Zamislite dan kada poljoprivrednik može stajati u polju, mahati ručnim uređajem iznad rajčice i odmah otkriti patogene, potencijalno spašavajući živote i milijarde dolara.
Taj dan možda nije daleko, zahvaljujući istraživanju koje provodi Alabama Poljoprivredna eksperimentalna stanica na Sveučilištu Auburn.
Kao jedno od 11 sveučilišta koje je dodijelilo stipendije Ministarstvo poljoprivrede SAD-a za provođenje nanotehnoloških istraživanja, znanstvenici iz Auburna rade na poboljšanju praćenja patogena u cijelom lancu opskrbe hranom stvaranjem sustava prilagođenog korisniku koji može otkriti više patogena koji se prenose hranom istovremeno, točno, isplativo i brzo.
Tajnik USDA Tom Vilsack nedavno je najavio ulaganje više od 5.2 milijuna dolara na nacionalnoj razini za potporu istraživanju poboljšanja sigurnosti hrane, poboljšanja obnovljivih goriva, povećanja prinosa usjeva i borbe protiv poljoprivrednih štetnika. Nagrade su dodijeljene putem Inicijativa za istraživanje poljoprivrede i hrane, najbolji nacionalni kompetitivni, recenzirani program stipendija za temeljne i primijenjene poljoprivredne znanosti.
Auburnovo istraživanje jedinstveno je po tome što koristi biološku, a ne umjetnu nanotehnologiju za postizanje svojih ciljeva, kaže Sang-Jin Suh, izvanredni profesor na Auburnovom Odsjeku za biološke znanosti.
Suh je također član Centar za otkrivanje i sigurnost hrane Sveučilišta Auburn, a njegovom direktoru, Bryanu Chinu, profesoru inženjerstva materijala, pripisuje zasluge za razvoj tehnologije biosenzora koja je osnova za istraživanje.
"Ovo je inovacija dr. China, a on je angažirao ljude poput mene - bakterijskog genetičara - da pomognu kombinirati ove tehnologije u biosenzor temeljen na česticama koji se može koristiti za otkrivanje patogena u hrani", kaže Suh.
Procjene su da se čak 48 milijuna Amerikanaca godišnje razboli od patogena i toksina koji se prenose hranom, što rezultira ekonomskim opterećenjem od gotovo 80 milijardi dolara. Ove procjene ne uzimaju u obzir troškove prehrambene industrije, uključujući smanjeno povjerenje potrošača, gubitke pri opozivu ili sudske sporove.
Kako su izbijanja patogena koji se prenose hranom i povlačenja kontaminirane hrane sve češća, postalo je očito da su potrebni bolji sustavi za detekciju patogena kako bi se identificirala kontaminirana hrana prije nego što se konzumira u javnosti.
"Kad god je hrana kontaminirana, FDA-i, CDC-u ili drugim laboratorijima obično su potrebni dani ili tjedni da potvrde prisutnost patogena", kaže Suh. “Naša tehnologija to može učiniti za manje od 10 minuta.
“Trenutno, kad god dođe do izbijanja patogena koji se prenosi hranom, moraju uzeti kontaminiranu hranu i iz nje uzgajati bakterije, za što je potrebno nekoliko sati do nekoliko dana. Tada će vidjeti uklapa li se u obrazac sumnjivog patogena. Izoliramo sonde koje su specifične za taj patogen. Ako se veže na sondu, onda znamo da je određeni patogen prisutan.”
Uz duljinu vremena potrebnog za rezultate, trenutni sustavi detekcije patogena u hrani zahtijevaju skupe instrumente i opsežnu obuku osoblja.
"Dvije najpopularnije metode otkrivanja patogena, osim tradicionalne metode uzgoja, zahtijevaju opsežnu obuku", kaže Suh. “Naša metoda će zahtijevati minimalnu obuku. Zamišljamo da će svaki poljoprivrednik imati tu mogućnost, pogoni za preradu će imati tu mogućnost, a trgovine mješovitom robom i restorani će imati tu mogućnost. Čak će i potrošači moći koristiti ovu tehnologiju.”
Biosenzor će biti ručni monitor koji će na kraju otkriti prisutnost patogena u hrani i do 10 centimetara od uređaja.
"To će omogućiti sigurnosne provjere hrane od farme do stola", kaže Suh. "Detektor bi koštao manje od 500 dolara i na kraju bi mogao spasiti milijarde dolara i mnoge živote."
Cilj Suhovog istraživanja je razviti sustav koji će omogućiti simultanu identifikaciju višestrukih patogena koji se prenose hranom u stvarnom vremenu, uključujući Salmonella enterica, Escherichia coli i Listeria monocytogenes.
“Ranije smo pokazali su učinkovitost naših biosenzora za točno i brzo otkrivanje pojedinačnih patogena”, kaže Suh. “U ovoj studiji ćemo razviti multipleksni sustav koji može detektirati prisutnost nekoliko uobičajenih bakterijskih patogena koji se prenose hranom.
"Kako budemo poboljšavali naš sustav u budućim studijama, on se može proširiti tako da uključuje viruse i toksine kako bi postao sveobuhvatan sustav za otkrivanje svih patogena koji se prenose hranom kako bi se poboljšala javna sigurnost."
Auburnov tim istraživača surađuje sa znanstvenicima na drugim sveučilištima u korištenju ove tehnologije i nadamo se da će dobiti odobrenje FDA za široku upotrebu u budućnosti.
- Paul Hollis, Sveučilište Auburn
Izvor: Auburn University College of Agriculture