Уявіть собі день, коли фермер може стояти в полі, махати портативним пристроєм над помідором і негайно виявляти патогени, потенційно рятуючи життя та мільярди доларів.
Цей день може бути не за горами завдяки дослідженню, яке проводить Сільськогосподарська експериментальна станція Алабами в Обернському університеті.
Як один з 11 університетів, які отримали гранти від Міністерство сільського господарства США Для проведення нанотехнологічних досліджень вчені Auburn працюють над покращенням моніторингу патогенів у всьому ланцюзі постачання харчових продуктів, створивши зручну для користувача систему, яка може виявляти кілька харчових патогенів одночасно, точно, економічно ефективно та швидко.
Секретар Міністерства сільського господарства США Том Вілсак нещодавно оголосив про інвестиції понад 5.2 мільйона доларів на національному рівні для підтримки досліджень, спрямованих на підвищення безпеки харчових продуктів, підвищення відновлюваних джерел палива, підвищення врожайності та боротьби зі шкідниками сільського господарства. Нагородження проводились через в Ініціатива дослідження сільського господарства та харчових продуктів, головна національна конкурсна, рецензована програма грантів для фундаментальних і прикладних сільськогосподарських наук.
Дослідження Auburn унікальні тим, що для досягнення своїх цілей вони використовують біологічні, а не штучні нанотехнології, каже Санг-Джин Су, доцент кафедри біологічних наук Оберна.
Сух також є членом Центр виявлення та безпеки харчових продуктів Університету Оберна, і він вважає заслугу його директора Брайана Чина, професора інженерії матеріалів, за розробку технології біосенсорів, яка є основою для дослідження.
«Це інновація доктора Чина, і він залучив таких людей, як я, бактеріального генетика, щоб допомогти поєднати ці технології в біосенсор на основі частинок, який можна використовувати для виявлення харчових патогенів», — каже Су.
За оцінками, близько 48 мільйонів американців щорічно хворіють через харчові патогени та токсини, що призводить до економічного тягаря майже у 80 мільярдів доларів. Ці оцінки не враховують витрати харчової промисловості, включаючи зниження довіри споживачів, втрати від відкликання або судові процеси.
Оскільки спалахи патогенних мікроорганізмів харчового походження та відкликання заражених харчових продуктів стали більш поширеними, стало очевидним, що потрібні кращі системи виявлення патогенних мікроорганізмів для ідентифікації зараженої їжі перед тим, як її споживає населення.
«Щоразу, коли їжа заражена, FDA, CDC або інші лабораторії зазвичай потребують днів або тижнів, щоб підтвердити наявність патогенів», — каже Су. «Наша технологія може зробити це менш ніж за 10 хвилин.
«Зараз, коли виникає спалах харчового патогену, їм доводиться брати заражену їжу та вирощувати з неї бактерії, що вимагає від кількох годин до кількох днів. Потім вони побачать, чи відповідає це шаблону підозрюваного збудника. Ми виділяємо зонди, специфічні для цього збудника. Якщо він зв’язується з зондом, ми знаємо, що конкретний збудник присутній».
На додаток до тривалості часу, необхідного для отримання результатів, поточні системи виявлення харчових патогенів вимагають дорогих приладів і тривалого навчання персоналу.
«Два найпопулярніших методи виявлення патогенів, окрім традиційного методу культивування, потребують тривалого навчання», — каже Су. «Наш метод вимагатиме мінімальної підготовки. Ми передбачаємо, що кожен фермер матиме таку можливість, переробні підприємства матимуть таку можливість, а бакалійні магазини та ресторани матимуть цю можливість. Навіть споживачі зможуть використовувати цю технологію».
Біосенсор буде портативним монітором, який згодом визначить наявність харчового патогена на відстані до 10 сантиметрів від пристрою.
«Це дозволить перевіряти безпечність їжі від ферми до столу», — каже Су. «Детектор коштуватиме менше 500 доларів і врешті-решт може врятувати мільярди доларів і багато життів».
Метою дослідження Суха є розробка системи, яка дозволить одночасну ідентифікацію кількох харчових патогенів у режимі реального часу, включаючи Salmonella enterica, Escherichia coli та Listeria monocytogenes.
«Ми мали раніше продемонстрували ефективність наших біосенсорів для точного та швидкого виявлення окремих патогенів», — каже Сух. «У цьому дослідженні ми розробимо мультиплексну систему, здатну виявляти наявність кількох поширених харчових бактеріальних патогенів.
«Коли ми вдосконалюємо нашу систему в майбутніх дослідженнях, її можна буде розширити, включивши віруси та токсини, щоб стати комплексною системою виявлення будь-яких харчових патогенів для підвищення громадської безпеки».
Команда дослідників Auburn співпрацює з вченими з інших університетів, щоб використовувати цю технологію та, сподіваюся, отримати схвалення FDA для широкого використання в майбутньому.
- Пол Холліс, Обернський університет
Джерело: Сільськогосподарський коледж Обернського університету