Φανταστείτε μια μέρα που ένας αγρότης μπορεί να σταθεί σε ένα χωράφι, να κουνήσει μια φορητή συσκευή πάνω από μια ντομάτα και να εντοπίσει αμέσως παθογόνους παράγοντες, σώζοντας ενδεχομένως ζωές και δισεκατομμύρια δολάρια.
Αυτή η μέρα μπορεί να μην είναι μακριά, χάρη στην έρευνα που διεξάγεται από το Αγροτικός πειραματικός σταθμός της Αλαμπάμα στο Πανεπιστήμιο Auburn.
Ως ένα από τα 11 πανεπιστήμια που έχουν χορηγήσει υποτροφίες από το Υπουργείο Γεωργίας των ΗΠΑ Για τη διεξαγωγή έρευνας στη νανοτεχνολογία, οι επιστήμονες του Auburn εργάζονται για τη βελτίωση της παρακολούθησης των παθογόνων σε όλη την αλυσίδα εφοδιασμού τροφίμων, δημιουργώντας ένα φιλικό προς τον χρήστη σύστημα που μπορεί να ανιχνεύει πολλαπλά παθογόνα τροφίμου ταυτόχρονα, με ακρίβεια, οικονομικά και γρήγορα.
Ο γραμματέας του USDA Tom Vilsack ανακοίνωσε πρόσφατα μια επένδυση άνω των 5.2 εκατομμυρίων δολαρίων σε εθνικό επίπεδο για την υποστήριξη της έρευνας για τη βελτίωση της ασφάλειας των τροφίμων, την ενίσχυση των ανανεώσιμων καυσίμων, την αύξηση των αποδόσεων των καλλιεργειών και τη διαχείριση των γεωργικών παρασίτων. Οι απονομές έγιναν μέσω του Πρωτοβουλία έρευνας για τη γεωργία και τα τρόφιμα, το κορυφαίο ανταγωνιστικό πρόγραμμα επιχορηγήσεων της χώρας για θεμελιώδεις και εφαρμοσμένες γεωργικές επιστήμες.
Η έρευνα του Auburn είναι μοναδική στο ότι χρησιμοποιεί βιολογική και όχι ανθρωπογενή νανοτεχνολογία για να επιτύχει τους στόχους της, λέει Sang-Jin Suh, αναπληρωτής καθηγητής στο Τμήμα Βιολογικών Επιστημών του Auburn.
Ο Suh είναι επίσης μέλος του Κέντρο Ανίχνευσης και Ασφάλειας Τροφίμων του Πανεπιστημίου Auburn, και πιστώνει στον διευθυντή του, Bryan Chin, καθηγητή μηχανικής υλικών, την ανάπτυξη της τεχνολογίας βιοαισθητήρα που είναι η βάση για την έρευνα.
«Αυτή είναι η καινοτομία του Δρ. Τσιν και στρατολόγησε ανθρώπους σαν εμένα—έναν βακτηριακό γενετιστή—για να συνδυάσουν αυτές τις τεχνολογίες σε έναν βιοαισθητήρα βασισμένο σε σωματίδια που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την ανίχνευση παθογόνων τροφών», λέει ο Suh.
Οι εκτιμήσεις είναι ότι έως και 48 εκατομμύρια Αμερικανοί αρρωσταίνουν ετησίως λόγω τροφιμογενών παθογόνων και τοξινών, με αποτέλεσμα μια οικονομική επιβάρυνση σχεδόν 80 δισεκατομμυρίων δολαρίων. Αυτές οι εκτιμήσεις δεν λαμβάνουν υπόψη το κόστος για τη βιομηχανία τροφίμων, συμπεριλαμβανομένης της μειωμένης εμπιστοσύνης των καταναλωτών, των ζημιών ανάκλησης ή των δικαστικών διαφορών.
Καθώς οι επιδημίες τροφιμογενών παθογόνων και οι ανακλήσεις μολυσμένων τροφίμων έχουν γίνει πιο συχνές, έχει καταστεί προφανές ότι χρειάζονται καλύτερα συστήματα ανίχνευσης παθογόνων για τον εντοπισμό των μολυσμένων τροφίμων προτού καταναλωθούν από το κοινό.
