Ímyndaðu þér daginn þegar bóndi getur staðið á akri, veifað lófatæki yfir tómat og greint sýkla strax, sem gæti bjargað mannslífum og milljörðum dollara.
Sá dagur er kannski ekki langt undan, þökk sé rannsóknum sem framkvæmdar hafa verið af Alabama landbúnaðartilraunastöð við Auburn háskólann.
Sem einn af 11 háskólum sem veittir voru styrkir frá Landbúnaðarráðuneyti Bandaríkjanna til að stunda nanótæknirannsóknir vinna Auburn vísindamenn að því að bæta vöktun sýkla í allri fæðukeðjunni með því að búa til notendavænt kerfi sem getur greint marga matarsýkla samtímis, nákvæmlega, hagkvæmt og hratt.
Tom Vilsack, framkvæmdastjóri USDA, tilkynnti nýlega um fjárfestingu upp á meira en $5.2 milljónir á landsvísu til að styðja við rannsóknir til að bæta matvælaöryggi, auka endurnýjanlegt eldsneyti, auka uppskeru og stjórna skaðvalda í landbúnaði. Verðlaunin voru veitt í gegnum Landbúnaðar- og matvælarannsóknarátak, fyrsta samkeppnishæfa, ritrýndu styrktaráætlun þjóðarinnar fyrir grunn- og hagnýt landbúnaðarvísindi.
Rannsóknir Auburn eru einstakar að því leyti að þær nota líffræðilega frekar en manngerða nanótækni til að ná markmiðum sínum, segir Sang-Jin Suh, dósent í líffræðideild Auburn.
Suh er einnig meðlimur í Uppgötvunar- og matvælaöryggismiðstöð Auburn háskólans, og hann þakkar forstjóra þess, Bryan Chin, efnisverkfræðiprófessor, fyrir að þróa lífskynjaratæknina sem er grundvöllur rannsóknanna.
"Þetta er nýjung Dr. Chin og hann fékk fólk eins og mig - bakteríuerfðafræðing - til að hjálpa til við að sameina þessa tækni í agnabyggðan lífskynjara sem hægt er að nota til að greina matarsýkla," segir Suh.
Áætlað er að allt að 48 milljónir Bandaríkjamanna veikist árlega af völdum matarsýkla og eiturefna, sem leiðir af sér næstum 80 milljarða dala efnahagsbyrði. Þessar áætlanir taka ekki tillit til kostnaðar fyrir matvælaiðnaðinn, þar á meðal minnkaðs trausts neytenda, innköllunartaps eða málaferla.
Eftir því sem uppkomur matarbornra sýkla og innköllun á menguðum matvælum hafa orðið algengari hefur komið í ljós að betri sýklagreiningarkerfi eru nauðsynleg til að bera kennsl á mengaðan mat áður en almenningur neytir þeirra.
„Þegar matur er mengaður tekur það venjulega FDA, CDC eða aðrar rannsóknarstofur daga eða vikur til að staðfesta tilvist sýkla,“ segir Suh. „Tæknin okkar getur gert það á innan við 10 mínútum.
„Í augnablikinu, þegar það er matarsýkingarfaraldur, verða þeir að taka mengaða matinn og rækta bakteríur úr honum, sem þarf nokkrar klukkustundir til nokkra daga. Þá munu þeir sjá hvort það passar við mynstur grunaðs sýkla. Við einangrum rannsakana sem eru sértækir fyrir þann sýkla. Ef það binst rannsakanum, þá vitum við að tiltekinn sýkill er til staðar.
Auk þess tíma sem þarf fyrir niðurstöður, krefjast núverandi greiningarkerfi matvælasjúkdóma dýrra tækja og víðtækrar þjálfunar fyrir starfsfólk.
„Tvær vinsælustu aðferðirnar til að greina sýkla, aðrar en hefðbundna ræktunaraðferðin, krefjast mikillar þjálfunar,“ segir Suh. „Aðferðin okkar mun krefjast lágmarksþjálfunar. Við sjáum fyrir okkur að sérhver bóndi muni hafa þessa getu, vinnslustöðvar munu hafa þessa getu og matvöruverslanir og veitingastaðir munu hafa þessa getu. Jafnvel neytendur munu geta notað þessa tækni.
Lífskynjarinn verður handfestur skjár sem á endanum mun greina nærveru matarsýkingar í allt að 10 sentímetra fjarlægð frá tækinu.
„Þetta mun leyfa öryggisathugunum á matvælum frá býli til borðs,“ segir Suh. "Skynjarinn myndi kosta minna en $ 500 og gæti að lokum bjargað milljörðum dollara og mörgum mannslífum."
Markmið rannsókna Suh er að þróa kerfi sem gerir kleift að bera kennsl á marga matarsýkla samtímis í rauntíma, þar á meðal Salmonella enterica, Escherichia coli og listeria monocytogenes.
„Við höfum áður sýndi fram á virkni lífskynjara okkar fyrir nákvæma og skjóta greiningu einstakra sýkla,“ segir Suh. „Í þessari rannsókn munum við þróa multiplex kerfi sem getur greint tilvist nokkurra algengra matarborna bakteríusýkla.
„Þegar við bætum kerfið okkar í framtíðarrannsóknum er hægt að stækka það til að fela í sér vírusa og eiturefni til að verða alhliða uppgötvunarkerfi fyrir matarsýkla til að bæta öryggi almennings.
Rannsakendahópur Auburn er í samstarfi við vísindamenn við aðra háskóla til að nota þessa tækni og vonandi fá FDA samþykki fyrir víðtæka notkun í framtíðinni.
- Páll Hollis, Auburn háskólanum
Heimild: Auburn University College of Agriculture