Stel jou 'n dag voor wanneer 'n boer in 'n veld kan staan, 'n handtoestel oor 'n tamatie kan waai en patogene onmiddellik kan opspoor, wat moontlik lewens en miljarde dollars kan red.
Daardie dag is dalk nie ver nie, danksy navorsing wat deur die Alabama Landbou-eksperimentstasie by Auburn Universiteit.
As een van 11 universiteite wat toekennings deur die VSA Departement van Landbou om nanotegnologie-navorsing uit te voer, werk Auburn-wetenskaplikes daaraan om patogeenmonitering regdeur die voedselvoorsieningsketting te verbeter deur 'n gebruikersvriendelike stelsel te skep wat verskeie voedselgedraagde patogene gelyktydig, akkuraat, koste-effektief en vinnig kan opspoor.
Die USDA-sekretaris, Tom Vilsack, het onlangs 'n belegging van meer as $5.2 miljoen nasionaal aangekondig om navorsing te ondersteun om voedselveiligheid te verbeter, hernubare brandstof te verbeter, oesopbrengste te verhoog en landbouplae te bestuur. Die toekennings is gemaak deur die Landbou- en Voedselnavorsingsinisiatief, die land se voorste mededingende, eweknie-geëvalueerde toekenningsprogram vir fundamentele en toegepaste landbouwetenskappe.
Auburn se navorsing is uniek deurdat dit biologiese eerder as mensgemaakte nanotegnologie gebruik om sy doelwitte te bereik, sê Sang-Jin Suh, medeprofessor in Auburn se Departement Biologiese Wetenskappe.
Suh is ook 'n lid van die Auburn Universiteit Opsporing en Voedselveiligheid Sentrum, en hy erken sy direkteur, Bryan Chin, 'n materiaalingenieurswese professor, met die ontwikkeling van die biosensortegnologie wat die basis vir die navorsing is.
"Dit is Dr. Chin se innovasie, en hy het mense soos ek - 'n bakteriese genetikus - gewerf om hierdie tegnologieë te help kombineer in 'n deeltjie-gebaseerde biosensor wat gebruik kan word om voedselpatogene op te spoor," sê Suh.
Beramings is dat soveel as 48 miljoen Amerikaners jaarliks siek word as gevolg van voedselgedraagde patogene en gifstowwe, wat 'n ekonomiese las van byna $80 miljard tot gevolg het. Hierdie ramings neem nie die koste vir die voedselbedryf in ag nie, insluitend verminderde verbruikersvertroue, herroepingsverliese of litigasie.
Namate uitbrake van voedselgedraagde patogene en herroeping van besmette voedsel meer algemeen geword het, het dit duidelik geword dat beter patogeen-opsporingstelsels nodig is om besmette voedsel te identifiseer voordat dit deur die publiek verbruik word.
"Wanneer voedsel besmet is, neem dit gewoonlik die FDA, CDC of ander laboratoriums dae of weke om die teenwoordigheid van patogene te bevestig," sê Suh. “Ons tegnologie kan dit in minder as 10 minute doen.
“Tans, wanneer daar 'n voedselgedraagde patogeen-uitbraak is, moet hulle die besmette kos neem en bakterieë daaruit kweek, wat 'n paar uur tot 'n paar dae neem. Dan sal hulle kyk of dit by die patroon van ’n vermeende patogeen pas. Ons isoleer die probes wat spesifiek vir daardie patogeen is. As dit aan die sonde bind, weet ons dat die spesifieke patogeen teenwoordig is.”
Benewens die tyd wat nodig is vir resultate, benodig huidige voedselpatogeen-opsporingstelsels duur instrumente en uitgebreide opleiding vir personeel.
"Die twee gewildste metodes om patogene op te spoor, buiten die tradisionele kweekmetode, vereis uitgebreide opleiding," sê Suh. “Ons metode sal minimum opleiding verg. Ons voorsien dat elke boer hierdie vermoë sal hê, verwerkingsaanlegte sal hierdie vermoë hê en kruideniersware en restaurante sal hierdie vermoë hê. Selfs verbruikers sal hierdie tegnologie kan gebruik.”
Die biosensor sal 'n handmonitor wees wat uiteindelik die teenwoordigheid van 'n voedselpatogeen so ver as 10 sentimeter van die toestel af sal opspoor.
"Dit sal voorsiening maak vir veiligheidskontroles van voedsel van die plaas tot die tafel," sê Suh. "Die detektor sal minder as $500 kos en kan uiteindelik miljarde dollars en baie lewens red."
'n Doelwit van Suh se navorsing is om 'n stelsel te ontwikkel wat die gelyktydige identifikasie van verskeie voedselgedraagde patogene in reële tyd moontlik sal maak, insluitend Salmonella enterica, Escherichia coli en listeria monocytogenes.
“Ons het voorheen het die doeltreffendheid van ons biosensors gedemonstreer vir akkurate en vinnige opsporing van individuele patogene,” sê Suh. “In hierdie studie sal ons 'n multipleksstelsel ontwikkel wat in staat is om die teenwoordigheid van verskeie algemene voedselgedraagde bakteriële patogene op te spoor.
"Soos ons ons stelsel in toekomstige studies verbeter, kan dit uitgebrei word om virusse en gifstowwe in te sluit om 'n omvattende opsporingstelsel vir enige voedselgedraagde patogene te word om openbare veiligheid te verbeter."
Auburn se span navorsers werk saam met wetenskaplikes by ander universiteite om hierdie tegnologie te gebruik en hopelik FDA-goedkeuring te kry vir wydverspreide gebruik in die toekoms.
- Paul Hollis, Auburn Universiteit
Bron: Auburn University College of Agriculture