«Όταν τα τρόφιμα είναι μολυσμένα, συνήθως χρειάζονται το FDA, το CDC ή άλλα εργαστήρια ημέρες ή εβδομάδες για να επιβεβαιώσουν την παρουσία παθογόνων μικροοργανισμών», λέει ο Suh. «Η τεχνολογία μας μπορεί να το κάνει σε λιγότερο από 10 λεπτά.
«Προς το παρόν, κάθε φορά που υπάρχει έξαρση τροφιμογενούς παθογόνου, πρέπει να πάρουν τα μολυσμένα τρόφιμα και να αναπτύξουν βακτήρια από αυτά, απαιτώντας μερικές ώρες έως μερικές ημέρες. Στη συνέχεια θα δουν αν ταιριάζει στο πρότυπο ενός ύποπτου παθογόνου. Απομονώνουμε τους ανιχνευτές που είναι ειδικοί για αυτό το παθογόνο. Εάν προσδεθεί στον ανιχνευτή, τότε γνωρίζουμε ότι το συγκεκριμένο παθογόνο είναι παρόν».
Εκτός από το χρονικό διάστημα που απαιτείται για τα αποτελέσματα, τα τρέχοντα συστήματα ανίχνευσης παθογόνων τροφίμων απαιτούν ακριβά όργανα και εκτεταμένη εκπαίδευση του προσωπικού.
«Οι δύο πιο δημοφιλείς μέθοδοι ανίχνευσης παθογόνων, εκτός από την παραδοσιακή μέθοδο καλλιέργειας, απαιτούν εκτενή εκπαίδευση», λέει ο Suh. «Η μέθοδός μας θα απαιτεί ελάχιστη εκπαίδευση. Οραματιζόμαστε ότι κάθε αγρότης θα έχει αυτή τη δυνατότητα, τα εργοστάσια επεξεργασίας θα έχουν αυτή τη δυνατότητα και τα παντοπωλεία και τα εστιατόρια θα έχουν αυτήν τη δυνατότητα. Ακόμη και οι καταναλωτές θα μπορούν να χρησιμοποιήσουν αυτή την τεχνολογία».
Ο βιοαισθητήρας θα είναι μια οθόνη χειρός που τελικά θα ανιχνεύει την παρουσία ενός παθογόνου τροφίμου έως και 10 εκατοστά μακριά από τη συσκευή.
«Αυτό θα επιτρέψει τους ελέγχους ασφαλείας στα τρόφιμα από το αγρόκτημα μέχρι το τραπέζι», λέει ο Suh. «Ο ανιχνευτής θα κόστιζε λιγότερο από 500 δολάρια και θα μπορούσε τελικά να σώσει δισεκατομμύρια δολάρια και πολλές ζωές».
Ένας στόχος της έρευνας του Suh είναι να αναπτύξει ένα σύστημα που θα επιτρέπει την ταυτόχρονη ταυτοποίηση πολλαπλών τροφιμογενών παθογόνων σε πραγματικό χρόνο, συμπεριλαμβανομένων των Salmonella enterica, Escherichia coli και listeria monocytogenes.
«Έχουμε κάνει στο παρελθόν απέδειξε την αποτελεσματικότητα των βιοαισθητήρων μας για ακριβή και ταχεία ανίχνευση μεμονωμένων παθογόνων μικροοργανισμών», λέει ο Suh. «Σε αυτή τη μελέτη, θα αναπτύξουμε ένα σύστημα πολυπλεξίας ικανό να ανιχνεύει την παρουσία αρκετών κοινών τροφιμογενών βακτηριακών παθογόνων.
«Καθώς βελτιώνουμε το σύστημά μας σε μελλοντικές μελέτες, μπορεί να επεκταθεί για να συμπεριλάβει ιούς και τοξίνες για να γίνει ένα ολοκληρωμένο σύστημα ανίχνευσης για κάθε τροφιμογενή παθογόνο για τη βελτίωση της δημόσιας ασφάλειας».
Η ομάδα ερευνητών του Auburn συνεργάζεται με επιστήμονες σε άλλα πανεπιστήμια για να χρησιμοποιήσει αυτήν την τεχνολογία και ελπίζουμε να κερδίσει την έγκριση του FDA για ευρεία χρήση στο μέλλον.
- Paul Hollis, Πανεπιστήμιο Auburn
Πηγή: Auburn University College of Agriculture