Представьте себе день, когда фермер сможет стоять в поле, махать портативным устройством над помидорами и немедленно обнаруживать патогены, потенциально спасая жизни и миллиарды долларов.
Этот день, возможно, не за горами, благодаря исследованиям, проводимым Сельскохозяйственная экспериментальная станция Алабамы при Обернском университете.
Будучи одним из 11 университетов, получивших гранты Министерство сельского хозяйства США Чтобы проводить исследования в области нанотехнологий, ученые Оберна работают над улучшением мониторинга патогенов по всей цепочке поставок продуктов питания, создавая удобную для пользователя систему, которая может обнаруживать несколько патогенов пищевого происхождения одновременно, точно, экономически эффективно и быстро.
Секретарь Министерства сельского хозяйства США Том Вилсак недавно объявил об инвестициях в размере более 5.2 миллиона долларов на национальном уровне в поддержку исследований по повышению безопасности пищевых продуктов, расширению использования возобновляемых видов топлива, повышению урожайности сельскохозяйственных культур и борьбе с сельскохозяйственными вредителями. Награды были вручены через Инициатива по исследованиям в области сельского хозяйства и продовольствия, ведущая национальная конкурсная и рецензируемая программа грантов в области фундаментальных и прикладных сельскохозяйственных наук.
По словам Оберна, исследование Оберна уникально тем, что для достижения своих целей оно использует биологические, а не искусственные нанотехнологии. Сан-Джин Су, доцент кафедры биологических наук Оберна.
Су также является членом Центр обнаружения и безопасности пищевых продуктов Обернского университетаи он благодарит его директора Брайана Чина, профессора материаловедения, за разработку биосенсорной технологии, которая является основой исследования.
«Это инновация доктора Чина, и он нанял таких людей, как я — бактериального генетика — чтобы они помогли объединить эти технологии в биосенсор на основе частиц, который можно использовать для обнаружения пищевых патогенов», — говорит Су.
По оценкам, около 48 миллионов американцев ежегодно заболевают из-за патогенов и токсинов пищевого происхождения, что приводит к экономическому бремени почти в 80 миллиардов долларов. Эти оценки не учитывают затраты пищевой промышленности, в том числе снижение доверия потребителей, убытки от отзыва продукции или судебные разбирательства.
Поскольку вспышки пищевых патогенов и отзыв зараженных пищевых продуктов стали более распространенными, стало очевидно, что необходимы более совершенные системы обнаружения патогенов для выявления зараженных пищевых продуктов до того, как они будут употреблены населением.
«Всякий раз, когда пища заражена, FDA, CDC или другим лабораториям обычно требуются дни или недели, чтобы подтвердить наличие патогенов», — говорит Су. «Наша технология может сделать это менее чем за 10 минут.
«В настоящее время, когда происходит вспышка патогена пищевого происхождения, им приходится брать зараженную пищу и выращивать из нее бактерии, на что уходит от нескольких часов до нескольких дней. Затем они проверят, соответствует ли это образцу предполагаемого патогена. Мы изолируем зонды, специфичные для этого патогена. Если он связывается с зондом, мы знаем, что присутствует конкретный патоген».
Помимо времени, необходимого для получения результатов, современные системы обнаружения пищевых патогенов требуют дорогостоящих инструментов и тщательной подготовки персонала.
«Два наиболее популярных метода обнаружения патогенов, помимо традиционного метода культивирования, требуют тщательной подготовки», — говорит Су. «Наш метод потребует минимальной подготовки. Мы предполагаем, что каждый фермер будет иметь такую возможность, перерабатывающие заводы будут иметь такую возможность, а бакалейные лавки и рестораны будут иметь такую возможность. Даже потребители смогут использовать эту технологию».
Биосенсор будет представлять собой портативный монитор, который в конечном итоге обнаружит присутствие пищевого патогена на расстоянии до 10 сантиметров от устройства.
«Это позволит проверять безопасность продуктов питания от фермы до стола», — говорит Су. «Детектор будет стоить менее 500 долларов и в конечном итоге может спасти миллиарды долларов и множество жизней».
Целью исследования Су является разработка системы, которая позволит одновременно идентифицировать в режиме реального времени несколько патогенов пищевого происхождения, включая Salmonella enterica, Escherichia coli и Listeria monocytogenes.
«Ранее мы продемонстрировали эффективность наших биосенсоров для точного и быстрого обнаружения отдельных патогенов», — говорит Су. «В этом исследовании мы разработаем мультиплексную систему, способную обнаруживать присутствие нескольких распространенных бактериальных патогенов пищевого происхождения.
«Поскольку мы будем совершенствовать нашу систему в будущих исследованиях, она может быть расширена за счет включения вирусов и токсинов, чтобы стать комплексной системой обнаружения любых патогенов пищевого происхождения и повысить общественную безопасность».
Команда исследователей Оберна сотрудничает с учеными из других университетов, чтобы использовать эту технологию и, мы надеемся, получить одобрение FDA для широкого использования в будущем.
- Пол Холлис, Обернский университет
Источник: Сельскохозяйственный колледж Обернского университета.