Forestil dig en dag, hvor en landmand kan stå på en mark, vifte med en håndholdt enhed over en tomat og opdage patogener med det samme, hvilket potentielt kan redde liv og milliarder af dollars.
Den dag er måske ikke langt væk, takket være forskning udført af Alabama Agricultural Experiment Station ved Auburn University.
Som et af 11 universiteter tildelt stipendier af US Department of Agriculture For at udføre nanoteknologisk forskning arbejder Auburn-forskere på at forbedre patogenovervågning i hele fødevareforsyningskæden ved at skabe et brugervenligt system, der kan detektere flere fødevarebårne patogener samtidigt, præcist, omkostningseffektivt og hurtigt.
USDA-sekretær Tom Vilsack annoncerede for nylig en investering på mere end 5.2 millioner dollars nationalt for at støtte forskning for at forbedre fødevaresikkerheden, forbedre vedvarende brændstoffer, øge afgrødeudbyttet og håndtere skadedyr i landbruget. Priserne blev givet gennem Landbrugs- og fødevareforskningsinitiativet, landets førende konkurrencedygtige, peer-reviewede tilskudsprogram for grundlæggende og anvendte landbrugsvidenskaber.
Auburns forskning er unik ved, at den bruger biologisk snarere end menneskeskabt nanoteknologi til at nå sine mål, siger Sang-Jin Suh, lektor i Auburns Institut for Biologiske Videnskaber.
Suh er også medlem af Auburn University Detection and Food Safety Center, og han krediterer dets direktør, Bryan Chin, en materialeingeniørprofessor, for at udvikle den biosensorteknologi, der er grundlaget for forskningen.
"Dette er Dr. Chins innovation, og han rekrutterede folk som mig - en bakteriel genetiker - til at hjælpe med at kombinere disse teknologier til en partikelbaseret biosensor, der kan bruges til at opdage fødevarepatogener," siger Suh.
Skøn er, at så mange som 48 millioner amerikanere bliver syge årligt på grund af fødevarebårne patogener og toksiner, hvilket resulterer i en økonomisk byrde på næsten 80 milliarder dollars. Disse estimater tager ikke højde for omkostninger for fødevareindustrien, herunder reduceret forbrugertillid, tilbagekaldelsestab eller retssager.
Efterhånden som udbrud af fødevarebårne patogener og tilbagekaldelser af forurenede fødevarer er blevet mere almindelige, er det blevet tydeligt, at der er behov for bedre patogendetektionssystemer for at identificere forurenede fødevarer, før de indtages af offentligheden.
"Når mad er forurenet, tager det normalt FDA, CDC eller andre laboratorier dage eller uger at bekræfte tilstedeværelsen af patogener," siger Suh. "Vores teknologi kan gøre det på mindre end 10 minutter.
"I øjeblikket, når der er et fødevarebårent patogenudbrud, er de nødt til at tage den forurenede mad og dyrke bakterier fra den, hvilket kræver et par timer til et par dage. Så vil de se, om det passer til mønsteret af et formodet patogen. Vi isolerer de prober, der er specifikke for det patogen. Hvis det binder til sonden, ved vi, at det særlige patogen er til stede."
Ud over den tid, der kræves for resultater, kræver nuværende fødevarepatogendetektionssystemer dyre instrumenter og omfattende uddannelse af personale.
"De to mest populære metoder til at opdage patogener, bortset fra den traditionelle dyrkningsmetode, kræver omfattende træning," siger Suh. "Vores metode vil kræve minimum træning. Vi forestiller os, at enhver landmand vil have denne kapacitet, forarbejdningsanlæg vil have denne kapacitet, og købmænd og restauranter vil have denne kapacitet. Selv forbrugere vil være i stand til at bruge denne teknologi."
Biosensoren vil være en håndholdt monitor, der til sidst vil detektere tilstedeværelsen af et fødevarepatogen så langt som 10 centimeter væk fra enheden.
"Dette vil give mulighed for sikkerhedstjek af mad fra gården til bordet," siger Suh. "Detektoren ville koste mindre end $500 og kunne i sidste ende redde milliarder af dollars og mange liv."
Et mål med Suhs forskning er at udvikle et system, der vil give mulighed for samtidig identifikation af flere fødevarebårne patogener i realtid, herunder Salmonella enterica, Escherichia coli og listeria monocytogenes.
"Det har vi tidligere demonstreret effektiviteten af vores biosensorer til præcis og hurtig påvisning af individuelle patogener,” siger Suh. "I denne undersøgelse vil vi udvikle et multiplex-system, der er i stand til at detektere tilstedeværelsen af flere almindelige fødevarebårne bakterielle patogener.
"Når vi forbedrer vores system i fremtidige undersøgelser, kan det udvides til at omfatte vira og toksiner for at blive et omfattende detektionssystem for alle fødevarebårne patogener for at forbedre den offentlige sikkerhed."
Auburns team af forskere samarbejder med forskere på andre universiteter for at bruge denne teknologi og forhåbentlig opnå FDA-godkendelse til udbredt brug i fremtiden.
— Paul Hollis, Auburn University
Kilde: Auburn University College of Agriculture