Představte si den, kdy může farmář stát na poli, mávat ručním zařízením nad rajčaty a okamžitě detekovat patogeny, což může potenciálně zachránit životy a miliardy dolarů.
Ten den nemusí být daleko, díky výzkumu, který prováděla Alabamská zemědělská experimentální stanice na Auburn University.
Jako jedna z 11 univerzit udělil granty Americké ministerstvo zemědělství k provádění nanotechnologického výzkumu vědci z Auburn pracují na zlepšení monitorování patogenů v celém potravinovém dodavatelském řetězci vytvořením uživatelsky přívětivého systému, který dokáže detekovat více patogenů přenášených potravinami současně, přesně, nákladově efektivně a rychle.
Ministr USDA Tom Vilsack nedávno oznámil investici ve výši více než 5.2 milionu dolarů na národní úrovni na podporu výzkumu s cílem zlepšit bezpečnost potravin, zlepšit obnovitelná paliva, zvýšit výnosy plodin a bojovat proti zemědělským škůdcům. Ceny byly uděleny prostřednictvím Iniciativa pro výzkum zemědělství a potravin, národní přední konkurenční, recenzovaný grantový program pro základní a aplikované zemědělské vědy.
Auburnův výzkum je jedinečný v tom, že k dosažení svých cílů používá spíše biologické než uměle vytvořené nanotechnologie, říká Sang-Jin Suh, mimořádný profesor na Auburn's Department of Biological Sciences.
Suh je také členem Centrum Auburn University pro detekci a bezpečnost potravina jeho řediteli Bryanu Chinovi, profesorovi materiálového inženýrství, vděčí za vývoj technologie biosenzorů, která je základem výzkumu.
"Toto je inovace doktora China a naverboval lidi jako já - bakteriálního genetika - aby pomohli spojit tyto technologie do biosenzoru na bázi částic, který lze použít k detekci potravinových patogenů," říká Suh.
Odhaduje se, že až 48 milionů Američanů ročně onemocní kvůli potravinovým patogenům a toxinům, což má za následek téměř 80 miliard dolarů ekonomické zátěže. Tyto odhady nezohledňují náklady potravinářského průmyslu, včetně snížené důvěry spotřebitelů, ztrát ze stažení nebo soudních sporů.
Vzhledem k tomu, že propuknutí alimentárních patogenů a stažení kontaminovaných potravin jsou stále běžnější, ukázalo se, že jsou zapotřebí lepší systémy detekce patogenů k identifikaci kontaminovaných potravin před jejich konzumací veřejností.
"Kdykoli je jídlo kontaminováno, obvykle trvá FDA, CDC nebo jiným laboratořím dny nebo týdny, než potvrdí přítomnost patogenů," říká Suh. „Naše technologie to dokáže za méně než 10 minut.
„V současné době, kdykoli dojde k propuknutí alimentárního patogenu, musí vzít kontaminované jídlo a vypěstovat z něj bakterie, což vyžaduje několik hodin až několik dní. Pak uvidí, jestli to odpovídá vzoru podezřelého patogenu. Izolujeme sondy, které jsou specifické pro daný patogen. Pokud se naváže na sondu, pak víme, že je přítomen konkrétní patogen."
Kromě délky času potřebného k dosažení výsledků vyžadují současné systémy detekce potravinových patogenů drahé nástroje a rozsáhlé školení personálu.
"Dvě nejoblíbenější metody detekce patogenů, jiné než tradiční metoda kultivace, vyžadují rozsáhlé školení," říká Suh. "Naše metoda bude vyžadovat minimální školení." Představujeme si, že každý farmář bude mít tuto schopnost, zpracovatelské závody budou mít tuto schopnost a prodejci potravin a restaurace budou mít tuto schopnost. Tuto technologii budou moci používat i spotřebitelé.“
Biosenzor bude ruční monitor, který nakonec zjistí přítomnost potravinového patogenu až do vzdálenosti 10 centimetrů od zařízení.
"To umožní bezpečnostní kontroly potravin z farmy až na stůl," říká Suh. "Detektor by stál méně než 500 dolarů a mohl by nakonec zachránit miliardy dolarů a mnoho životů."
Cílem Suhova výzkumu je vyvinout systém, který umožní současnou identifikaci více alimentárních patogenů v reálném čase, včetně Salmonella enterica, Escherichia coli a Listeria monocytogenes.
"Dříve jsme měli." prokázala účinnost našich biosenzorů pro přesnou a rychlou detekci jednotlivých patogenů,“ říká Suh. „V této studii vyvineme multiplexní systém schopný detekovat přítomnost několika běžných potravinových bakteriálních patogenů.
"Jak v budoucích studiích vylepšujeme náš systém, může být rozšířen o viry a toxiny, aby se stal komplexním detekčním systémem pro jakékoli potravinové patogeny pro zlepšení veřejné bezpečnosti."
Auburnův tým výzkumníků spolupracuje s vědci z jiných univerzit na použití této technologie a doufejme, že v budoucnu získá schválení FDA pro široké použití.
- Paul Hollis, Auburn University
Zdroj: Auburn University College of Agriculture