravi Suh. "Detektor bi stal manj kot 500 dolarjev in bi lahko sčasoma rešil milijarde dolarjev in veliko življenj."
Cilj Suhove raziskave je razviti sistem, ki bo omogočil hkratno identifikacijo več patogenov, ki se prenašajo s hrano, v realnem času, vključno s Salmonella enterica, Escherichia coli in listeria monocytogenes.
»Smo že prej dokazali učinkovitost naših biosenzorjev za natančno in hitro odkrivanje posameznih patogenov,« pravi Suh. "V tej študiji bomo razvili multipleksni sistem, ki bo sposoben zaznati prisotnost več običajnih bakterijskih patogenov, ki se prenašajo s hrano.
"Ko izboljšujemo naš sistem v prihodnjih študijah, ga je mogoče razširiti na viruse in toksine, da bi postal celovit sistem za odkrivanje vseh patogenov, ki se prenašajo s hrano, da bi izboljšali javno varnost."
Auburnova ekipa raziskovalcev sodeluje z znanstveniki na drugih univerzah, da bi uporabili to tehnologijo in upajmo, da bo pridobila odobritev FDA za široko uporabo v prihodnosti.
- Paul Hollis, Univerza Auburn
Vir: Auburn University College of Agriculture